Dioda Sambungan Jenis P-N

Presentasi berjudul: "Dioda Sambungan Jenis P-N"— Transcript presentasi:

1 Dioda Sambungan Jenis P-N
Charity Rian rivaldo Chris nadya Dwi fimoza King genantan Radifan fariz Sairovi Marlon

2 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.

3 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.

4 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 lubang-elektron. 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.

5 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.

6 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

7 Sumber: http://4. bp. blogspot

8 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.

9 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.

10 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.

11 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.

12 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.

13 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.

14

15 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.

16 Sumber Pustaka