Di zaman teknologi yang kita hadapi sekarang ini, sudah tentu kita sudah biasa hidup dengan peranti elektronik malah ia menjadi keperluan asas yang tidak dapat dipisahkan daripada kehidupan seharian. Katakan sahaja ini Telefon bimbitkomputer riba, TV dan kamera.
Di sebalik peranti elektronik dan faedah dan aplikasinya, sudah tentu, ia memerlukan bahagian yang dipasang dengan baik. Bahagian ini, sebagai contoh, transistor, diod, IC atau litar bersepadu.
Komponen yang dinyatakan di atas adalah bahan semikonduktor. Istilah semikonduktor dicipta oleh Volta pada tahun 1782, walaupun Volta adalah yang pertama menggunakan istilah semikonduktor, dia tidak boleh dikatakan sebagai pencipta semikonduktor.
Semikonduktor semakin berkembang, pada tahun 1947 Bell Labs mencipta transistor melalui tangan John Burden dan William Shockley. Siapa sangka Bell Labs, kini dipanggil Nokia Bell Labs, dahulu hanya menghasilkan transistor dan kini telah berkembang menjadi sebuah syarikat besar di New York, Amerika Syarikat, merintis peralatan telekomunikasi mudah alih.
Walaupun tidak boleh dikatakan bahawa semikonduktor adalah ciptaan, kerana ciptaan adalah peranti semikonduktor. Di bawah adalah penjelasan yang lebih lengkap tentang apa itu semikonduktor.
Definisi semikonduktor
Sebelum membincangkan maksud semikonduktor, perlu dibincangkan secara ringkas apa itu konduktor dan penebat. Konduktor ialah bahan yang merupakan pengalir elektrik yang baik manakala penebat adalah sebaliknya.
Semikonduktor ialah bahan yang digunakan secara meluas dalam peranti elektronik moden seperti televisyen, radio, komputer, kamera, telefon bimbit, serta lampu LED. Dalam peranti elektronik ini, terdapat bahan semikonduktor seperti transistor, litar dan diod.
Bahan semikonduktor tidak mengalirkan elektrik serta konduktor, tetapi ia tidak seperti penebat, yang merupakan pengalir elektrik yang lemah. Pada asasnya, semikonduktor ialah konduktor elektrik yang keupayaannya berada di antara konduktor dan penebat.
Semikonduktor ialah bahan yang boleh digunakan sebagai konduktor, dengan syarat bahan itu mengalirkan elektrik pada suhu dan tetapan tertentu. Inilah sebabnya mengapa semikonduktor digunakan secara meluas sebagai komponen dalam peranti elektronik.
Sifat semikonduktor
Terdapat sebab bahawa semikonduktor digunakan sebagai komponen pilihan dalam peranti elektronik, ini kerana sifat semikonduktor sesuai digunakan dalam peranti elektronik. Di bawah ini kita membincangkan sifat semikonduktor.
- Sifat pertama yang perlu difahami ialah semikonduktor adalah sensitif kepada cahaya, jadi rintangan boleh berkembang apabila terdedah kepada cahaya.
- Semikonduktor tulen mempunyai pekali rintangan suhu negatif, tidak seperti logam, yang mempunyai pekali rintangan suhu positif.
- Semikonduktor boleh memberikan kuasa haba yang tinggi dengan tanda positif atau negatif bergantung kepada logam
- Semikonduktor mempunyai rintangan antara rintangan konduktor dan penebat
- Semikonduktor boleh menghantar arus dalam satu arah dengan lebih mudah daripada bahan lain
- Semikonduktor bertindak balas kepada haba dan cahaya
Penggunaan semikonduktor memerlukan penggunaan doping mengikut keperluan alat elektronik yang dihasilkan. Doping merujuk kepada mengubah tahap kekonduksian dan sifat semikonduktor dengan mencampurkan bahan semikonduktor induk dengan kekotoran atau kekotoran. Fungsi utama doping ialah penukaran tenaga.
Jenis semikonduktor
Terdapat dua jenis semikonduktor, semikonduktor intrinsik dan semikonduktor ekstrinsik. Semikonduktor intrinsik ialah semikonduktor tulen, bermakna ia mempunyai banyak lubang seperti terdapat elektron.
Sifat semikonduktor intrinsik ialah:
- Ia mempunyai kekonduksian yang rendah
- Ia mempunyai jurang tenaga yang kecil
- Bilangan elektron bebas adalah sama dengan bilangan lubang
- Kekonduksian meningkat dengan peningkatan suhu
- ia tidak mungkin
- Ia mempunyai ciri elektrik yang lemah
Manakala semikonduktor ekstrinsik ialah semikonduktor tulen yang telah diberi kekotoran atau kekotoran. Dengan cara ini, ia boleh membawa lebih banyak beban. Semikonduktor luaran ini mempunyai ciri-ciri yang berbeza daripada yang intrinsik, yang termasuk:
- Ia mempunyai kekonduksian yang tinggi
- Ia mempunyai jurang tenaga yang besar
- Ia mempunyai bilangan elektron bebas yang berbeza daripada lubang
- Tahap kekonduksian bergantung pada jumlah kekotoran yang digunakan
- Lebih berfungsi
- Mereka mempunyai sifat elektrik yang baik
Semikonduktor yang bukan semikonduktor tulen atau ekstrinsik ialah semikonduktor yang digunakan sebagai komponen elektronik. Semikonduktor luaran terbahagi kepada 2 jenis, iaitu:
Semikonduktor jenis P
Semikonduktor yang tidak mempunyai banyak elektron juga dikenali sebagai “lubang”. Lubang ialah pembawa cas yang mempunyai cas positif apabila ia menjadi semikonduktor. Proses doping dalam semikonduktor berasaskan silikon adalah dengan menambahkan bendasing dalam bentuk indium, yang menghasilkan semikonduktor jenis P.
