ppt tugas 8 febri yenti (1301600)
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
1/50
“KRISTAL SEMI KONDUKTOR ”
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2016
Febri Yenti (1301600)
Putri Dwi Sari (1301576)
Andrika Gustia (1301646)
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
2/50
PENGANTAR
• Istilah semikonduktor dipergunakan untuk zat dengan tahanan jenisdalam selang harga antara 10-5 sampai 105 ohm-meter.
• Penggolongan zat menurut tahanan jenis disertakan dalam tabel:
• Setelah piranti elektronik dasar terbuat dari kristal semikonduktor yang dikenal sebagai transistor yang dibuat oleh Bardeen dkk(1954), minat ilmuwan untuk mempelajari sifat semikonduksi bahanpadat meningkat tajam.
Kategori Tahanan jenis
Ohm-meter
Isolator 105 - 1017
Semikonduktor 10-5 - 105
Logam dan semi-logam 10-8 – 10-5
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
3/50
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
4/50
Ciri fisik utama bahan
semikonduktor antara lain: Selang harga tahanan jenis 10-5 – 105 ohm-meter
Tahanan jenis menurun dengan kenaikan suhu, menurut
persamaan 1; sedang tahanan jenis logam meningkat
dengan kenaikan suhu, menurut persamaan 2.
Tahanan jenis semikonduktor sangat dipengaruhi oleh
ketidakmurnian kimiawi di dalamnya, cahaya yang
menyinarinya, medan listrik, dan medan induksi
magnetik. Pengukuran koefisien Hall dan tahanan jenis
memberikan pembawa muatan yang berpolaritas negatif
(elektron) dan positif.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
5/50
Pengukuran untuk mengetahui sifat dasar
bahan semikonduktor menyangkut:• Tahanan jenis (atau konduktivitas listrik σ)
• Konsentrasi, polaritas, dan mobilitas pembawa muatan listrik, (melalui
pengukuran koefisien Hall dan hasil pengukuran konduksi).
• Penentuan jurang energi.
Struktur Kristal dan Muasal Sifat Semikonduksi pada Germanium dan
Silikon
• Germanium (Ge) dan Silikon (Si) berstruktur intan. Tetangga terdekat setiap
atom berjumlah empat buah (bilangan koordinat: 4). Ditunjukkan dalam
sketsa di bawah.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
6/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Semikonduktor adalah sebuah bahan dengankonduktivitas listrik yang berada di antara isolatordan konduktor.Disebut semi atau setengah
konduktor,karena bahan ini memang bukan konduktormurni. Semikonduktor, umumnya diklasifikasikanberdasarkan harga resistivitas listriknya pada suhukamar, yakni dalam rentang Ωcm.
Sebuah semikonduktor akan bersifat sebagaiisolator pada temperatur yang sangat rendah, namunpada temperatur ruang akan bersifat sebagaikonduktor.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
7/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Bahan Semikonduktor disebut juga sebagai bahansetengah penghantar listrik (setengah konduktor)karena celah energi yang dibentuk oleh struktur
bahan ini lebih kecil dari celah energi bahan isolatortetapi lebih besar dari celah energi bahan konduktor,sehingga memungkinkan elektron berpindah dari satuatom penyusun ke atom penyusun lain denganperlakuan tertentu terhadap bahan tersebut
(pemberiantegangan,perubahan suhu dan sebagainya).Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya
adalah silikon (Si),germanium (Ge) dan GaliumArsenida (GaAs).
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
8/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
A. LEBAR PITA ENERGI SEMIKUNDUKTORKonsep pita energi sangat penting dalam
mengelompokkan material sebagai konduktor,semikonduktor dan isolator. Besarnya lebar celah
energi dapat menentukan apakah suatu materialtermasuk konduktor, semikonduktor atau isolator.Celah energi memisahkan pita valensi dengan pitakonduksi. Elektron pada pita valensi dapat loncatmenuju pita konduksi dengan cara menyerap sejumlah
energi yang melebihi celah energi.Pada semikonduktor, terdapat pita energi yang
memperbolehkan keberadaan elektron, yaitu pitavalensi berenergi rendah yang terisi penuh olehelektron dan pita konduksi yang berenergi tinggi yangkosong.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
9/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Gambar 1 Pita energi bahan (a) isolator, (b)semikonduktor dan (c) konduktor
Diagram pita energi semikonduktor.Sejumlah elektron naik ke pitakonduksi pada temperatur kamar.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
10/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Celah energi yang memisahkan kedua pitatersebut yaitu pita terlarang atau disebut jugasebagai bandgap (Eg).
