Pengantar Semi Konduktor
Summary
TLDRThis educational video delves into the basics of electronics, focusing on semiconductors, analog and digital signals. It introduces semiconductors as materials with electrical conductivity between conductors and insulators, crucial for controlling electric current in devices like transistors and diodes. The script explores atomic structure, valence electrons' role in chemical bonding and electrical conductivity, and the unique properties of semiconductors like silicon and germanium. It also explains concepts like covalent bonding, the sensitivity of semiconductor conductivity to temperature and light, and the formation of P-N junctions. The video aims to help students understand the difference between analog and digital signals and grasp the fundamental concepts of semiconductor components.
Takeaways
- 😀 Semiconductors have electrical conductivity between that of conductors and insulators, allowing them to control the flow of electricity in devices like transistors and diodes.
- 🔬 An atom is the smallest unit of an element, consisting of a positively charged nucleus with protons and neutrons, and negatively charged electrons orbiting the nucleus.
- 🌐 The valence electrons, or outermost electrons, play a crucial role in chemical bonding and electrical conductivity, as they can be easily released from the atom.
- 🔗 Chemical bonds occur when valence electrons from two or more atoms interact, sharing or transferring electrons to form bonds, which is fundamental to the conductivity of materials.
- 💡 In conductors, valence electrons can move freely to carry electric current, whereas in insulators, they are tightly bound to atoms and cannot move freely.
- 🌟 Semiconductors have valence electrons with enough energy to move but not enough to move freely, placing their conductivity between conductors and insulators.
- 💎 Silicon and germanium are common semiconductor materials used in electronics due to their ability to form covalent bonds and their availability and properties.
- 🔆 The electrical conductivity of semiconductors is unique and sensitive to temperature, light, and impurities, which can increase or decrease their conductivity.
- 🔄 Covalent bonds are strong chemical bonds where two atoms share one or more pairs of valence electrons, crucial in organic and inorganic chemistry.
- 🔄 Polar and nonpolar covalent bonds differ in the distribution of electrons, affecting the properties of the substances they form.
- 🌐 PN Junction is formed when P-type (positive) and N-type (negative) semiconductors meet, creating an electric field or depletion zone due to the diffusion of electrons and holes.
Q & A
What is a semiconductor and how does its electrical conductivity compare to conductors and insulators?
-A semiconductor is a material with electrical conductivity between that of a conductor and an insulator. It can conduct electricity but not as efficiently as conductors like copper, and unlike insulators like glass, it allows some level of electrical flow.
Why are semiconductors important in modern electronics?
-Semiconductors are crucial in modern electronics because they allow the control of electric current in devices such as transistors and diodes, enabling the creation of complex electronic circuits and components.
What is the purpose of learning about semiconductors and signals in this video?
-The purpose is for students to be able to explain the difference between analog and digital signals and to understand the basic concepts of semiconductor components and P-N Junctions as per the semester learning plan.
What are the three subatomic particles found in an atom?
-The three subatomic particles found in an atom are protons, which have a positive charge and are located in the nucleus; neutrons, which have no charge and are also in the nucleus; and electrons, which have a negative charge and orbit the nucleus.
What role do valence electrons play in chemical bonding and electrical conductivity?
-Valence electrons, which are in the outermost shell of an atom, have high energy and are easily released. They play a significant role in chemical bonding and electrical conductivity as they can move between atoms, facilitating the flow of electric current.
What is covalent bonding and why is it important in both organic and inorganic chemistry?
-Covalent bonding is a chemical bond formed when two atoms share one or more pairs of valence electrons. It is important in chemistry because it forms the basis of molecular structure, determining the properties and reactivity of compounds.
What are the two most common semiconductor materials and why are they widely used?
-The two most common semiconductor materials are silicon and germanium. They are widely used because they have four valence electrons, allowing them to form covalent bonds and create regular crystal structures, which are essential for electronic applications.
How does the conductivity of semiconductors change with temperature, light, and impurities?
-The conductivity of semiconductors increases with temperature as it provides additional energy to the valence electrons, making them more mobile. Light can also increase conductivity in some semiconductors like silicon, as it provides energy to the valence electrons. Adding impurities, or dopants, can either increase or decrease the conductivity, depending on the type of dopant added.
What is the difference between P-type and N-type semiconductors?
