BAB IV SEMIKONDUKTIVITAS - BABIV SEMIKONDUKTOR

1

−

BAB IV

SEMIKONDUKTIVITAS

4.1. BAHAN SEMIKONDUKTOR

Bahan-bahan yang mempunyai sifat semikonduktif umumnya memiliki konduktivitas listrik antara

, dan celah energinya lebih kecil dari 6 eV. Bahan Semikonduktor dapat berupa bahan

10

−6

−

10

4

Ω

−1

m

murni atau bahan paduan. Beberapa jenis bahan Semikonduktor dan nilai celah energinya diberikan pada tabel

4.1.

Tabel 4.1. Bahan Semikonduktor dan Nilai Celah Energinya.

B a h a n Celah Energi (eV) B a h a n Celah Energi (eV)

Golongan IV Golongan III-V

Si 1,11 Ga As 1,40

Ge 0,67 Ga P 2,24

Sn 0,08 Ga Sb 0,77

In As 0,33

In P 1,29

In Sb 1,16

Golongan II-VI Golongan IV-VI

CdS 2,40 Pb S 0,40

Zn Te 2,26

Zn S -

Cd Te -

Cd Se -

Selain bahan semikonduktor komersial yang ditunjukkan di atas, masih terdapat bahan semikonduktor

lain yang oleh karena masalah teknis sintesisnya dan juga masih dalam taraf penelitian dan pengembangan,

bahan tersebut belum dipakai secara luas. Bahan-bahan yang bersangkutan adalah bahan semikonduktor oksida

dan bahan polimer. Contoh bahan oksida antara lain : CuO, ZnO, Ag2O, PbO, Fe2O3, SnO dan seterusnya,

sedangkan contoh bahan polimer misalnya : poliasetilen, polipirol, politiofen, polianilin dan polimer konduktif

sejenisnya.

Ditinjau dari jenis pembawa muatan yang menghantarkan listrik di dalamnya, bahan semikonduktor

dapat dibedakan menjadi bahan semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik. Bahan semikonduktor intrinsik

merupakan bahan semikonduktor yang tidak mengandung atom-atom takmurnian (impuritas), sehingga hantaran

listrik yang terjadi pada bahan tersebut adalah elektron dan lubang (hole). Sedangkan pada bahan semikonduktor

ekstrinsik, karena mengandung atom-atom pengotor, pembawa muatan didominasi oleh elektron saja atau lubang

4.2. SEMIKONDUKTOR INTRINSIK

Dalam pembahasan ini akan diambil contoh bahan semikonduktor silikon (14Si), meskipun demikian

uraian serupa juga akan berlaku bagi bahan semikonduktor lainnya. Silikon memiliki konfigurasi elektron : 1s2 – 2s2 – 2p6 – 3s2 – 3p2. Ini berarti orbital valensi bagi silikon adalah 3s2 – 3p2 atau disingkat s2p2. Dalam pembentukan kristal silikon, atom-atom silikon mengalami Hibridisasi orbitan valensi dari s2p2 menjadi sp3; yaitu sebuah elektron pada orbital S dipromosikan ke orbital P, sehingga sering disebut hibridisasi sp3. Dengan orbital hibrida sp3, atom-atom silikon berikatan kovalen satu sama lain dengan bilangan koordinasi empat, artinya setiap atom silikon dikelilingi oleh empat buah atom silikon tetangga terdekat. Keadaan ini menghasilkan kristal yang

berstruktur intan (bangun tetrahedral); lihat kembali Bab I tentang struktur intan.

Pada gambar 4.1. disajikan gambar kristal silikon dalam dua-dimensi. Pada suhu OoK, semua elektron menempati orbital-orbital ikatan dalam keadaan terikat. Susunan ini memberikan keadaan struktur pita energi

sebagai berikut : Pita Valensi terisi penuh elektron dan Pita Konduksi kosong, sehingga pada bahan

semikonduktor tidak terjadi aliran arus listrik meskipun dikenakan medan listrik padanya.

a. b.

