REVOLUSI SEMIKONDUKTOR

Pada tahun 1929, Rudolph Peierls menyatakan pentingnya kontribusi teori kuantum pada semikonduktor. Teori kuantum yang berkaitan dengan semikonduktor khususnya mengenai kuantum level energi, yang kita ketahui sebagai energi yang dibutuhkan elektron menuju kulit / tingkat  selanjutnya . Semua zat mempunyai band gap, yaitu beda potensial antara keadaan inert (tidak dapat menghantarkan listrik) dan keadaan konduksi (mudah menghantarkan listrik). Logam mempunyai band gap yang kecil, isolator mempunyai band gap yang besar, sedangkan semikonduktor berada ditengahnya. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa semikonduktor dapat bersifat isolator dan dapat juga bersifat konduktor. Pada suhu rendah, semikonduktor lebih bersifat isolator sebaliknya pada suhu tinggi semikonduktor akan bersifat layaknya konduktor. Material yang bersifat semikonduktor diantaranya adalah germanium dan silikon. Keduanya berada dalam golongan IV unsur periodik (mempunyai 4 elektron valensi).

Germanium

Germanium adalah salah satu contoh dari sebuah semikonduktor. Ia mempunyai empat elektron dalam kulit terluar (valensi). Beberapa tahun yang lalu, germanium adalah satu-satunya bahan yang cocok untuk membuat peralatan semikonduktor. Tetapi peralatan germanium mempunyai sebuah kekurangan yang fatal yaitu arus balik yang sangat besar.

Silikon

Silikon merupakan elemen yang tidak sulit ditemukan di bumi. Sebuah atom silikon terisolasi mempunyai 14 proton dan 14 elektron. Seperti yang ditunjukkan pada gambar (a), orbit yang pertama mengandung 2 elektron dan orbit kedua mempunyai 8 elektron. 4 elektron yang tersisa terdapat dalam orbit valensi. 

Semikonduktor dapat dibedakan menjadi dua, yaitu semikonduktor intrinsik (murni) dan semikonduktor ekstrinsik. Sebuah silikon kristal adalah sebuah semikonduktor murni jika setiap atom di dalam kristal adalah sebuah sebuah atom silikon. Sebuah semikonduktor murni memiliki elektron dan hole yang sama. Hal ini disebakan oleh energi termal yang menghasilkan elektron bebas dan lubang sebagai pasangannya. Energi panas membuat kristal bervibrasi dan menyebabkan elektron lepas dari orbitnya. Pada suhu ruang, kristal silikon murni hanya memiliki sedikit elektron bebas dan hole yang diproduksi akibat energi panas.

Semikonduktor ekstrinsik merupakan hasil doping. Doping adalah upaya untuk meningkatkan kemampuan menghantar muatan pada semikonduktor. Semikonduktor ekstrinsik terbagi menjadi 2 type, yaitu type-n dan type-p. Semikonduktor type-n memiliki banyak elektron dan sedikit lubang, sedangkan semikonduktor type-p memiliki banyak lubang dan sedikit elektron. Type-type semikonduktor ini terjadi karena adanya donor elektron. Atom pendonor semikonduktor type-n berupa atom-atom pentavalen (golongan VA unsur periodik) seperti pospor, antymon, dan arsenic. Sedangkan atom pendonor semikonduktor type-p berupa atom-atom trivalent seperti alumunium, indium, dan gallium.