8-8-8-3 - System Digital

Dioda Sambungan Jenis P-N
CHARITY
RIAN RIVALDO
CHRIS NADYA
DWI FIMOZA
KING GENANTAN
RADIFAN FARIZ
SAIROVI MARLON
Dioda
Dioda adalah jenis komponen pasif. Dioda
memiliki dua kaki/kutub yaitu kaki anoda dan kaki
katoda. Dioda terbuat dari bahan semi konduktor tipe P
dan semi konduktor tipe N yang disambungkan. Semi
konduktor tipe P berfungsi sebagai Anoda dan
semikonduktor tipe N berfungsi sebagai katoda. Pada
daerah sambungan dua jenis semi konduktor yang
berlawanan ini akan muncul daerah deplesi yang akan
membentuk gaya barier. Gaya barier ini dapat ditembus
dengan tegangan positif 0.7 volt yang dinamakan
sebagai break down voltage, yaitu tegangan minimum
dimana dioda akan bersifat sebagai konduktor atau
penghantar arus listrik.
 Dioda bersifat menghantarkan arus listrik hanya pada satu
arah saja, yaitu jika kutub anoda kita hubungkan pada
tegangan + dan kutub katoda kita hubungkan dengan
tegangan – (kita beri bias maju dengan tegangan yang lebih
besar dari 0.7 volt) maka akan mengalir arus listrik dari
anoda ke katoda (bersifat konduktor). Jika polaritasnya kita
balik (kita beri bias mundur) maka arus yang mengalir
hampir nol atau dioda akan bersifat sebagai isulator.
 Karena sifat dioda yang bekerja sebagai konduktor jika kita
beri bias maju dan bekerja sebagai isulator pada bias
mundur, maka dioda sering digunakan sebagai penyearah
(rectifier) arus bolak-balik. Contoh penggunaannya adalah
pada rangkaian adaptor, DC power supply (Catu Daya DC)
dsb.
Daerah Deplesi
 Daerah deplesi atau daerah transisi adalah daerah yang sangat tipis dekat
sambungan antara semikonduktor tipe p dan semikonduktor tipe n pada
sebuah diode. Daerah ini dapat membangkitkan pembawa muatan minoritas
saat terdapat cukup energi termal untuk membangkitkan pasangan lubangelektron. Salah satu dari pembawa muatan minoritas ini, misalnya elektron
pada tipe-p, akan mengalami pengaruh dari proses penolakan elektron
difusi dari tipe-n. Dengan kata lain elektron minoritas ini akan ikut tertarik
ke semikonduktor tipe-n. Gerakan pembawa muatan akibat pembangkitan
termal ini lebih dikenal sebagai“drift”. Situasi akan stabil saat arus difusi
sama dengan arus drift.
 Pada daerah sambungan/daerah diplesi yang sangat tipis terjadi
pengosongan pembawa muatan mayoritas akibat terjadinya difusi ke sisi
yang lain. Hilangnya pembawa muatan mayoritas di daerah ini
meninggalkan lapisan muatan positip di daerah tipe-n dan lapisan muatan
negatif di daerah tipe-p.
Sambungan P-N Semikonduktor
 Dioda merupakan komponen listrik yang berfungsi sebagai
penyearah arus, yang terbuat dari semikonduktor yang
memanfaatkan sambungan p-n. Semikonduktor sambungan p-n
merupakan semikonduktor yang menyambungkan jenis p (jenis
yang mayoritas membawa hole) dengan sambungan tipe-p (jenis
semikonduktor yang mayoritas membawa elektron).
 Suatu semikonduktor dapat dibuat menjadi tipe-p atau n,
tergantung dengan dopping yang dilakukan. Apabila
semikonduktor didopping oleh hole, maka dikatakan bahwa
semikonduktor adalah tipe-p, sedangkan semikonduktor yang
didopping oleh elektron yang mayoritasnya maka disebut sebagai
tipe-n.
Sambungan p-n, diperoleh melalui penyambungan tipe p
dengan tipe n yang dilakukan dalam proses peleburan atau peleburan
kristal. Karena semikonduktor sebagai pembawa mayoritas hole dan
tipe n pembawa mayoritas elektron, jika disambungkan maka elektron
akan berdifusi menembus daerah sambungan yang mengisi hole,
seperti Gambar.1.
Akibatnya akan timbul polarisasi sehingga
menghasilkan medan listrik yang menghambat gerakan elektron
Gambar.2.