Teras atom silikon elektron

Pita Konduksi

Celah Pita Ec

EF

Ev

Pita Valensi

Gambar 4.1. Kristal silikon dua-dimensi (a), dan struktur pita energinya (b).

Pada suhu yang lebih tinggi, misalnya pada suhu ruang (300oK), sebagian elektron di pita valensi memiliki energi yang cukup untuk bertransisi ke pita konduksi. Hasilnya, terdapat elektron pada pita konduksi

dan tercipta lubang pada pita valensi. Terciptanya lubang ini oleh karena terbentuk kekosongan (muatan) sebagai

akibat transisi elektron antar pita, dari valensi ke konduksi. Baik elektron pada pita konduksi maupun lubang

pada pita valensi dapat bergerak bila pada semikonduktor tersebut diberikan medan listrik. Dengan kata lain,

dalam keadaan intrinsik ini (tanpa pengotor) aliran listrik dalam semikonduktor dihantarkan oleh elektron dan

lubang.

Sebelum hantaran listrik pada bahan semikonduktor ini dibahas lebih rinci, berikut ini akan diuraikan

( )

µ

menggambarkan mudah tidaknya (kelincahan) gerak pembawa muatan (elektron, lubang) karena adanya medan listrik. Jika pembawa muatan mengalami medan listrik dengan kuat medan E, maka pembawa muatan

bergerak dengan kecepatan alir Vd menurut hubungan :

V

_d

=

µ

E

(4.1)

µ

adalah mobilitas listrik dengan satuan (SI) m2 volt-1 det-1. Jika dihubungkan dengan rapat arus listrik :

J

=

ne v

_d

=

=

(

ne E

ne

µ

µ

)

E

(4.2)

dan ungkapan terakhir ini dibandingkan dengan hukum Ohm :

J

=

σ

E

maka diperoleh rumusan konduktivitas listrik dalam hubungannya dengan mobilitas :

σ

=

ne

µ

(4.3)

Selanjutnya, karena

σ

=

ne

_∗

τ

m

2

maka :

µ

=

e

τ

_∗

m

(4.4)

diperoleh ungkapan eksplisit mobilitas dalam kaitannya dengan besaran mikroskopik lainnya (m* dan

τ

). Di

sini jelas bahwa mobilitas berbanding terbalik dengan massa efektif pembawa muatan, artinya bila pembawa

muatan besar nilai mobilitas kecil, yang menunjukkan pembawa muatan “tidak lincah”, begitu sebaliknya. Untuk

selanjutnya, mobilitas listrik ini digunakan untuk merumuskan hantaran listrik dalam semikonduktor intrinsik.

Konduktivitas listrik bahan semikonduktor intrinsik dapat dituliskan sebagai berikut :

σ σ

=

_e

+

σ

_h (4.5)

dengan

σ

_e

dan

σ

_h masing-masing menunjukkan konduktivitas oleh elektron dan lubang (hole), yang memiliki bentuk :

σ

µ

σ

e e _µ

h h h

en

en

h

=

e muatan/lubang, ne dan nh menyatakan konsentrasi elektron dan lubang, serta

µ

e dan

µ

h menunjukkan

mobilitas elektron dan lubang.

Konsentrasi elektron dan lubang dapat ditentukan berdasarkan perumusan dasar umum yang merupakan

penerapan teori elektron bebas kuantum :

(4.7)

( ) ( )

n

=

f E g E d

−∞ ∞

∫

E

f(E) adalah fungsi distribusi Fermi - Dirac dan g(E) adalah rapat keadaan elektron/lubang. Dengan menggunakan

persamaan (3.22) dan (3.38) serta menerapkan struktur pita seperti pada gambar 4.1.b., akan didapatkan

konsentrasi elektron (ne) dan lubang (nn) sebagai berikut :

( )

( )

n

m k T

h

e

n

m k T

h

e

e

e B E E k T

h

h B E E k T c F B

F v B

=













=













− − − −

2

2

2

2

2 2 3 2 3 2

π

π

* / * / (4.8)

dengan me* dan mh* adalah massa efektif elektron dan lubang, dan Ec, Ev serta EF berturut-turut menyatakan

tingkat energi dasar pita konduktif, tingkat energi puncak pita valensi, dan tingkat energi Fermi dalam struktur

pita.

