Upload
melyza-miharjo
View
220
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
1/31
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
2/31
*. ioda "emancar caha+a (igt mitting iode, )
. &a"asitansi "ersambungan (Junction /a"acitance)
0. angkaian-rangkaian a"likasi dioda
BAHAN SEMIKONDUKTOR
erdasarkan kemam"uan menghantarkan arus
listrik, material%bahan dibedakan atas
1. !enghantar (/onductor)
2. ahan dielektrik % isolasi
3. ahan semikonduktor
itinjau dari nilai resistansi listrik,
"enghantar%&onduktormem"un+ai resistansi +ang "aling
kecil, bahan dielektrik%isolasimem"un+ai resistansi +ang
"aling besar, bahan semikonduktormem"un+ai resistansi
antara resistansi konduktor dan resistansi bahan
dielektrik.
KSKBD RRR
itinjau dari segi celah energi (energi gap), maka
konduktor mem"un+ai energi ga" +ang sangat kecil,
bahan isolasi mem"un+ai energi ga" "aling besar dan
bahan semikonduktor mem"un+ai energi ga" antara
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
3/31
energi ga" konduktor dan energi ga" bahan dielektrik.
nergi ga" ketiga bahan tersebut di"erlihatkan "adagambar 1. nergi ga" untuk Silikon (Si) "ada 344o &
adalah 1,1 e5 dan untuk germanium (6e) 4,*2 e5.
6ambar 1 nergi ga" konduktor, semikonduktor,
bahan dielektrik
&eistime7aan bahan semikonduktor adalah
kondukti8itasn+a da"at ditingkatkan dengan
menambahkan unsur ketidak-murnian ( impurity
element ) melalui suatu "roses +ang dikenal dengan
proses Doping. 9nsur ketidak-murnian +ang digunakan
biasan+a disebut unsur dopan.
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
4/31
Sifat-sifat bahan semikonduktor
Sifat-sifat utama bahan semikonduktor tan"a do"ing
antara lain
1. esistansin+a lebih besar dari resistansi konduktor
logam, teta"i lebih kecil dari resisitansi bahan
dielektrik.
2. :em"un+ai koefisien tem"eratur negati".
esistansin+a berkurang terhada" kenaikan
tem"eratur (sifat sangat "enting).
3. :em"un+ai elektron 8alensi . ;rtin+a "ada kulit
terluar terda"at em"at elektron , setengah dari
elektron +ang dibutuhkan untuk kondisi stabil.
lektron "ada kulit terluar digunakan bersama oleh
atom +ang saling berdekatan sehingga tidak ada
elektron bebas.
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
5/31
nilai tahanan jenis (=) dalam satuan >.cm 2 ? 14 -'untuk
tembaga (/o""er,/u), $4 untuk germanium (6e), $4 ? 14
3
untuk siikon (Si), 2 ? 1412untuk mika.
ahan semikonduktor dida"ati "ada kolom
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
6/31
!roses "enambahan unsur do"andisebut "roses do"ing.
!emberian unsur do"an menghasilkan bahansemikonduktor +ang tidak murni atau semikonduktor
ekstrinsik.
alam keadaan murni, atom silicon dan germanium
terikat dalam ikatan ko8alen +aitu "enggunaan bersama
elektron "ada kulit terluar untuk memenuhi kebutuhan
elektron. engan demikian tidak terda"at elektron bebas,
sehingga "raktis semikonduktor murni lebih bersifat
sebagai bahan isolasi.
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
7/31
6ambar 2
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
8/31
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
9/31
dengan lobang (hole) +ang bermuatan "ositif. &arena itu
semikonduktor +ang dihasilkan disebut semikonduktorekstrinsik tie !se"erti "ada gambar .
6ambar ;tom silicon dengan do"ing 8alensi 3 (S&
ti"e !)
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
10/31
DA"TAR E#EMEN UNSUR DO!AN dan BAHAN
SEMIKONDUKTOR
lemen Simbol #o.
;to
m
lektron
8alensi
!emakaian
;ntimon+
;rsenic
!hos"horu
s
6ermaniu
m
Silikon
Sb
;s
!
6e
Si
;l
$1
33
1$
32
1
13
$
$
$
3
lemen donorketidak murnian.:emberikanelectron untukmembentuk S& ti"e#. ;s dan Sbdigunakan untuk 6edan ! untuk Si
lemensemikonduktormurni
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
11/31
;luminium
oron
6allium
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
12/31
6a;l;s!
6a;s!%6a!
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
13/31
DIODA !ERSAMBUN&AN ! ' N
(DIODA SEMIKONDUKTOR)
!roses !em*entukan !ersam*un+an !,N
Secara 8isualisasi +ang di"erbesar, struktur S& ti"e !
dan ti"e # di"erlihatkan "ada gambar 1. !roses
"embentukan "ersambungan ! @ # di"erlihatkan se"erti
"ada gambar 2, dimana S& ti"e ! dan S& ti"e #
didekatkan satu sama lain dengan teknik tertentu.