Contoh komponen elektronik yang mempunyai bahan mentah yang diperbuat daripada semikonduktor ialah: diod, transistor, litar bersepadu (IC). Sebarang pengeluaran peranti elektronik memerlukan pengendalian yang teliti dan khas semasa pemasangan, kerana komponen elektronik semikonduktor sensitif kepada nyahcas elektrostatik (ESD).
Semikonduktor jenis N
Semikonduktor jenis ini mempunyai pembawa cas dalam bentuk elektron. Elektron mempunyai cas negatif, jadi ia juga dipanggil jenis negatif atau N-Type.
Bagi jenis semikonduktor yang diperbuat daripada silikon ini, proses doping yang digunakan untuk membuat semikonduktor jenis N adalah dengan menambahkan bendasing dalam bentuk arsenik. Elektron dalam semikonduktor adalah jenis N Majoriti pembawamanakala lubang sebagai pembawa minoriti.
Contoh bahan semikonduktor
Tidak banyak bahan yang boleh digunakan sebagai semikonduktor, arsenik, karbon dan silikon adalah 3 bahan yang digunakan untuk membuat semikonduktor.
Salah satu peranti elektronik yang banyak menggunakan bahan semikonduktor ialah komputer atau komputer riba, kerana cip dan komponen lain peranti adalah semikonduktor.
Semikonduktor nampaknya merupakan penyelesaian terbaik untuk mencipta peranti elektronik berfungsi kerana ia bertindak seperti tiub vakum yang beratus kali ganda isipadunya. Sebagai contoh, cip mikropemproses, yang merupakan IC (litar bersepadu) yang mampu melakukan banyak perkara, memerlukan loji kuasanya sendiri.
Contoh bahan semikonduktor adalah seperti berikut:
- Silikon (Si) bertindak sebagai diod, transistor dan IC
- Germanium (Ge), prestasinya sebagai diod dan transistor asas
- Selenium (Se), fungsinya sebagai penerus
- Silicon germanium (Ge Si), prestasinya sebagai penjana termoelektrik
- Tin Telluride (PbTe), bertindak sebagai pengesan inframerah
- Gallium arsenide (GaAs) bertindak sebagai transistor dan laser frekuensi tinggi
- Aluminium Stibium (Al Sb), prestasinya sebagai diod pemancar cahaya
- Sulfur Plumbum (Pb S), fungsinya sebagai sel foto
Perbezaan Antara Semikonduktor dan Konduktor
Sekiranya tiada konduktor, tidak akan ada semikonduktor hari ini, kerana kita semua tahu konduktor adalah bahan yang merupakan pengalir arus elektrik yang baik. Dalam konduktor, ikatan ion terbentuk antara atom.
Aliran arus dalam konduktor dicipta oleh elektron, pergerakan elektron dalam logam dipanggil arus elektrik, konduktor mempunyai pekali rintangan suhu positif.
Contoh bahan atau bahan konduktor yang paling banyak digunakan ialah kuprum, kenapa kuprum? Kerana tembaga mempunyai rintangan yang rendah. Berbanding dengan jenis konduktor logam lain, tembaga boleh menampung lebih banyak tenaga.
Kuprum digunakan secara meluas untuk membuat objek berguna dalam kehidupan kita seperti kabel elektrik, paip air elektromagnet, motor elektrik, peralatan memasak dan loceng elektrik.
Jika ini adalah pemahaman tentang konduktor dan fungsi dan kelebihannya, sekarang kita akan membincangkan sedikit tentang semikonduktor. Semikonduktor mempunyai fungsi yang sama seperti konduktor dan boleh mengalirkan elektrik. Walau bagaimanapun, semikonduktor mempunyai kekonduksian elektrik yang berbeza daripada konduktor.
Semikonduktor ialah bahan yang boleh mengalirkan arus elektrik, tetapi perbezaannya ialah semikonduktor mempunyai keadaan khas dan boleh laras.
Semikonduktor memerlukan bahan lain untuk berfungsi, itulah sebabnya peralatan elektronik moden menggunakan bahan yang diperbuat daripada semikonduktor kerana ia boleh dilaraskan atau dikawal mengikut keperluan peranti.
Perbincangan dan kesimpulan
Kami mempunyai Volta dan Faraday untuk mengucapkan terima kasih atas penemuan semikonduktor, kerana bermula dengan semikonduktor, semua peralatan elektronik dibina, malah hari ini.
Sehingga abad ini, bahan semikonduktor memainkan peranan penting dalam reka bentuk peranti elektronik yang memudahkan kehidupan manusia.
Sebagai contoh, tenaga solar digunakan secara meluas sebagai sumber tenaga, sel solar menggunakan semikonduktor dalam bentuk komponen diod. Sel suria ini menghasilkan kesan fotovoltaik yang boleh menukar cahaya matahari kepada tenaga elektrik.
Tanpa semikonduktor, kereta yang kita pandu hari ini mungkin tidak wujud. Enjin kereta menggunakan bahan semikonduktor untuk sistem kawalan, sistem suspensi, beg udara dan keseluruhan litar elektrik kereta. Satu lagi fungsi peralatan semikonduktor dalam elektronik kuasa adalah untuk mengawal aplikasi elektronik industri seperti yang dikehendaki.