Salah satu karakteristik penting semikonduktoradalah memiliki celah energi yang relatif kecil yaitu berkisar antara 0,2-2,5 eV. Energi celahpita yang kecil ini memungkinkan suatu elektron
memasuki level energi yang lebih tinggi.Perpindahan elektron ini dapat terjadi karenapengaruh suhu dan penyinaran
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
11/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Ketika semikonduktor diradiasi dengan cahaya yang
energinya lebih besar dari energi gap semikonduktor (hν≥ Eg), elektron dari pita valensi dapat tereksitasi ke pitakonduksi. Elektron yang melompat dari pita valensi kepita konduksi disebut pembawa muatan negatif,sedangkan lubang (hole) pada pita valensi merupakan
pembawa muatan positif.
Gambar 2 Pada pita valensi, elektron menyerap foton (h ν) dan pindah ke pita konduksi meninggalkan hole
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
12/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Jika jalur terlarang sempit, elektron bebas mudahdibangkitkan hanya dengan energi kecil. Bila lebar,maka elektron bebas jarang dibangkitkan sepertihalnya pada isolator. Celah energi untuk beberapasemikondutor dapat dilihat pada Tabel1. Daridaftar ini terbukti bahwa intan merupakan isolator yang paling baik karena celah energinya 6 eV. InSbdan semacamnya mempunyai kondukivitas yang
besar pada temperatur kamar karena celahenerginya kecil.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
13/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Lebar celah energi didefinisikan sebagai selisihantara energi terendah dalam pita konduksi denganenergi tertinggi dalam pita valensi, atau dapat
dituliskan:E g = E c – E v
Dimana:E
g = lebar celah pita energi
E c = energi terendah dalam pita konduksiE v = energi tertinggi dalam pita valensi
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
14/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
15/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
B. PERSAMAAN GERAK ELEKTRON DALAM SEMIKUNDUKTOR
Sekarang kita akan menentukan persamaan gerakuntuk sebuah elektron dalam pita energi. Kecepan
kelompok untuk beberapa fungsi gelombang denganvektor gelombang k adalah :
Dengan merupakan frekuensi sudut. Jika frekuensisudut ini dihubungkan dengan energi dari fungsigelombang adalah
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
16/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Dengan mensubstitusikedalam persamaan untuk kecepatan grup maka akandiperoleh:
Pengaruh kristal di dalam gerak elektron diberikandalam hubungan dispersi Usaha yang dilakukanoleh medan listrik pada elektron adalah:
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
17/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Pada saat belajar Matematika Fisika, kita mengetahuibahwa dapat ditulis dalam bentuk
Dengan mensubstitusi persamaan 5) ke persamaan 6),
maka kita mendapatkan
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
18/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Dengan membandingkan persamaan 6) dan persamaan8) maka
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
19/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Persamaan 9) diatas merupakan persamaan untuk gayalistrik yang dialamiNoleh elektron karena berada dalammedan listrik E . Akhirnya diperoleh:
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
20/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
C. SEMIKUNDUKTOR INTRINSIK DAN EKSTRINSIK
1. SEMIKUNDUKTOR INTRINSIK
Semikonduktor intrinsik merupakan semikonduktor yang terdiri atas satu unsur saja, misalnya Si sajaatau Ge saja. Pada kristal semikonduktor Si, 1 atom Si yang memiliki 4 elektron valensi berikatan dengan 4
atom Si lainnya, perhatikan gambar 3.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
21/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Gambar 3.aStruktur kristal 2 dimensi kristal Si
Gambar 3.bIkatan kovalen pada
semikonduktor intrinsik (Si)
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
22/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Pada kristal semikonduktor instrinsik Si, selrimitifnya berbentuk kubus. Ikatan yang terjadi antaratom Si yang berdekatan adalah ikatan kovalen. Hal ini
isebabkan karena adanya pemakaian 1 buah elektronbersama oleh dua atom Si yang berdekatan.Menurut tori pita energi, pada T=0 K pita
valensi semikonduktor terisi penuh elektron,sedangkan pita konduksi kosong. Kedua pita tersebut
dipisahkan oleh celah energi kecil, yakni dalam rentang0,18 - 3,7 eV. Pada suhu kamar Si dan Ge masing-masing memiliki celah energi 1,11 eV dan 0,66 eV.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
23/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Bila mendapat cukup energi, misalnya berasal darienergi panas,elektron dapat melepaskan diri dari ikatankovalen dan tereksitasi menyebrangi celah energi.Elektron valensi pada atom Ge lebih mudah tereksitasimenjadi elektron bebas daripada elektron valensi padaatom Si,karena celah energi Si lebih besar dari padacelah energi Ge. Elektron ini bebas bergerak diantaraatom. Sedangkan tempat kekosongan elektron disebut
hole. Dengan demikian dasar pita konduksi dihuni olehelektron, dan puncak pita valensi dihuni hole. Sekarang,kedua pita terisi sebagian,dan daat menimbulkan arusnetto bila dikenakan medan listrik.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
24/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Gambar 4Elektron dapat menyebrangi celah energi menuju pitakonduksisehingga menimbulkan hole pada pita valensi
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
25/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
2. Semikonduktor EkstrinsikSemikonduktor yang telah terkotori (tidak murni lagi)oleh atom dari jenis lainnya dinamakan semikonduktorekstrinsik. Proses penambahan atom pengotor pada
semikonduktor murni disebut pengotoran (doping).Dengan menambahkan atom pengotor (impurities),struktur pita dan resistivitasnya akan berubah.