Selanjutnya, dapat didefinisikan konsentrasi pembawa muatan intrinsik, atau sering disebut konsentrasi

intrinsik (ni) menurut pengungkapan :

( )

n

n n

k

T

m m

h

e

i e h B

e h Ec Ev k TB

2 3 3 3

4

32

3 2

=

=













− −

π

* * / (4.9)

atau dapat ditulis :

( )

n

_i

=

CT e

32 −Ec−Ev /2k TB _(4.10)

dengan :

(

)

C

k

m m

h

B e h

=













32

32

3 4

4

π

* * (4.11)

Besarnya celah energi :

Eg = Ec - Ev (4.12)

n

_i

=

CT e

32 −Eg/2k TB _(4.13) Kembali pada perumusan konduktivitas listrik semikonduktif intrinsik di atas, dan dengan menggunakan

persamaan-persamaan tersebut dapat diungkapkan :

σ σ

σ

µ

µ

=

+

=

en

e_{e e}

+

h

en

_{h h} (4.14)

untuk semikonduktor intrinsik :

ne = nh (4.15)

dan sebagai akibatnya :

(

)

Eg

E

E

E

2 1 v c 2 1 F

≈

−

≅

(4.16)

Dengan ini persamaan (4.14.) menjadi :

(

)

(

)

σ

µ

µ

µ

µ

=

+

=

+

−

en

C

T e

e e h

e e h

Eg k TB 3

2 /2 (4.17)

dalam selang suhu yang tidak besar di sekitar suhu ruang persamaan (4.17) dapat didekati dengan :

(4.18)

σ σ

≈

−

o

Eg k T

e

/ 2 B

σ

_o suatu tetapan yang berubah “relatif lambat” terhadap suhu dibandingkan faktor exp (-Eg / kBT). Dari

persamaan terakhir jelas bahwa konduktivitas listrik akan meningkat dengan meningkatnya suhu, dan inilah salah

satu ciri bahan semikonduktor.

4.3. SEMIKONDUKTOR EKSTRINSIK

Berbeda dengan semikonduktor intrinsik, pada semikonduktor ekstrinsik jenis pembawa muatan hanya

salah satu saja yang dominan, elektron atau lubang. Semikonduktor ekstrinsik dengan pembawa muatan

mayoritas elektron disebut semikonduktor tipe-n, dan sebaliknya disebut semikonduktor tipe-p.

4.3.1. Semikonduktor Tipe-n

Pada semikonduktor tipe ini, bahwa intrinsik seperti silikon memerlukan takmurnian atom yang

mempunyai elektron vatensi lebih dari empat. Ini dimaksudkan ada elektron sisa dalam membentuk ikatan dan

dengan demikian elektron tersebut dapat berkonduksi (menjadi elektron bebas). Atom-atom pengatur dalam hal

ini sering dipakai posfor (ρ) atau arsen (As) yang bervalensi lima dalam konsentrasi berorde ppm (= part per million / bagian dalam sejuta). Pada gambar 4.2. ditunjukkan kristal silikon dengan takmurnian serta pita

energinya.

Dalam gambar tersebut tampak bahwa energi Fermi bergeser mendekati pita konduksi oleh karena

yang merupakan elektron kelima dari setiap atom donor (pemberi elektron). Bila atom donor terionisasi (P+ atau As+), elektron bertransisi dari tingkat donor ke pita konduksi. Di pihak lain, transisi dari pita valensi tetap terjadi meskipun dalam intensitas yang kecil.

a. b.

