78849419 bahan semikonduktor new

8/13/2019 78849419 Bahan Semikonduktor New

1/31


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


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.


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.


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


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.


7/31

6ambar 2


8/31


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 !)


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


11/31

;luminium

oron

6allium


12/31

6a;l;s!

6a;s!%6a!


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


14/31

"asangan elektron @ hole +ang netral. #amun demikian,

efek ini tidak mencaku" ion-ion unsur do"an .


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 $.


16/31


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


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


19/31

&am*ar - Karaktersitik dioda

!en+aruh Temeratur

!engaruh Aem"eratur terhada" karakteristik for7ard

dioda.


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.


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)


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.


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)


24/31


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


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


27/31

. Jelaskan cara "embiasan dioda

0. 6ambarkan karakteristik dioda

14. Jelaskan cara kerja "en+earah setengah

gelombang, "en+earah gelombang "enuh

11.


28/31


29/31


30/31


31/31

78849419 bahan semikonduktor new

Documents