maw nota??

1.1                       APAKAH  SEPARUH PENGALIR  DAN CONTOH-CONTOHNYA :

Untuk memudahkan kita mengenali sifat separuh pengalir, kita harus mengkaji struktur atom sesuatu bahan terlebih dahulu.

1.1.1                     Struktur Atom

Dalam atom, terdapat maksimum 7 lapisan orbit ( atau petala ). Setiap Lapisan dikenali sebagai lapisan K, l, M, N, O, P dan Q

( Atau 1-7 ). Bilangan maksima elektron dalam satu lapisan ditentukan oleh rumus :

 

2 x n²                          n ialah nombor kedudukan lapisan

jadi … bilangan maksima elektron bagi setiap lapisan ialah :

                       Lapisan K ( 1 )         : 2 x 1²               =   2

                       Lapisan L ( 2 )          : 2 x 2²               =   8

                       Lapisan M ( 3 )         : 2 x 3²               =   18

                       Lapisan N ( 4 )         : 2 x 4²            =   32

                       Lapisan O ( 5 )         : 2 x 5²            =   50

Contoh 1   :

Aluminium mengandungi 13 elektron jadi tentukan bilangan elektron yang terdapat bagi setiap lapisan. :

                      

 

Lapisan yang paling luar bagi satu atom dinamakan lapisan valens dan elektron pada lapisan ini dikenali sebagai elektron valens ( ia merupakan pembawa arus ). Lapisan ini tidak akan memuatkan lebih daripada 8 elektron valens. Bilangan elektron vales inilah yang akan menentukan sifat elektrik sesuatu bahan.

  ( Rujuk jadual 1.0b ) :

Kandungan	Sifat Bahan	Catatan
1 - 3 elektron valens	Pengalir	·        Boleh mengalirkan arus elektrik. ·        Mempunyai rintangan yang rendah untuk memudahkan pengaliran arus ·        Atomnya cenderung untuk melepaskan elektron valensnya dan menjadi elektron-elektron yang bebas bergerak dari satu atom ke atom yang lain.
5 – 8 elektron valens	Penebat	·        Tidak boleh mengalirkan arus elektrik. ·        Mempunyai kerintangan yang tinggi . ·        Atomnya cenderung untuk menerima elektron vales daripada atom yang lain bagi memenuhkan lapisan valens dan menjadikan ia sebagai atom stabil dan mampu menghindar dari sebarang aktiviti elektrik atau kimia.
4 elektron valens	Separuh pengalir	·        Keadaannya adalah di antara perantaraan Pengalir dan Penebat. ·        Tidak mudah untuk membuang / menerima elektron valens daripada atom yang lain.

1.1.2     Silikon Dan Germanium sebagai Contoh Separuh Pengalir.

Selepas ini kita akan melihat lebih lanjut mengenai separuh pengalir kerana  ia banyak digunakan dalam pembuatan komponen-komponen elektronik (contohnya diod, transistor dan litar bersepadu).

Dalam pembuatan, dua bahan separuh pengalir  yang sering digunapakai ialah Silikon dan Germanium.

Cuba kita lihat struktur atom bagi Silikon dan Germanium. (Rujuk  rajah 1.2 dan 1.3).

            Dari rajah, kita dapat melihat pada lapisan terakhir (lapisan valens) kedua-dua atom berikut mengandungi 4 elektron valens. Untuk makluman anda, elektron valens adalah pembawa arus.

            Seandainya satu-satu atom yang mempunyai 4 elektron valens ia dianggap tidak stabil. Ia akan cuba melengkapkan elektron valensnya dari 4 e.v ke 8 e.v dengan cara mengikut atom lain dan berkongsi elektron. Perkongsian elektron ini disebut ‘ Ikatan Kovelen’.

           

1.2       CIRI – CIRI SEPARUH PENGALIR JENIS-N DAN JENIS-P.

Bahan jenis N dan  jenis P sebenarnya terbentuk dari hablur germanium dan Silikon yang dicampur dengan atom-atom bendasing.