Ketidakmurnian dalam semikonduktor dapatmenyumbangkan elektron maupun hole dalam pita energi.
Dengan demikian, konsentrasi elektron dapat menjaditidak sama dengan konsentrasi hole, namun masing-masing bergantung pada konsentrasi dan jenis bahanketidakmurnian.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
26/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Terdapat tiga jenis semikonduktor ekstrinsik yaitusemikonduktor tipe-n, semikonduktor tipe-p, dansemikonduktor paduan.
1. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-n Semikonduktor tipe-n dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil atom pengotor pentavalen (antimony, phosphorus atau arsenic) padasilikon murni. Atom-atom pengotor (dopan) ini
mempunyai lima elektron valensi sehingga secaraefektif memiliki muatan sebesar +5q. Saat sebuahatom pentavalen menempati posisi atom silikon dalamkisi kristal, hanya empat elektron valensi yang dapat
membentuk ikatan kovalen lengkap, dan tersisa sebuah
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
27/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
elektron yang tidak berpasangan (lihat gambar 5).Dengan adanya energi thermal yang kecil saja, sisaelektron ini akan menjadi elekt ronbebas dan siapmenjadi pembawa muatan dalam proses hantaranlistrik. Material yang dihasilkan dari prosespengotoran ini disebut semikonduktor tipe-n karena menghasilkan pembawa muatan negatif dari kristal yang netral. Karena atom pengotor memberikan
elektron, maka atom pengotor ini disebut sebagaiatom donor. Secara skematik semikonduktor tipe-n digambarkan seperti terlihat pada gambar 5
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
28/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Gambar 5 Struktur kristal silikon dengan sebuah atom pengotor valensilima menggantikan posisi salah satu atom silikon dan b) Struktur pitaenergi semikonduktor tipe-n, perhatikan letak tingkat energi atom
donor.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
29/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Dengan cara yang sama seperti pada semikonduktortipe-n, semikonduktor tipe-p dapat dibuat dengan
menambahkan sejumlah kecif atom pengotor trivalen(aluminium, boron,galium atau indium) padasemikonduktor murni, misalnya silikon murni. Atom-atom pengotor (dopan) ini mempunyai tiga elektronvalensi sehingga secara efektif hanya dapat
membentuk tiga ikatan kovalen. Saat sebuah atomtrivalen menempati posisi atom silikon dalam kisikristal, terbentuk tiga ikatan kovalen lengkap, dantersisa
2. Semikonduktor tipe- p
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
30/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
sebuah muatan positif dari atom silikon yang tidakberpasangan (lihat gambar 6) yang disebut lubang(hole). Material yang dihasilkan dari proses
pengotoran ini disebut semikonduktor tipe- p karena menghasilkan pembawa muatan negatif pada kristal yang netral. Karena atom pengotor menerimaelektron, maka atom pengotor ini disebut sebagaiatom aseptor (acceptor). Secara skematik
semikonduktor tipe-p digambarkan seperti terlihatpada gambar 6
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
31/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Gambar 6 Struktur kristal silikon dengan sebuah atom pengotor valensitigam enggantikan posisi salah satu atom silikon dan b) Struktur pitaenergi semikonduktor tipe- p, perhatikan letak tingkat energi atom aseptor.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
32/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
D. KONDUKTIVITAS, LAJU DRIFT DAN MOBILITASPEMBAWA MUATAN DALAM SEMIKUNDUKTOR
Semikonduktor mempunyai pembawa muatan negatif
dan positif.Elektron yang melompat ke pita konduksidisebut pembawa muatan jenis negatif. Konduktivitas yang dihasilkan tergantung pada mobilitas n dalampita konduksi semikonduktor.
