Penjelasan Semikonduktor

Semi konduktor adalah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara konduktor (seperti logam) dan isolator (seperti kaca). Semikonduktor memiliki sifat unik yang memungkinkan mereka untuk mengontrol aliran listrik dengan cara yang tidak bisa dilakukan oleh konduktor atau isolator. Konduktivitas semikonduktor dapat dimodifikasi oleh pengenalan kotoran (doping), penerapan medan listrik, medan magnet, tekanan, atau suhu.

Bahan semikonduktor yang paling umum digunakan adalah silikon (Si) dan germanium (Ge). Dalam bentuk murni, mereka dikenal sebagai semikonduktor intrinsik. Konduktivitas listrik dari semikonduktor intrinsik sangat rendah, tetapi dapat ditingkatkan secara dramatis dengan doping. Doping adalah proses menambahkan sejumlah kecil elemen lain ke dalam kristal semikonduktor untuk menciptakan semikonduktor tipe-n (dengan elektron tambahan sebagai pembawa muatan mayoritas) atau semikonduktor tipe-p (dengan hole atau kekosongan elektron sebagai pembawa muatan mayoritas).

Jenis-jenis Semikonduktor

  1. Semikonduktor Intrinsik: Semikonduktor murni tanpa dopan. Konduktivitasnya rendah dan tergantung pada suhu.
  2. Semikonduktor Ekstrinsik: Semikonduktor yang telah didoping untuk meningkatkan konduktivitasnya.
    • Tipe-n: Doping dengan elemen yang memiliki lebih banyak elektron valensi (seperti fosfor atau arsenik pada silikon), sehingga ada kelebihan elektron.
    • Tipe-p: Doping dengan elemen yang memiliki lebih sedikit elektron valensi (seperti boron pada silikon), sehingga ada kekurangan elektron atau “hole”.

Penggunaan Semikonduktor dalam Kehidupan Sehari-hari

Semikonduktor digunakan dalam berbagai perangkat elektronik yang kita gunakan sehari-hari. Berikut adalah beberapa contoh utama penggunaannya:

  1. Dioda: Komponen dasar yang memungkinkan arus listrik mengalir hanya dalam satu arah. Dioda digunakan dalam penyearah (rectifier) untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Contoh penggunaan dioda adalah dalam charger ponsel.
  2. Transistor: Komponen penting dalam sirkuit elektronik yang digunakan untuk memperkuat atau mengalihkan sinyal elektronik. Transistor adalah dasar dari semua perangkat digital, termasuk komputer dan smartphone. Mereka digunakan dalam rangkaian logika, amplifier, dan switch elektronik.
  3. Integrated Circuits (ICs): Kumpulan dari banyak transistor, dioda, resistor, dan komponen lainnya yang diintegrasikan ke dalam satu chip kecil. ICs digunakan dalam hampir semua perangkat elektronik modern, termasuk komputer, televisi, dan perangkat komunikasi.
  4. Solar Cells (Sel Surya): Menggunakan sifat semikonduktor untuk mengubah cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya banyak digunakan dalam panel surya untuk menghasilkan energi terbarukan.
  5. Light Emitting Diodes (LEDs): Semikonduktor yang memancarkan cahaya ketika arus listrik mengalir melaluinya. LED digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk lampu indikator, layar digital, dan penerangan umum.
  6. Sensor Semikonduktor: Digunakan dalam berbagai aplikasi seperti sensor suhu, sensor cahaya, dan sensor gas. Misalnya, sensor kamera di smartphone adalah contoh dari sensor semikonduktor.

Karena berkembangnya ilmu engineering dan teknologi manufaktur, produk-produk yang menggunakan prinsip listrik dan magnet dapat dengan mudah kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti peralatan elektronik ataupun sensor-sensor dan elektronika yang ada di dalam kendaraan kita. Para insinyur yang mendesain peralatan ini umumnya menggunakan software Finite Element Analysis (FEA) non-linear seperti MSC Marc untuk mendesain produk-produk standar industri, baik untuk menghitung medan listrik, magnet, interaksinya, bahkan hingga pemanasan dan getaran yang ditimbulkan nya.

Anda juga dapat mempelajari bagaimana mendesain komponen elektronik untuk menghasilkan produk standar industri yang reliable dan tahan lama pada artikel berikut: