Apa saja berbagai jenis bahan semikonduktor?
Semikonduktor adalah komponen penting dari perangkat elektronik modern dan demikian juga salah satu blok bangunan mendasar dari teknologi modern.Agar cocok sebagai bahan semikonduktor, suatu zat perlu memiliki konduktivitas listrik yang terletak di antara isolator, yang melakukan listrik sangat sedikit, dan konduktor, yang memungkinkan listrik mengalir dengan sangat mudah.Sebagian besar bahan semikonduktor adalah padatan anorganik kristal, meskipun semikonduktor yang terbuat dari padatan amorf dan cairan juga ada.Bahan semikonduktor umum termasuk silikon, gallium arsenide, dan gallium nitrida, meskipun yang lain juga ada.Selain bahan -bahan utama ini, semikonduktor seringkali juga mengandung sejumlah kecil zat lain, yang dikenal sebagai dopan.
Konduktivitas bahan semikonduktor dapat ditingkatkan dengan menundukkannya ke energi listrik, medan magnet, atau rangsangan lain yang meningkatkan tingkat energi daribahan elektron, menyebabkan beberapa di antaranya bergerak dari pita valensi energi rendah ke pita konduksi berenergi lebih tinggi dan kurang ramai.Hal ini memungkinkan elektron yang berenergi untuk bergerak melalui material lebih bebas sambil menciptakan celah bermuatan positif di pita valensi yang disebut lubang elektron.Ini memungkinkan listrik mengalir melalui semikonduktor.Dengan memanipulasi konduktivitas semikonduktor, dapat digunakan sebagai sakelar.Semikonduktor juga digunakan untuk pembangkit listrik tenaga surya dan sensor pendeteksi cahaya, karena mereka dapat menghasilkan aliran arus listrik ketika diberi energi yang sesuai dengan foton cahaya yang masuk.
Bahan semikonduktor yang paling umum digunakan adalah silikon, elemen ke-14 pada tabel periodikdan salah satu elemen paling umum di kerak bumi.Sebagian besar semikonduktor silikon memiliki struktur kristal biasa di mana atomnya diatur, tetapi silikon nonkristalin, atau amorf, juga dapat digunakan.Semikonduktor silikon amorf memiliki kinerja yang lebih rendah dibandingkan dengan silikon kristal, tetapi silikon amorf dapat diendapkan dalam lapisan yang jauh lebih tipis, yang dapat mengurangi biaya bahan.
Bahan semikonduktor paling umum berikutnya adalah senyawa gallium arsenide (GaAs).Gallium arsenide lebih unggul daripada silikon dalam sejumlah hal, seperti switching yang lebih cepat dan resistensi yang lebih besar terhadap panas.Namun, ini juga lebih mahal dan lebih sulit diproses, dan biasanya digunakan hanya untuk aplikasi di mana silikon tidak memadai.Ini juga menderita konsumsi daya yang lebih tinggi.Gallium arsenida umumnya digunakan untuk tujuan seperti elektronik berkecepatan tinggi dan sel fotovoltaik efisiensi tinggi.
Senyawa gallium lain yang digunakan untuk semikonduktor adalah gallium nitrida (GAN), yang dapat berfungsi pada suhu dan tegangan yang sangat tinggi dan sering digunakan untukAplikasi yang melibatkan gelombang mikro.Gallium nitrida juga digunakan dalam dioda pemancar cahaya (LED) dan dioda laser frekuensi tinggi, serta beberapa radar militer.Ini juga dapat dikombinasikan dengan bahan semikonduktor lain, Indium nitride (Inn), untuk menghasilkan campuran yang disebut indium gallium nitrida.Indium gallium nitrida umumnya digunakan dalam LED dan juga dapat menjadi bahan yang sangat efisien untuk sel surya.
Semikonduktor sering mengandung sejumlah kecil dopan untuk mengubah sifat konduktifnya sesuai dengan fungsinya.Dopan umum dalam silikon termasuk unsur -unsur boron, fosfor, dan arsenik.Gallium arsenide dan gallium nitrida didoping dengan logam seperti mangan memiliki sifat semikonduktor dan feromagnetik.