-P-type semiconductors have an excess of 'hole' carriers, which are places where an electron is missing, while N-type semiconductors have an excess of free electrons. These types are created by doping a semiconductor with impurities that have different numbers of valence electrons from the base semiconductor material.
What is a PN Junction and what happens when it is forward and reverse biased?
-A PN Junction is the boundary between a P-type and an N-type semiconductor. When forward biased, a positive voltage is applied to the P-side and a negative to the N-side, allowing current to flow. When reverse biased, a negative voltage is applied to the P-side and a positive to the N-side, which typically prevents significant current flow.
What are some applications of semiconductors in electronic devices?
-Semiconductors are used in a wide range of electronic devices, including transistors, diodes, solar cells, LEDs, and sensors, for applications such as energy conversion, signal processing, and sensing environmental conditions.
Outlines
🔬 Introduction to Semiconductors and Electronic Signals
The script begins with a greeting and an introduction to the topic of basic electronics, focusing on semiconductors, analog and digital signals. It explains that semiconductors have electrical conductivity between that of conductors and insulators, which is crucial in modern electronics for controlling the flow of electricity in devices like transistors and diodes. The educational goal is for students to understand the difference between analog and digital signals and to grasp the fundamental concepts of semiconductor components and P Junctions. The paragraph also delves into atomic structure, explaining the roles of protons, neutrons, and electrons, and how valence electrons play a significant role in chemical bonding and electrical conductivity.
🌐 Properties of Semiconductors and Covalent Bonds
This paragraph discusses the properties of semiconductors, highlighting their unique electrical conductivity that lies between conductors and insulators. It explains how the energy levels of valence electrons in semiconductors allow for movement but not as freely as in conductors. The script then describes covalent bonds, which are chemical bonds formed by the sharing of electrons, and their importance in organic and inorganic chemistry. It also touches on the characteristics of covalent bonds, including electron sharing, bond strength, directionality, and the concepts of nonpolar and polar bonds. The paragraph identifies silicon and germanium as common semiconductor materials used in electronics due to their ability to form covalent bonds and create regular crystal structures.
🔋 Semiconductor Conductivity and PN Junctions
The script continues by exploring how the conductivity of semiconductors is influenced by factors such as temperature, light, and the presence of impurities. It explains how increasing temperature provides additional energy to valence electrons, making them more mobile and thus increasing conductivity. The impact of light is also discussed, noting that some semiconductors become more conductive when exposed to light, as seen in solar panels. The paragraph then introduces the concept of impurities in semiconductors, explaining how adding different elements can either increase or decrease the conductivity, leading to the creation of P-type and N-type semiconductors. The formation of PN junctions, which are the meeting points between P-type and N-type semiconductors, is described, along with the resulting electric field and the diffusion of electrons and 'holes'. The script concludes by mentioning the forward and reverse bias conditions of a PN junction and their applications in electronic devices such as transistors, diodes, LEDs, and sensors.
Mindmap
Keywords
💡Semiconductor
💡Analog Signal
💡Digital Signal
💡Atom
💡Valence Electrons
💡Covalent Bond
💡Silicon
💡Germanium
💡PN Junction
💡Forward Bias
💡Breakdown Voltage
Highlights
Semiconductors are materials with electrical conductivity between conductors and insulators, allowing them to control the flow of electricity in modern electronic devices.
The purpose of this lecture is to explain the difference between analog and digital signals and to understand the basic concepts of semiconductor components and P Junction.
Atoms are the smallest units of an element, consisting of a positively charged nucleus with protons and neutrons, and negatively charged electrons orbiting the nucleus.
Electrons in the outermost shell, known as valence electrons, play a crucial role in chemical bonding and electrical conductivity.
Chemical bonds occur when valence electrons from two or more atoms interact, resulting in the transfer of electrons and the formation of conductive materials.
In conductors, valence electrons can move freely, carrying electric current, while in insulators, they are tightly bound to atoms and cannot move freely.
Semiconductors have valence electrons with enough energy to move but not enough to move freely like in conductors, placing their conductivity between conductors and insulators.
Covalent bonds, common in organic and inorganic chemistry, occur when two atoms share one or more pairs of valence electrons.
Silicon and germanium are the most common semiconductor materials used in electronics, with silicon being widely used due to its abundance and good electrical properties.
The electrical properties of semiconductors are unique and sensitive to temperature, light, and impurities, affecting their conductivity.