Pita Valensi

ED

Ec

EF

Ev

atom donor (takmurnian)

elektron donor

Pita Konduksi

Gambar 4.2. Kristal Silikon dengan takmurnian posfor atau arsen (a),

dan pita energinya (b).

Meskipun jumlahnya lebih sedikit transisi ini menghasilkan lubang pada pita valensi. Sementara itu, pada pita

konduksi terdapat elektron yang jumlahnya jauh lebih banyak. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa dalam

semikonduktor tipe-n, elektron sebagai pembawa muatan mayoritas sedangkan lubang merupakan pembawa

muatan minoritas.

Dalam keadaan atom-atom donor telah terionisasi seluruhnya, konsentrasi pembawa muatan :

n

_e

≈

N

_D (4.19)

dengan ND adalah konsentrasi atom donor, dan konduktivitas listriknya :

σ

≈

eN

_D

µ

_e (4.20)

4.3.2. Semikonduktor Tipe-p

Kebalikan dari semikonduktor tipe-n, pada semikonduktor tipe-p atom-atom yang ditambahkan sebagai

takmurnian adalah atom dengan valensi yang lebih kecil dari empat. Pada gambar 4.3. ditunjukkan kristal silikon

Lubang Atom Akseptor

(impuritas)

Pita Valensi

EA

EF

Ev

Ec

Pita Konduksi

a. b.

Gambar 4.3. Kristal silikon dengan takmurnian boron dan atau galium (a),

dan struktur pitanya (b).

Energi Fermi bergeser mendekati ke pita valensi karena munculnya tingkat energi akseptor (EA).

Tingkat ini muncul oleh karena adanya kekurangan elektron pada atom impuritas. Bila atom impuritas

terionisasi, atom ini akan mendapatkan elektron dari elektron-elektron terikat pada pita valensi. Oleh karena itu

atom impuritas disebut atom akseptor (penerima elektron). Elektron yang bertransisi ketingkat akseptor

meninggalkan lubang pada pita valensi. Seperti halnya pada semikonduktor tipe-n, elektron juga mungkin

bertransisi ke pita konduksi meskipun dengan probabilitas yang lebih kecil. Dengan mekanisme ini dihasilkan

elektron bebas pada pita konduksi dalam jumlah yang jauh lebih kecil dari pada jumlah lubang pada pita valensi.

Jadi, dalam semikonduktor tipe-p, pembawa muatan mayoritas adalah lubang dan pembawa muatan minoritas

adalah elektron.

Bila atom-atom akseptor terionisasi, tingkat akseptor terisi elektron. Dan bila ionisasi maksimum,

artinya seluruh atom terionisasi maka konsentrasi lubang :

n

_h

≈

N

_A (4.21)

NA adalah konsentarsi atom akseptor, dan konduktivitas yang dihasilkannya :

σ

≈

e

Ν

_Α

µ

_h (4.22)

Pada suhu yang bertambah terus, semikonduktor ekstrinsik baik tipe-n maupun tipe-p akan berubah

menjadi semikonduktor intrinsik. Hal ini dimungkinkan karena bila suhu meningkat akan terjadi transisi elektron

dari pita valensi ke pita konduksi yang terus-menerus. Akibatnya, konsentrasi intrinsik (ni) akan melebihi

T T intrinsik

ekstrinsik ne

ND

nh

NA

Gambar 4.4. Konsentrasi pembawa muatan sebagai fungsi suhu.