Selain itu, polarisasi akan mengakibatkan timbulnya lapisan
pengosongan. Lapisan pengosongan atau yang dikenal sebagai lapisan
perintah yaitu daerah sambungan dari semikonduktor yang terbebas
dari pembawa muatan. Lapisan ini, berfungsi sebagai penghalang gerak
elektron untuk menembus daerah sambungan. Medan listrik yang
timbul akan menghasilkan beda potensial (tegangan sambungan) yang
menghalangi difusi elektron. Tegangan sambungan p-n untuk silikon
adalah 0,6 volt sedngkan untuk germanium tipe p-n = 0,2 volt
Sumber: http://4.bp.blogspot.com/2xNjDqdWSYs/Uy5yspPuAfI/AAAAAAAAAUo/RXXtlXGnSk/s1600/f1.png
Sifat – sifat Sambungan PN
 Untuk menjelaskan sifat-sifat sambungan pn, pikirkan
dua tipe bahan, masingmasing tipe p dan tipe n seperti
pada gambar berikut. Bahan sebelah kiri adalah
semikonduktor tipe p yang memiliki ion akseptor negatif
(atom impuritas akseptor kekurangan satu elektron dan
menjadi ion negatif) dan lubang bermuatan positif. Bahan
sebelah kanan adalah semikonduktor tipe n dengan ion
donor positif (atom impuritas donor menyumbangkan
satu elektron kepada kristal dan menjadi ion positif) dan
elektron bebas.
Tipe-N
 Misalnya
pada bahan silikon diberi doping
phosphorus atau arsenic yang pentavalen yaitu
bahan kristal dengan inti atom memiliki 5 elektron
valensi.
 Dengan doping, Silikon yang tidak lagi murni ini
(impurity )memiliki kelebihan elektron. Kelebihan
elektron
membentuk
semikonduktor
tipe-n.
Semikonduktor tipe-n disebut juga donor yang siap
melepaskan elektron.
Tipe P
 Kalau silikon diberi doping Boron, Gallium atau
Indium, maka akan didapat semikonduktor tipe-p.
Untuk mendapatkan silikon tipe-p, bahan dopingnya
adalah bahan trivalen yaitu unsur dengan ion yang
memiliki 3 elektron pada pita valensi. Karena ion
silikon memiliki 4 elektron, dengan demikian ada
ikatan kovalen yang bolong (hole). Hole ini
digambarkan sebagai akseptor yang siap menerima
elektron. Dengan demikian, kekurangan elektron
menyebabkan semikonduktor ini menjadi tipe-p.
Dioda PN
 Jika dua tipe bahan semikonduktor dapat disambungan P-N (p-n
junction) yang dikenal sebagai dioda. Pada pembuatannya memang
material tipe P dan tipe N bukan disambung secara harpiah,
melainkan dari satu bahan (monolitic) dengan memberi doping
(impurity material) yang berbeda. Jika diberi tegangan maju
(forward bias), dimana tegangan sisi P lebih besar dari sisi N,
elektron dengan mudah dapat mengalir dari sisi N mengisi
kekosongan elektron (hole) di sisi P.
 Sebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), dapat dipahami
tidak ada elektron yang dapat mengalir dari sisi N mengisi hole di
sisi P, karena tegangan potensial di sisi N lebih tinggi. Dioda akan
hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga dipakai untuk
aplikasi rangkaian penyearah (rectifier). Dioda, Zener, LED,
Varactor dan Varistor adalah beberapa komponen semikonduktor
sambungan PN yang dibahas pada kolom khusus.
Panjar Maju (Forward Bias)
Besarnya komponen arus difusi sangat sensitif
terhadap besarnya potensial penghalang oV. Pembawa
muatan mayoritas yang memiliki energi lebih besar
dari o eV dapat melewati potensial penghalang. Jika
keseimbangan potensial terganggu oleh berkurangnya
ketinggian potensial penghalang menjadi V Vo − ,
probabilitas pembawa muatan mayoritas mempunyai
cukup energi untuk melewati sambungan akan
meningkat dengan drastis. Sebagai akibat turunnya
potensial penghalang, terjadi aliran arus lubang dari
material tipe-p ke tipe-n, demikian sebaliknya untuk
elektron.
Panjar Mundur (Reverse Bias)
Jika potensial penghalang dinaikkan menjadi V
Vo + dengan memasang panjar mundur sebesar V
maka probabilitas pembawa muatan mayoritas
memiliki cukup energi untuk melewati potensial
penghalang akan turun secara drastis.
Jumlah
pembawa
muatan
mayoritas
yang
melewati
sambungan praktis turun ke nol dengan memasang
panjar mundur sebesar sekitar sepersepuluh volt.
Pada kondisi panjar mundur, terjadi aliran arus mundur (Ir)
yang sangat kecil dari pembawa muatan minoritas. Pembawa muatan
minoritas hasil generasi termal di dekat sambungan akan mengalami
“drift” searah medan listrik. Arus mundur akan mencapai harga jenuh
-Io pada harga panjar mundur yang rendah. Harga arus mundur
dalam keadaan normal cukup rendah dan diukur dalam µA (untuk
germanium) dan nA (untuk silikon). Secara ideal, arus mundur
seharusnya berharga nol, sehingga harga -Io yang sangat rendah pada
silikon merupakan faktor keunggulan silikon dibandingkan
germanium. Besarnya Io berbanding lurus dengan laju generasi
termal 2 irng = dimana harganya berubah secara eksponensial
terhadap perubahan temperatur.
Sumber Pustaka
 http://windaferro.blogspot.co.id/2014/03/sambung
an-p-n-semikonduktor.html