The conductivity of semiconductors increases with temperature, as higher temperatures provide additional energy for valence electrons to move more freely.
Light can also affect the conductivity of some semiconductors, such as silicon, making them more conductive when exposed to light, as seen in solar panels.
Doping semiconductors with impurities can increase or decrease their conductivity, depending on the type of impurity added.
There are two types of doped semiconductors: P-type, where the dopant has fewer valence electrons than the semiconductor, and N-type, where the dopant has more.
A PN Junction is formed when P-type and N-type semiconductors meet, creating an electric field or depletion zone due to the diffusion of electrons and holes.
Forward bias and reverse bias refer to the application of voltage across a PN Junction in a way that either allows or inhibits the flow of current.
Breakdown voltage is a critical threshold where a significant current flows through the Junction, even in reverse bias conditions.
Semiconductors are extensively used in various electronic components such as transistors, diodes, solar cells, LEDs, and sensors for energy measurement.
This lecture concludes with an overview of the practical applications of semiconductors in electronic circuits and devices.
Transcripts
[Musik]
asalamualaikum warahmatullahi
wabarakatuh ketemu lagi dengan
sayaan jadi pada video kali ini kita
akan
membahas
perkuliahan dasar elektronika ya dengan
subtopik adalah semikondukor serta
senyal Analog dan
digital baik
untuk materi pertama kita masuk ke
pengantar
semikonduktor jadi semikonduktor ini
merupakan bahan yang memiliki
konduktivitas listrik ya antara
konduktor dan
isolator jadi Artinya bahwa bahan
semikonduktor ini dia dapat menghalilkan
listrik namun tidak sebaik bahan
konduktor contohnya
tembaga dan juga dia itu tidak sebaik
bahan
instolator seperti
kaca dengan sifat konduktor ini ya
sangat penting dalam elektronika modern
karena memungkinkan kita untuk
mengontrol aliran listrik dalam
perangkat seperti transistor dan
[Musik]
dioda nah adapun tujuan pembelajaran
kita pada video kali ini ya sesuai
dengan rencana pembelajaran semester di
mana mahasiswa mampu menjelaskan
perbedaan sinyal analog dan digital
serta mampu memahami konsep dasar
komponen semikonduktor dan P Junction
sesuai dengan tujuan pembelajaran
[Musik]
pertama Nah kita masuk ke materi dasar
ya Di mana kita akan membahas terkait
struktur
atom atom itu merupakan unit terkecil
dari suatu unsur yang masih memiliki
sifat kimia unsur
tersebut Atom terdiri dari inti atom
yang bermuatan positif ya yang
mengandung proton dan
neutron dan elektron yang bermuatan
negatif yang meng orbit inti atom ya
Jadi kalau kita lihat ya Ada tiga unsur
yang terdapat pada sebuah atom yang
pertama adalah Proton ya Proton ini
adalah partikel subatomik yang memiliki
muatan positif dan terdapat dalam inti
atom jumlah proton dalam inti atom
menentukan nomor atom satu
unsur-unsur sedangkan neutron adalah
partikel subatomik yang tidak bermuatan
ya terdapat di dalam inti atom jumlah
neutron dalam inti atom dapat bervariasi
sehingga membentuk isotop dari suatu
unsur sedangkan elektron elektron adalah
partikel subatomik yang bermuatan
negatif dan mengorbit Pada inti
atom elektron memiliki energi yang
berbeda-beda dan mereka berada dalam
tingkat energi yang berbeda juga Makanya
disebut dengan kulit
[Musik]
elektron nah jika lihat pada gambar ya
ini adalah contoh gambaran dari atom
tersebut ya Di mana inti atom itu
dikelilingi oleh elektron-elek on nah
jika kita lihat elektrovalensi ya
elektrovalensi itu merupakan elektron
yang berada di kulit elektron terluar
pada atom elektron-elektron ini memiliki
energi yang tinggi dan mudah dilepas
dari atom elektron valensi berperan
penting dalam ikatan kimia dan
konduktivitas listrik ya Nah ikatan