4.4. PIRANTI SEMIKONDUKTOR

4.4.1. Dioda : Sambungan p-n

Sambungan antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n dapat dibuat dengan berbagai teknik. Pada

dasarnya, keping silikon didifusi dengan atom-atom pengatur dalam fasa gas dari kedua sisi masing-masing

untuk setiap tipe semikonduktor. Distribusi atom pengatur sebagai fungsi jarak dalam bahan semikonduktor

ditunjukkan pada gambar 4.5.

x ND

NA

n p

Gambar 4.5. Distribusi konsentrasi atom-atom takmurnian dalam bahan sambungan tipe p dan n.

Struktur pita energi bahan sambungan adalah gabungan antara pita energi bahan tipe-n (gambar 4.2) dan

gambar bahan tipa-p (gambar 4.3). Penyambungan ini terjadi dengan prinsip bahwa tingkat Fermi (EF) haruslah

( )

φ

atau energi potensial sambungan

( )

e

φ

. Pemberian bias tegangan pada ujung-ujung bahan sambungan akan meningkatkan atau menurunkan energi potensial sambungan, bergantung arah tegangan bias yang diberikan.

E

cp

e

φ

E

cn

daerah p

daerah n

Evp

EF

daerah sambungan

Gambar 4.6. Struktur pita energi daerah sambungan p-n

Lihat gambar 4.7., tegangan maju akan menurunkan energi potensial sambungan, sehingga arus listrik

(pembawa muatan) dapat menyeberang sambungan. Sebaliknya, untuk tengangan mundur, energi potensial

sambungan bertambah. Akibatnya, pembawa muatan tidak dapat menyeberang sambungan, arus listrik sulit

mengalir. Berdasarkan sifat inilah sambungan p-n berfungsi sebagai penyearah arus (dioda).

Sambungan p-n sebagai dioda memiliki karakteristik hubungan arus (I) dan tegangan (V) seperti pada

gambar 4.8., menurut persamaan :

( )

(

)

Ι

V

=

Ι

_o

e

eV k T/ B

−

1

_(4.23)

Io adalah kebocoran yang menerobos potensial sambungan pada saat tegangan mundur (V<0), e muatan elektron,

dan T suhu dioda. Dari persamaan dioda ini dapat dirumuskan hambatan-dalam dioda (rd) menurut ungkapan :

1

r

d V

dv

e

k

e

d o

B

eV k TB

=

=

Ι

Ι

Τ

( )

/

(4.24)

Tampak bahwa hambatan-dalam dioda ini tidak bernilai tetap, melainkan berubah menurut tegangan yang

p

a. b.

Gambar 4.7. Pemberian bias tegangan dan pita energi untuk : a. tegangan maju

b. tegangan mundur.

I

I

V Io

a. b.

e(φ+V) e(φ-V)

V

p

p _n

A

p

p _n V

A

Gambar 4.8. a. Karakteristik arus (I) - tegangan (V) dioda b. simbol dioda dalam rangkaian.

Berikut akan ditinjau daerah sambungan. Dalam masing-masing bahan, tipe-p dan tipe-n, distribusi

muatan yang dikandungnya terdiri dari muatan positif bebas dan ion negatif statik dalam tipe-p, dan muatan

negatif bebas serta ion positif statik dalam bahan tipe-n. Tepat pada daerah sambungan dan sekitarnya, terjadi

difusi muatan bebas : elektron nenuju tipe-p dan lubang menuju tipe-n. Peristiwa difusi tersebut disertai

terjadinya rekombinasi, yaitu penggabungan elektron dan lubang lalu lenyap. Dengan rekombinasi ini, di sekitar

daerah sambungan tidak ada lagi muatan-muatan bebas, dan yang tertinggal hanyalah ion-ion statik; yaitu ion-ion

dari atom-atom donor dan akseptor. Daerah sambungan dengan ciri yang demikian disebut daerah/lapisan

sisi yang lain, maka timbul medan listrik pada daerah deplesi tersebut dan ini dapat dipandang sebagai sebuah

keping sejajar. Dengan demikian daerah deplesi memiliki nilai kapasitansi. Ilustrasi lapisan deplesi ditunjukkan

pada gambar 4.9.

