piranti semikonduktor

PIRANTI SEMIKONDUKTOR
Yang akan dibahas:
1. Dioda
2. Transistor
3. Integrated Circuit
SAMBUNGAN p-n
Apa yang terjadi bila semikonduktor tipep dihubungkan dengan tipe-n ?
hubungan p-n
Na
Na
Nd
Nd
Na
Na
Nd
Nd
Na
Na
Nd
Nd
tipe-p
tipe-n
Terjadi difusi elektron tipep ke tipe-n di daerah
perbatasan (elektron
mengisi lubang) timbul
polarisasi muatan yang
mengakibatkan medan
listrik . Pada keadaan
setimbang terbentuk
lapisan deplesi tebalnya
beberapa mikron. Medan
listrik di daerah ini sekitar
104 sampai 106 V/cm
Gambar mikroskopis sambungan p-n
tipe-p
_
_
tipe-n
_
_
_
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
+
+
+
a) Keadaan awal
b) Peristiwa Diffusi
_
_
+
+
+
_
_
_
daerah netral+
+
+
_
_
_
+
_
_
_
_
_
_
_
_
_
daerah netral
Lap. deplesi
_
E
+
+
c) Keadaan
setimbang
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Sambungan p-n dihubungkan dengan
baterai/tegangan
-
p
aliran lubang
-
+ + +
Kutub + pada tipe-p dan kutub – pada tipe-n
n
+
I
aliran elektron
V
Semakin besar tegangan semakin
besar arus yang dihasilkan. Tegangan
seperti ini dinamakan tegangan
maju/bias maju
( forward bias)
-
p
aliran lubang
-
+ + +
Kutub + pada tipe-n dan kutub – pada tipe-p
n
+
Elektron-elektron pada tipe-n dipaksa
meninggalkan tipe-n tanpa melewati
tipe-p, sehingga daerah deplesi makin
besar
Medan listrik makin besar
aliran elektron
I
Medan listrik akan mencegah mengalirnya arus
pada rangkaian. Walaupun tegangan terus
diperbesar namun arus tetap sangat kecil.
Tegangan ini dinamakan tegangan mundur/bias
mundur (backward bias)
V rusak
V maju
Jika tegangan mundur terus diperbesar maka
suatu saat arus mundurnya bertambah secara
tajam. Keadaan ini dikatakan sambungan p-n
bocor. Potensial pada keadaan ini dinamakan
potensial rusak (breakdown voltage)
Kesimpulan
Sambungan p-n jika diberi :
- Tegangan maju : akan ada arus mengalir pada rangkaian
- Tegangan mundur : arus yang mengalir sangat kecil (hampir nol)
Dengan sifat-sifat tersebut, sambungan p-n digunakan sebagai :
dioda (alat untuk membuat arus mengalir pada satu
arah saja).
Simbol dan Fungsi
• Simbol
• Fungsi :
– Menyearahkan aliran arus hanya satu arah
yaitu arah maju (+) atau arah mundur (-)
RANGKAIAN PENYEARAH GELOMBANG
Rangkaian arus bolak-balik :
V
s
V
wt
Terlihat tegangan bolak-balik
Jika rangkaian diberi dioda :
Pada V + dapat melewati dioda karena ketika V –
terbentuk lapisan deplesi yang menghambat arus.
V
s
V
wt
Rangkaian penyearah setengah gelombang
Rangkaian penyearah gelombang penuh
Susunan rangkaian 4 dioda :
V
D2
D1
s
s
D3
wt
D4
Outputnya berupa gelombang
penuh namun satu arah
Terjadinya gelombang tersebut, perhatikan :
P
V
D1
+
s
wt
-
D3
S
Ketika P lebih positip dari S, arus tidak dapat
melalui D2 dan D4 tetapi dapat melewati
D1 dan D3
Ketika titik P lebih negatip dari titik S, dioda yang dapat dialiri arus adalah D2
dan D4
P
V
D2
+
s
-
D4
wt
S
Dapat disimpulkan bahwa bagaimanapun tanda tegangan input, tegangan
outputnya selalu bernilai positip
Prinsip perataan gelombang
Seringkali diperlukan tegangan searah yang nilainya tidak
berubah-ubah, maka digunakan rangkaian sebagai berikut :
D2
D1
s
D3
D4
C
R
Dihasilkan arus searah yang rata
C dimuati
C membuang muatan
Keluaran dc yang diratakan di ujung beban
V
a
b
d
c
riak
waktu
Gelombang a-b : Arus mengalir melalui D1 , R dan D3, saat itu kapasitor mulai terisi sampai
penuh dan timbul tegangan yang besarnya sama dengan tegangan
hambatan.
Gelombang b-c : Arus mengalir mulai berkurang, namun tegangan relatif tetap (mungkin
berkurang sedikit akibat arus bocor), akibatnya tegangan hambatan tidak
berubah banyak.
Gelombang c-d : Arus mengalir melalui D2 , R dan D4. Pada saat arus mulai naik kapasitor akan
tetap mempertahankan tegangan sehingga besarnya sama dengan tegangan
hambatan. Tegangan yang berkurang sedikit akibat arus bocor dapat
dipulihkan kembali dan dapat mencapai maksimum. Selanjutnya proses
seperti sebuah siklus