kuliah1.

KULIAH 1
Fisika Semikonduktor
 Struktur Kristal
 Elektron, Hole & Model Ikatan
 Semikonduktor intrinsik
 Doping
 Doping dengan Acceptor
 Proses Kompensasi (Donor & Acceptor)
STRUKTUR KRISTAL




Kristal Si dibentuk oleh ikatan
sebuah atom dengan 4 atom
terdekat
Tiap rusuk mempunyai panjang
5,43 Ao
Semua atom kecuali sebuah
atom ditengah menempati
puncak dalam bentuk
tetrahedron reguler.
Atom-atom terpisah dengan
jarak 2,35 Ao.
Elektron, Hole dan Model Ikatan






Elektron-elektron yang terhubung
bersama bertindak sebagai
pengikat atom-atom .
Model ikatan pada kristal
merupakan ikatan kovalen
(Elektron Valensi).
Kristal murni merupakan Isolatotor
Hole akan terbentuk jika
temperatur naik & elektron
terbebas dari ikatannya
Energi untuk membebaskan ikatan
elektron disebut energi ionisasi
(Si= 1,1 eV dan Ge = 0,7 eV)
Konduksi listrik pada kristal murni
disebabkan oleh elektron & hole
bersama-sama.
Semikonduktor Intrinsik


Semikonduktor Intrinsik merupakan
semikonduktor yang mempunyai
jumlah elektron bebas dan hole sama,
tanpa mengandung bahan
ketidakmurnian.
Hukum Aksi - Massa :
no . po  ni2 (T )
no = konsentrasi elektron (cm-3), T =300K
po = konsentrasi hole (cm-3),T = 300 K
ni = konsentrasi intrinsik (cm-3),T = 300 K
= 1020 cm-3.
no = po = ni = 1010 cm-3.
DOPING


Doping : Proses membuat
ketidakmurnian pada kristal Si
(Semikonduktor Extrinsik)
Ketidakmurnian dengan atom
bervalensi 5 (Donor): As, P,Sb & 3
(Acceptor): B,Al,Ga,In
Nd Nd

 Nd
2
2
n2 n2
10 20
Po  i  i ; Po 
cm 3 (T  300 K )
no N d
Nd
n0 
ND = Konsentrasi Donor (cm-3)
 Tipen n : (pembawa mayoritas =
elektron & Minoritas = Hole)
Doping dengan Acceptor



Menambahkan ketidakmurnian dengan
atom group III dari tabek periodik
tipe p : (pembawa mayoritas = hole &
Minoritas = Elektron)
Konsentransi Acceptor :
di mana
dan
Proses Kompensasi (Donor & Acceptor)


Menambahkan ketidakmurnian dengan
donor dan acceptor (bersama)
Rapat muatan dari elektron, hole, ion
donor dan ion acceptor = 0

Dengan memasukkan Hukum aksimassa,

Kompensasi Elektron/hole; Jika,
Cont.

Untuk Kasus Nd > Na, Konsentrasi Elektron dan Hole adalah,

Untuk Kasus Na > Nd, Konsentrasi Hole dan Elektron adalah,

Asumsi bahwa,