Bab 2 Sambungan PN dan Dioda

Bab 2 Sambungan PN dan
Dioda
By : M. Ramdhani
Tujuan instuksional :
• Memahami komponen semikonduktor
berbasis sambungan PN
• Memahami prinsip kerja dioda
• Memahami batasan daerah operasi dioda
• Mengetahui rangkaian pengganti dioda
Proses terjadinya sambungan PN
Atom – atom
akseptor
do
pin
Atom – atom
donor
g
d
in
p
o
g
Kristal tunggal semikonduktor
Hasil sambungan semikonduktor PN
Semikonduktor
tipe P
Persambungan/
junction
Ion akseptor
+
- +
- +
hole
-
Semikonduktor
tipe N
-
+
+
- + - +
- + - +
-
+
- +
- +
-
+
-
+
-
+
Daerah deplesi
Ion donor
+
+ + -
+
+
+ - + + - + elektron
+
+ + -
Persambungan/
junction
Ion akseptor
+
- +
- +
hole
-
+
+
- + - +
- + - +
-
+
- +
- +
-
+
-
+
-
+
Daerah deplesi
Ion donor
+
+ + -
+
+
+ - + + - + -
+
+ + -
elektron
• Penggabungan (recombination) disekitar junction  elektron dan
hole lenyap (tidak ada pembawa muatan)  daerah deplesi (daerah
pengosongan).
• Difusi elektron ke arah P dan difusi hole ke arah N  arus difusi
(arus akibat adanya perbedaan jumlah elektron dan hole ) ke kanan
• Hilangnya elektron meninggalkan ion donor (ion positif) dan
hilangnya hole meninggalkan ion akseptor (ion negatif)
mengakibatkan medan listrik  tegangan penghalang / barrier
potential (Vo)  arus drift ke kiri
• Terjadi keseimbangan antara arus difusi dan arus drift.
Sambungan PN dengan No Bias (Tanpa
Prategangan) VD = 0
Persambungan/
junction
Ion akseptor
+
- +
- +
-
+
+
- + - +
- + - +
hole
-
+
- +
- +
- -
+ +
- -
+ +
- -
+ +
Daerah deplesi
I D  0mA
+
VD  0Volt
Ion donor
+
+ + -
+
+
+ - + + - + elektron
+
+ + -
Sambungan PN dengan Forward Bias
(Prategangan Maju) VD > 0
IS
I mayoritas
+
+
- +
- +
-
+
+
- + - +
- + - +
-
+
- +
- +
-
+
-
+
-
+
Daerah deplesi
I D  I mayoritas  I S
VD
+
+ + -
+
+
+ - + + - + -
+
+ + -
-
P N
VD
VD
Sambungan PN dengan Reverse Bias
(Prategangan Mundur) VD < 0
I mayoritas  0
-
+
- +
- +
-
+
+
- + - +
- + - +
-
+
- +
- +
IS
- -
-
- -
-
+ + +
+ + +
- -
-
+ + +
Daerah deplesi
IS
VD
+
+ + -
+
+
+ - + + - + -
+
+ + -
+
P N
VD
VD
Karakateristik Arus dan Tegangan
I D  I s (e
kVD
Tk
 1)
• Potensial prategangan maju maksimum yang menghasilkan
perubahan arus disebut potensial Treshold (cut-in)  VT
• Potensial prategangan mundur yang menghasilkan perubahan
karakteristik secara drastis disebut potensial zener (Vz).
• Potensial maksimum dari prategangan mundur sebelum
masuk daerah zener disebut peak inverse voltage (PIV) atau
peak reverse voltage (PRV).  tegangan maksimum yang bisa
ditahan sebuah dioda
Pemodelan Dioda
• Ideal
ID (mA)
VD
ID
VT
VD
• Simplified
ID (mA)
VD
ID
VT
VT
VD
• Piecewise linier
VD
ID
ID (mA)
VT
rav
rav
VT
VD
Konvensi Simbol
a
 10V
a
+10 V
identik
b
b
Konvensi Simbol
a
 10V
+10 V b
a
identik
b
Latihan