Dalam dunia elektronika kita tidak mungkin terlepas dari apa yang dinamakan bahan–bahan listrik. Terdapat tiga klasifikasi utama dalam dunia elektronika yang sering dijumpai yakni; isolator, konduktor dan semikonduktor.
Perbedaan mendasar dari ketiga jenis bahan ini adalah terletak ada tahanan jenis tiap–tiap bahan. Untuk isolator memiliki tahanan jenis 104Ωm – 1014Ωm, konduktor memiliki tahanan jenis 10-7Ωm – 10-8Ωm, sedangkan untuk semikonduktor memiliki tahanan jenis 10-3Ωm – 3x103Ωm. Contoh bahan–bahan untuk isolator, konduktor dan semikonduktor adalah sebagai berikut:
Pada bahan konduktor ketika suhu meningkat maka tahanan dari konduktor pun ikut meningkat, pada isolator perubahan suhu sangat kecil pengaruhnya sehingga sering diabaikan, sedangkan pada semikonduktor jika suhu meningkat maka tahanan-nya akan turun.
Dari uraian diatas nilai tahanan jenis isolator adalah yang tertinggi dari semua bahan, sehingga memiliki sifat yang kurang baik dalam menghantarkan arus listrik. Pada bahan konduktor nilai tahanan jenisnya adalah yang terendah sehingga sangat baik digunakan sebagai penghantar arus listrik.
Bahan semikonduktor memiliki nilai tahanan jenis yang berada diantara isolator dan konduktor, sehingga bahan semikonduktor memiliki dua sifat yang berbeda, semikonduktor bisa bersifat sebagai isolator dan bisa juga bersifat sebagai konduktor jika mendapat pengaruh dari luar, misalnya suhu. Bahan semikonduktor banyak digunakan pada komponen aktif elektronika, misalnya pada transistor atau FET.
Semikonduktor murni memiliki jumlah proton dan elektron yang seimbang tetapi jika semikonduktor ini ditambahkan bahan yang tidak murni maka semikonduktor akan berubah menjadi tidak murni, proses ini dinamakan ”Doping”. Proses doping dengan menambahkan bahan antimony, arsenic, atau phosphorus yang memiliki kelebihan elektron pada semikonduktor murni, menyebabkan semikonduktor memiliki kelebihan elektron dan menjadikannya sebagai semikonduktor material tipe-N.
Pada proses doping, menambahkan bahan indium, aluminium, dan boron yang memiliki kelebihan proton pada semikonduktor murni menyebabkan semikonduktor memiliki kelebihan proton dan menjadikannya sebagai semikonduktor material tipe-P.
Hasil kedua doping inilah yang digunakan pada komponen–komponen elektronika seperti pada diode dan transistor. Diode merupakan penggabungan dua tipe material semikonduktor tipe-N dan tipe-P, sedangkan transistor merupakan penggabungan tiga material semikonduktor tipe-N, tipe-P, dan salah satu dari tipe-N atau tipe-P, sehingga pada transistor bipolar terdapat dua konfigurasi gabungan material semikonduktor yaitu P-N-P atau N-P-N.
Perbedaan mendasar dari ketiga jenis bahan ini adalah terletak ada tahanan jenis tiap–tiap bahan. Untuk isolator memiliki tahanan jenis 104Ωm – 1014Ωm, konduktor memiliki tahanan jenis 10-7Ωm – 10-8Ωm, sedangkan untuk semikonduktor memiliki tahanan jenis 10-3Ωm – 3x103Ωm. Contoh bahan–bahan untuk isolator, konduktor dan semikonduktor adalah sebagai berikut:
Isolator:
- Gelas / Kaca = 1010 Ωm
- Mika = 1011 Ωm
- PVC = 1013 Ωm
- Karet Murni 1012 Ωm s.d. 1014 Ωm
Konduktor :
- Aluminium 2,7×10-8 Ωm
- Brass (70 Cu/30 Zn) 8 × 10-8 Ωm
- Tembaga 1,7×10-8 Ωm
- Baja 15 × 10-8 Ωm
Semikonduktor :
- Silicon 2,3 × 103 Ωm
- Germanium 0,45 Ωm
Dari uraian diatas nilai tahanan jenis isolator adalah yang tertinggi dari semua bahan, sehingga memiliki sifat yang kurang baik dalam menghantarkan arus listrik. Pada bahan konduktor nilai tahanan jenisnya adalah yang terendah sehingga sangat baik digunakan sebagai penghantar arus listrik.
Bahan semikonduktor memiliki nilai tahanan jenis yang berada diantara isolator dan konduktor, sehingga bahan semikonduktor memiliki dua sifat yang berbeda, semikonduktor bisa bersifat sebagai isolator dan bisa juga bersifat sebagai konduktor jika mendapat pengaruh dari luar, misalnya suhu. Bahan semikonduktor banyak digunakan pada komponen aktif elektronika, misalnya pada transistor atau FET.
Semikonduktor Tidak Murni
Seperti dijelaskan sebelumnya bahwa silicon dan germanium merupakan salah satu contoh dari bahan semikonduktor. Jika suhu kedua bahan ini meningkat diatas suhu kamar maka kedua bahan ini akan bersifat sebagai konduktor. Sedangkan jika suhu kedua bahan tersebut turun dibawah suhu kamar maka nilai tahanan-nya akan meningkat dan jika sudah mencapai titik maksimal maka kedua bahan ini akan bersifat sebagai isolator.Semikonduktor murni memiliki jumlah proton dan elektron yang seimbang tetapi jika semikonduktor ini ditambahkan bahan yang tidak murni maka semikonduktor akan berubah menjadi tidak murni, proses ini dinamakan ”Doping”. Proses doping dengan menambahkan bahan antimony, arsenic, atau phosphorus yang memiliki kelebihan elektron pada semikonduktor murni, menyebabkan semikonduktor memiliki kelebihan elektron dan menjadikannya sebagai semikonduktor material tipe-N.
Pada proses doping, menambahkan bahan indium, aluminium, dan boron yang memiliki kelebihan proton pada semikonduktor murni menyebabkan semikonduktor memiliki kelebihan proton dan menjadikannya sebagai semikonduktor material tipe-P.
Hasil kedua doping inilah yang digunakan pada komponen–komponen elektronika seperti pada diode dan transistor. Diode merupakan penggabungan dua tipe material semikonduktor tipe-N dan tipe-P, sedangkan transistor merupakan penggabungan tiga material semikonduktor tipe-N, tipe-P, dan salah satu dari tipe-N atau tipe-P, sehingga pada transistor bipolar terdapat dua konfigurasi gabungan material semikonduktor yaitu P-N-P atau N-P-N.
Sumber Referensi
- Electrical and Electronic Principles and Technology, Third Edition, By John Bird, 2007.
- The ARRL Handbook For Radio Communications 2009.
- Lesson In Electric Circuits, Volume III – Semiconductors, By Tony R. Kuphaldt, Fifth Edition. (http://openbookproject.net/electricCircuits)