kimia yang dimaksud di sini adalah
elektron valensi tersebut dalam
pembentukanpembentukan ikatan kimia
antar atom
ikatan kimia terjadi ketika elektron
valensi dari dua atom ya atau lebih
saling berinteraksi ya dalam berbagi
elektron ya artinya ada perpindahan
elektron keluar dari suatu inti atom ke
inti atom
lainnya perpindahan tersebut
menghasilkan konduktivitas listrik ya
dengan elektron valensi bertanggung
jawab dalam konduktivitas listrik dalam
bahan tersebut sehingga dalam bahan
konduktor ya elektron valensi dapat
bergerak dan membawa arus listrik dalam
isolator elektron valensi ketika ketika
Arat dengan atom dan tpat bergerak bebas
ya artinya ketika Si elektron ini
meloncat keluar ya membawa muotan
listrik maka bahan tersebut
eh memiliki jenis ktor Sedangkan untuk
bahan yang isolator elektron-elektron
terluar itu akan di
ee ikat ya terikat gerak dengan atom
sehingga tidak dapat bergerak bebas Nah
Sedangkan untuk bahan konduktor ya
semikonduktor Elon elektron valensi
memiliki energi yang cukup tinggi untuk
bergerak tetapi tidak
ee cukup tinggi untuk bergerak bebas Nah
Hal ini menyebabkan konduktivitas
listrik semikonduktor berada di antara
konduktor dan instalator jadi dia bisa
bergerak namun kekuatan bergeraknya itu
tidak setinggi pergerakan dari
konduktor nah lalu kita lihat ikatan
kovalen ya ikatan kovalen adalah jenis
ikatan kimia yang terjadi ketika dua
atom berbagi satu ya atau lebih pasangan
elektron valensi ya ikatan kovalen
sangat kuat dan penting dalam kimia
organik dan kimia
anorganik Nah di sini ada beberapa sifat
ikatan kovalen ya yang pertama berbagi
elektron maksudnya adalah atom-atom yang
ada dalam suatu ikatan kovalen saling
berbagi elektron valensi ya Lalu ada
yang
EE sifatnya itu berupa kuat ya Di mana
ikatan kovalen ialah ikatan yang sangat
kuat ya yang membutuhkan banyak energi
untuk diputuskan sehingga dia saling
berkaitan Lalu ada arahnya arah dari
ikatan kovalen ikatan kovalen memiliki
arah yang pasti ya yang berarti bahwa
ikatan tersebut memiliki arah ke atom
tertentu lalu ada nonpolar dan polar ya
Di mana ikatan kovalen dapat nonpolar ya
elektron dibagi secara merata atau polar
elektron dibagi secara tidak
merata nah bahan semikonduktor itu
biasanya digunakan dalam dua jenis bahan
ya yang pertama bahan silikon dan
germanium silikum dan germanium adalah
dua bahan semikonduktor yang paling umum
digunakan dalam
elektronik keduanya memiliki empat
elektron valensi yang memungkinkan
mereka untuk membentuk ikatan kovalen
dengan atom yang
lain sehingga dapat membentuk struktur
kristal yang teratur nah jika kita lihat
kita lihat pada bahan silikon ya bahan
silikon itu adalah ban semikonduktor
yang paling umum digunakan dalam
elektronik Selain itu karena murah dan
banyak terdapat pada alam ya serta
memiliki sifat listrik yang sangat
baik Contohnya penggunaan silikon ini
ada pada cip komputer transistor ataupun
pada sel
Suria Lalu ada bahan germanium
ya contoh lain dari bahan
semikonduktor memiliki konduktivitas
tinggi yang lebih tinggi daripada
silikon namun harga mahal dan kurang
melimpah
germanium digunakan dalam produksi
transistor dioda dan
[Musik]
sensor nah jika kita lihat pada sifat
listrik bahan
semikonduktor semikonduktor memiliki
sifat listrik yang unik yang membedakan
dari konduktor dan
isolator konduktivitas listrik ini ya
sangat sensitif terhadap suhu cahaya dan
keberadaan mornya jika kita lihat pada e
grafik Ya konduktivitas itu merupakan
konduktivitas
semionduktor meningkat dengan
meningkatnya suhu ini karena
meningkatnya suhu memberikan energi
tambahan pada elektron valensi sehingga
lebih mudah bagi mereka untuk bergerak
dan mengentarkan arus lalu ada pengaruh
cahaya beberapa seban semikonduktor
seperti silikon itu lebih konduktif
ketika terkena cahaya ya cahaya
memberikan energi pada elektron valensi
