solid state

PIRANTI
SEMIKONDUKTOR
Yang akan dibahas:
1.
2.
3.
Dioda
Transistor
Integrated Circuit
SAMBUNGAN p-n
Apa yang terjadi bila semikonduktor
tipe-p 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
tipe-p 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
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
+
+
+
_
+
+
+
_
_
+
+
+
_
_
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_
_
b) Peristiwa Diffusi
daerah netral
Lap. deplesi
daerah netral
a) Keadaan awal
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
+
aliran elektron
Elektron-elektron pada tipe-n dipaksa
meninggalkan tipe-n tanpa melewati
tipe-p, sehingga daerah deplesi
makin besar
Medan listrik makin
besar
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
S
Dapat disimpulkan bahwa bagaimanapun tanda tegangan input,
tegangan outputnya selalu bernilai positip
wt
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