Sebelum itu, untuk lebih memahami tentang pembentukan kedua-dua bahan ini, eloklah kita perhatikan dahulu beberapa perkara asas yang perlu diketahui  bagi pembentukan bahan N dan P  :

1.2.1                     Pembawa Arus – Elektron bebas dan Hol :

Sekiranya Ikatan Kovalen terganggu kerana salah satu daripada faktor yang disebutkan sebelum ini, terdapat elektron yang akan terbebas dari ikatannya. ( rujuk rajah 1.5)

 

Oleh kerana elektron bercas negatif, maka elektron bebas ini dikenali sebagai ‘Pembawa Arus Negatif’.

Elektron yang terbebas akan meninggalkan ruang kosong yang kita sebut sebagai hol. Ruang ini bercas positif, jadi ia disebut sebagai ‘Pembawa Arus Positif‘.

1.2.2     Semikonduktor Intrinsik :

Semikonduktor Intrinsik ialah semikonduktor tulin dan tidak mengandungi unsur asing sedikitpun di dalamnya. Contohnya seperti hablur Gemanium dan Silikon.

Semikonduktor Intrinsik ini tidak mempunyai sebarang keistimewaan.

1.2.3     Semikonduktor Ekstrinsik :

Bahan semikonduktor tulin seperti yang diterangkan diatas, sekiranya dicampurkan dengan bahan asing, ia akan menjadi tidak tulin lagi. Dalam keadaan ini ia akan menjadi bahan yang banyak kegunaannya.

Proses percampuran ini dikenali sebagai ‘Proses serapan’. Iaitu proses memperbanyakkan salah satu pembawa arus (elektron bebas atau hol) dalam semikonduktor .

Bendasing yang digunakan dikenali sebagai Trivalens (mempunyai 3 elektron valens) atau Pentavalens (mempunyai 5 elektron valens).

Contoh bendasing Trivalens ialah Aluminium, Boron, Galium dan Indium manakala contoh bendasing Pentavalens ialah Antimoni, Arsenik dan Fosforus.

Semikonduktor Ekstrinsik banyak digunakan dalam pembuatan komponen-komponen semikonduktor seperti diod, transistor dan litar bersepadu.

1.2.4   BAHAN JENIS-N :

Ia berlaku apabila semikonduktor tulin (contohnya Silikon) diserapkan dengan atom bendasing pentavalen (mempunyai 5 e.v)(rujuk rajah 1.6):

 

Empat daripada 5 elektron valens atom bendasing akan membentuk ikatan kovalen dengan atom-atom silikon tetapi terdapat satu elektron lagi yang tidak mempunyai pasangan.

Elektron ini akan terlepas dari orbitnya dan menjadi elektron bebas, iaitu pembawa arus negatif. Sekiranya lebih banyak bendasing pentavalen diserap maka lebih banyak lagi elektron bebas (atau pembawa arus negatif )

Oleh sebab inilah bahan ini dinamakan Bahan jenis-N.

                      

Pada suhu amat rendah pembawa arus majoritinya ialah Elektron bebas.

                                   Pada suhu bilik akan terhasil sedikit hol dan dikenali sebagai pembawa arus Minoriti.

1.2.5   BAHAN JENIS-P :

Berbeza dengan bahan jenis-N, bahan jenis-P pula terhasil apabila semikonduktor tulen diserapkan dengan bendasing Trivalens. (rujuk rajah 1.7)

 

Dari rajah dapat kita lihat yang tiga atom silikon membolehkan satu elektron  valensnya membentuk ikatan kovelens tetapi satu lagi tidak dapat kerana kekurangan elektron valens bendasing. Kekosongan ini menyebabkan terbentuknya hol, iaitu pembawa arus Positif.

Lebih banyak atom bendasing trivalen diserap, makin banyak pembawa arus positif, atas sebab inilah ia disebut bahan jenis–P.

Pada suhu amat rendah, pembawa arus majoritinya ialah hol-hol dan pada suhu amat tinggi, pembawa arus minoritinya ialah elektron.