Gambar 1 Gambar 2
ebera"a elektron dalam sisi ti"e # ditarik ke ti"e !
dan "ada saat +ang sama hole dalam jumlah +ang sama
ditarik ke sisi #. :uatan-muatan tersebut menghasilkan
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
14/31
"asangan elektron @ hole +ang netral. #amun demikian,
efek ini tidak mencaku" ion-ion unsur do"an .
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
15/31
(de"letion la+er) artin+a tidak ada "emba7a muatan +ang
bebas. !roses terbentukn+a struktur "ersambungan ! #di"erlihatkan "ada gambar 3 dan kondisi akhir
di"erlihatkan "ada gambar .
Gambar ! Proses pembentukan persambungan P # $
Gambar % &ondisi ak'ir terbentuknya persambungan P-$(
alam keadaan demikian "ersambungan !# sudah
membentuk dioda !# atau dioda semikonduktor +ang
disimbolkan secara umum "ada gambar $.
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
16/31
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
17/31
6ambar 'a. For7ard bias "ada dioda
6ambar 'b. e8erse bias "ada dioda
Karakteristik Dioda.
&arakteristik dioda di"eroleh dari dua macam"embiasan. &arakteristik for7ard di"eroleh dari
"embiasan for7ard dan karakteristik re8erse di"eroleh
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
18/31
dari "embiasan re8erse. &edua karakteristik tersebut
di"erlihatkan "ada gambar *.
For7ard bias e8erse bias
ata "engukuran for7ard bias
5F 4,1 4.2 4.3 4, 4,$ 4,' 4,* 4, 4,0
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
19/31
&am*ar - Karaktersitik dioda
!en+aruh Temeratur
!engaruh Aem"eratur terhada" karakteristik for7ard
dioda.
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
20/31
Gambar /a Gambar /b
Dari gambar /a dapat disimpulkan ba'a pada leel I
yang konstan bila temperature dinaikkan maka tegangan3orard V akanturun
Dari gambar /b dapat disimpulkan ba'a pada leel V
yang konstan bila temperature dinaikkan maka arus I
akan meningkat
!en+aruh temerature terhada kaeraktersitik
reverse dioda.
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
21/31
Gambar / c
Setiap kenaikan temperature sebesar 10 oC akan
menyebabkan kenaikan arus balik sebesar 2 kali lipat
Kaasitansi !ersam*un+an (Junction Capacitance)
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
22/31
aerah atau la"isan "engosongan (depletion layer)
"ada "ersambungan !-# meru"akan daerah tan"amuatan dan da"at diangga" sebagai bahan isolasi atau
dilelektrik. a"isan "engosongan tersebut da"at berubah-
ubah berdasarkan e8el%nilai tegangan "embias balik. ila
S& ti"e ! dan S& ti"e # +ang menga"it la"isan de"lesi
tersebut di"andang sebagai konduktor, maka "ada
"ersambungan !-# akan terda"at efek % sifat ka"asitansi.
Gal tersebut da"at dibandingan dengan rumus
ka"asitansi
d
AC =
Jika tegangan "embias balik di"erbesar, maka
la"isan "engosongan akan melebar +ang eki8alen dengan
d +ang makin besar, sehingga / menjadi kecil. Sebalikn+a
jika tegangan "embias balik di"erkecil, maka la"isan
"engosongan mengecil atau d menjadi kecil sehingga /
menjadi besar.
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
23/31
Ran+kaian,Ran+kaian Alikasi Dioda
1. angkaian !en+earah (4ecti3ier)
a. erdasarkan ti"e keluaran
- !en+earah H gelombang ('al3 ae
recti3ier)
- !en+earah gelombang "enuh (3ull ae
recti3ier),jenis jembatan dan "embalik
fasa
2. angkaian Stabilisator Aegangan
3. angkaian "engganda dan "eli"at ganda tegangan
. angkaian /lam"er
$. angkaian /li""er
'. angkaian etektor !uncak
Ran+kaian !en%earah seten+ah +elom*an+ (Hal$
ave re/ti$ier)
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
24/31
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
25/31
Ran+kaian !en%earah +elom*an+ enuh ("ull avere/ti$ier)
0enis !em*alik $asa (!hase inversion t%e)
!en%earah &elom*an+ enuh 0enis 1em*atan
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
26/31
(Bridge Rectifier)
Tu+as
1. Sebutkan tiga jenis bahan berdasarkan sifatkelistrikan (da+a hantar listrik).
2. agaimana membedakan ketiga bahan tersebut darisegi resistansi listrik dan energi ga".
3. Auliskan sifat-sifat bahan semikonduktor (ada tiga).
. agaimana cara "embuatan S& ti"e ! dan S& ti"e #.
$. ;"a "erbedaan arus dalam S& dengan arus dalam
konduktor.
'. Jelaskan dua macam arus dalam S&.
*. Jelaskan "roses "embentukan dioda "n
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
27/31
. Jelaskan cara "embiasan dioda
0. 6ambarkan karakteristik dioda
14. Jelaskan cara kerja "en+earah setengah
gelombang, "en+earah gelombang "enuh
11.
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
28/31
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
29/31
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
30/31
8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New
31/31