Perhatikan kembali karakteristik arus-tegangan (I-V) dioda terutama dalam keadaan tegangan mundur

(gambar 4.8a). Pada V<0, berapapun nilai V besarnya arus yang mengalir tetap I0. Apakah arus ini akan tetap I0

meskipun nilai V terus diperbesar ke arah negatif ? Apabila beda tegangan mundur telah mencapai nilai tertentu;

elektron-elektron bebas pada tipe-n mempunyai energi kinetik cukup besar yang mampu menumbuk ke luar

elektron-elektron valensi menjadi elektron bebas..

a.

Tipe-n Atom-atom

Donor Tipe-p

Atom-atom Akseptor

a.

b.

elektron Lubang

c.

Í

E

d.

Lapisan deplesi

Gambar 4.9. Karakteristik daerah sambungan p-n : a. Skema sambungan p-n

b. Kandungan muatan bebas dan ion-ion dalam setiap tipe bahan

c. Muatan bebas berdifusi dan berekombinasi di daerah muatan dari ion-ion statik atom-atom donor dan akseptor

orbital teras (kulit-penuh)

inti

elektron bebas

valensi

I

Vbr

(c)

Terpental

(elektron sekunder)

Elektron sekunder

Lubang sekunder

Pita valensi

Pita konduksi

(a)

(b)

o

V

Gambar 4.10. a. Elektron bebas yang dipercepat menumbuk elektron valensi atom- atom di daerah sambungan, menghasilkan elektron sekunder

b. Struktur pita energi yang dihasilkan

Elektron ini disebut elektron sekunder, untuk membedakan dengan elektron bebas yang memang sudah ada

sebelumnya (gambar 4.10a). Elektron sekunder yang menuju pita konduksi (menjadi elektron bebas)

meninggalkan lubang sekunder pada pita valensi dalam struktur pita energinya (gambar 4.10b). Dengan

terciptanya pembawa muatan sekunder ini akan meningkatkan arus listrik dalam dioda pada keadaan tegangan

mundur. Keadaan ini memberikan karakteristik I-V seperti pada gambar 4.10c. Tegangan yang menyebabkan

keadaan ini terjadi disebut tegangan “break-down” (Vbr). Atau disebut juga tegangan “peak-inverse-voltage”

(Vpiv). Dioda yang dibuat dengan nilai Vbr tertentu disebut dioda zener.

4.4.2. Dioda Terowongan

Dioda terowongan (tunneling dioda) dibuat berdasarkan mekanisme terowongan/terobosan elektron

melalui potensial penghalangan (kontak sambungan) pada daerah sambungan. Elektron dengan energi kinetik

tertentu memiliki kemungkinan menerobos potensial penghalang yang “tingginya” φ dan “lebarnya” d meskipun energinya E<eφ, seperti pada gambar 4.11.

elektron E eφ

d

Gambar 4.11. Elektron dengan energi E memiliki kemungkinan

menerobos penghalang eφ, meskipun E<eφ.

Ukuran potensial penghalang dapat dirumuskan sebagai berikut :

dengan NA, ND dan ni adalah konsentrasi atom akseptor, konsentrasi atom donor dan konsentrasi pembawa

muatan intrinsik. Sedangkan ε dan εo adalah permitivitas listrik bahan semikonduktor dan ruang hampa. Sebagai

contoh, untuk bahan germanium (Ge) dengan NA = ND = 1019 cm-3 dan ni = 1012 cm-3, pada suhu ruang (300oK)

memberikan φ = 0,805 volt dan d = 120 angstrom.

Dioda terowongan mempunyai karakteristik arus-tegangan (I-V) seperti pada gambar 4.12. Efek

terowongan terjadi pada daerah tegangan 0<V<V2 dan V<0. Sedangkan pada V>V2 terjadi peristiwa difusi.