sehingga mereka dapat bergerak lebih
bebas dan menghangat arus listrik ini
contohnya pada panel surya ya yangakan
bahan
silikon Lalu ada pengotor ya
konduktivitas listrik semikonduktor ini
juga dapat berubah dengan menambahkan
fotor ya adalah yang memiliki jumlah
elektron valensi yang berbeda dari atom
semikonduktor dia dapat meningkatkan
atau menurunkan konduktivitas
semikonduktor tergantung jenis yang
ditambahkan jadi dia tidak murni untuk
bahan
semikonduktornya Nah kita lihat dari
e klasifikasinya ternyata ada dua jenis
yaitu TPP dan tpn di mana TPP ini
merupakan
eh dengan menambahkan ya elektron
valensi daripada atom semikonduktor
ya Misalnya jika kita menambahkan boron
ke dalam silikon ya boron memiliki tiga
elemen valensi sedangkan silikon
memiliki empat elektron valensi makanya
dengan penambahan atom tersebut boron
tersebut semikonduktor itu memiliki
TP sedangkan pada semikonduktor tpn ya
diperoleh dengan menambahkan atom yang
lain ktor yang lain yang memiliki lebih
banyak elektron valensi dari atom
konduktor misalkan kita menambahkan
fosfor pada silikon fosfor memiliki lima
elektron valensi sedangkan silikon hanya
memiliki empat valensi jika tambahannya
lebih banyak daripada valensi elektron
valensi si semikonduktor maka dia akan
bersifat
IPM nah jika kita sudah membahas terkait
TP dan tpn Maka akan muncul namanya PN
Junction positiftif Junction ya yaitu
pertemuan antara bahan semikonduktor p
dan tipe n ketika semikonduktor P dan n
disatukan elektron dari semikonduktor
tip n dan
eh berdifusi ke semikonduktor tipe P
sementara lubang dari semikonduktor P
berdifusi ke semikonduktor PPN ya adanya
celah antara TPP dan tpn ini merupakan
kekurangan elektron dalam struktur
kristal
semikonduktor lubang ini dapat bergerak
melalui struktur kristal dan bertindak
sebagai pembawah zat positif
ya Sedangkan untuk elektron yang
merupakan partikel subatomik yang
bermuatan negatif ya akan bergerak
melalui struktur kristal dan bertindak
sebagai pembuatan- muuatan
negatif nah Junction di sini ya
merupakan pertemuan antara semikonduktor
P dan n sehingga eh dengan adanya difusi
ya pada elektron dan lubang menghasilkan
medan listrik atau zona penipisan
nah jika kita lihat pada arus dan
tegangan pada
e bahan semikonduktor ya Pasti ada yang
namanya forward bias rever bias dan
breakd vol ya Di mana forward bias
merupakan ketika tegangan positif
diterapkan pada P and Junction dan
tegangan negatif diberikan P Sisi n maka
akan terjadi forward bias sedangkan
sebaliknya jika tegangan negatif
diterapkan pada P and Junction dan
tegangan positif diedakan pada n maka
akan terjadi reverse DS untuk print down
volte ya
Eh ada suatu tegangan ya Di mana arus
yang akan mengalir secara signifikan ya
melalui
Junction Bahkan dalam keadaan reverse
nahan untuk kita lihat aplikasinya yaitu
ada banyak sekali digunakan di ee
langangkai rangkaian elektronika seperti
pada perangkat elektronik transistor
dioda dan lain sebagainya ada padaasar
Surya ada pada LED dan sensor-sensor
yang bisa gunakan pada eh pengukuran
suatu eh energi oke eh untuk materi
pengentar semikonduktor sampai di sini
ya Selanjutnya silakan ee dibaca dan
dipelajari
eh materi
terkait Bah eh sinyal analog dan sinyal
digital yang sudah saya sampaikan pada
learning silakan kerjakan tugas yang
sudah saya sampaikan di sana dan dibuat
ee dalam waktu 1 minggu setelah sesuai
jadwal kita Oke terima kasih
eh saya tutup wasalamualaikum
warahmatullahi wabarakatuh
[Musik]
Weitere ähnliche Videos ansehen
How do semiconductors work? (with animation) | Intermediate Electronics
What Is A Semiconductor?
Basic Electricity 2 Conductors and Insulators
Types of Semiconductor Materials | Intrinsic & Extrinsic Semiconductor | Engineering Funda
SEMICONDUCTOR | what is SEMICONDUCTOR | css general science and ability | by ibrar ahmad
Transistors, How do they work?
5.0 / 5 (0 votes)