Mekanisme terobosan dan difusi sehingga menghasilkan kurva I-V seperti pada gambar 4.12 ditunjukkan pada

gambar 4.13.

o

Gambar 4.12. Karakteristik arus-tegangan dioda terowongan. I

V V1 V2

I1

I2

E

c

E

F

Í

EV

V = 0 V1<V<V2

Terobosan

Í

Í

0<V<V1

Terobosan

V > V2

Difusi

V = V1

Terobosan V < 0

Terobosan

4.4.3. Dioda Varaktor

Varaktor adalah singkatan dari variabel reaktor, maksudnya bahwa dioda ini dapat berfungsi

pembangkit tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang dapat diatur (variabel). Dalam rangkaian, dioda

varaktor biasanya dihubungankan dengan induktor (kuparan) dengan induktansi L, dan bila tegangan yang

diberikan V maka frekuensi yang dihasilkan :

(

)

f

eN

_o

L

V

o

=









+

1

4

1 2

π

εε

φ

(4.27)

dengan No = /NA-ND/. Jadi, ferkuensi gelombang listrik dalam rangkaian dikendalikan oleh tegangan dioda (V).

Dioda varaktor banyak digunakan sebagai modulator frekuensi, penstabil osilator dan konverter frekuensi.

4.4.4. Dioda Gunn

Dioda gunn dibuat berdasar efek gunn (J.B. gunn, 1963). Dioda ini beroperasi pada daerah

berkonduktansi negatif (NDDC : negatif difference conductance) dalam kurva I-V seperti pada gambar 4.14.

Penggunaannya antara lain untuk amplifier, osilator dan rangkaian lainnya. Sebagai osilator, dioda gunn dapat

menghasilkan gelombang elektro magnet dalam daerah gelombang mikro (microwave); dengan frekuensi yang

bergantung dimensi dioda (gambar 4.15).

I

10

3

1

0,3

L (x10-2 cm)

f (GHz)

L I amb

NDC

V V ambang

Gambar 4.14. Kurva I-V dioda Gunn.

GaAs n

1 3 10 30

4.4.5. Dioda Laser

Proses pembangkit laser pada semikonduktor pada dasarnya adalah transisi elektron dari pita konduksi

ke pita valensi dan diserai dengan radiasi gelombang elektro-magnet (laser). Perhatikan gambar 4.16, Suatu

bahan sambungan dengan masing-masing tipe diberi takmurnian yang konsentrasinya besar.

hν

hν

daerah-p _daerah-n

Daerah aktif

Gambar 4.16. Sambungan p-n yang menghasilkan emisi laser

Transisi elektron akan terjadi bila dipicu oleh sinyal listrik (elektron) dan diikuti oleh transisi elektron-elektron

lain yang ada di pita konduksi sehingga terjadi mekanisme penguatan. Dengan kata lain, transisi antar pita ini

menimbulkan radiasi gelombang elektromagnet yang diperkuat (laser).

Untuk menjaga agar transisi yang menghasilkan laser terus berlangsung maka harus diberikan elektron

dari arah kanan (pita konduksi tipe-n) dan lubang dari arah kiri (pita valensi tipe-p). Aliran elektron dan lubang

ke daerah sambungan ini dilakukan oleh rangkaian luar yang dipasang. Laser terpancar dari daerah aktif

(sambungan) seperti pada gambar 4.17. Sedangkan daerah panjang gelombang laser yang dihasilkan bergantung

pada bahan semikonduktor yang dipakai, lihat tabel 4.2.

Tabel 4.2. Beberapa bahan semikonduktor laser dan panjang gelombang laser yang dihasilkan.

BAHAN λ (Angstrom) BAHAN λ (Angstrom)

ZnS 3200 InP 9000

CdS 4900 GaSb 15.000

CdSe 6800 InSb 52.000

CdTe 7800 pbS 42.000

Ga (As1-x Px) 8800 pbTe 65.000