Lubang elektron yang terjadi dalam pita valensi
merupakan pembawa muatan jenis positif.Konduktivitas yang dihasilkan tergantung padamobilitas dalam pita valensi semikonduktor.Sehingga konduktivitas seluruhnya merupakan
gabungan dari keduanya, dirumuskan :
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
33/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Pada semikonduktor intrinsik pembawa muatannegatif adalah elektron yang berpindah ke pita
konduksi sehingga meninggalkan lubang (hole) padapita konduksi sebagai pembawa muatan positifsehingga nn = np, dan persamaan konduktifitas( ) dapat disederhanakan.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
34/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Pada semikonduktor ekstrinsik nn tidak samadengan np sehingga bentuk persamaan tersebutdapat tetap digunakan.Mobilitas elektron dalam
suatu semikonduktor lebih besar daripada mobilitaslubang elektron dalam semikonduktor yang sama.Sehingga karakteristik konduktivitassemikonduktor tipe –n berbeda dengan dengan
semikonduktor tipe–p.Konduktivitas semikonduktor meningkat dengan
meningkatnya suhu. Hal ini dapat disebabkankarena:
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
35/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
“Jumlah pembawa muatan n, bertambah sebandingdengan jumlah elektron yang dapat melompaticelah. Pada suhu 0oK, tidak ada elektron yangmempunyai cukup energi untuk melompat, akantetapi dengan naiknya suhu,energi elektronbertambah, pada 20oC, sejumlah elektron valensidalam silikon, germanium dan timah memiliki energiEg sebesar celah energi yang dibentuk.”
Sehingga distribusi elektron pada semikonduktor yangmendapatkan energi thermal adalah:
dimana, ni adalah jumlah elektron/m3 dalam pita konduksi.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
36/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Dalam sela energi E rata-rata terdapat ditengah-tengah celah, sebanding dengan Eg/2, sehinggapersamaan sebelumnya menjadi:
Dengan: T adalah suhu absolut (K)k adalah konstantaBoltzmann (86,1 x 10-6 eV/K) Konduktivitasberbanding lurus dengan jumlah muatan n, oleh
K arena itu:
dimana adalah konstanta pembanding yang mencakupfaktorfaktor, q dan dari persamaan tadi.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
37/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Mobilitas µ memang tergantung pada suhu akan tetapiperubahan tersebut berada dalam batas-batas daerahkerja semikonduktor umumnya dan kecil bila
dibandingkan dengan perubahan eksponensial dari jumlah pembawa muatan n, oleh karena itu :
Bila konduktivitas (atau tahanan) semikonduktordiukur di laboratorium maka Eg dapat dihitung darikemiringan kurva, ln T terhadap Eg (kemiringan = -Eg/2k). sebaliknya bila diketahui Eg dan , kitadapat menghitung pada suhu tertentu.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
38/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Arus hanyut (Laju drift) Ketika semikonduktor diberi medan listrik E, makapartikel-partikel bermuatan dalam semikonduktortersebut akan bergerak (hanyut) dengan laju yang
berbanding lurus dengan medan listriknya.
Laju hanyut elektron
Laju hanyut hole
v n = -µnE
v p = µ pE
dimana:v n dan v p = laju dari elektron dan hole (cm/s)
µ n dan µ p = mobilitas dari elektron dan hole (cm2/V.s)
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
39/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Rapat arus drift untuk elektron adalah:
j n = q n µn E
Rapat arus drift untuk hole adalah:
j p = q p µ p E
Sehingga rapat arus total drift pada semikonduktoradalah penjumlahan dari rapat arus drift elektrondengan rapat arus drift hole.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
40/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
j T = j n + j p = q (n µn + p µ p )E = σ E
σ = q(n µn + p µ p )
ρ = 1/aσ
Konduktivitas muatan pembawa pada semikonduktor :
Dan resistivitasnya :
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
41/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
E. KOSENTRASI PEMBAWA DALAM SEMIKUNDUKTOR
Dalam semikonduktor μ disebut tingkat Fermi. Pada
temperatur tinggi kita bisa mendapatkan pita konduksidari semikonduktor є-μ » kBT, dan fungsi distribusifermi Dirac, dapat ditulis
Berlaku ketika f « 1. Energi elektron di pita konduksi adalah:
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
42/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
dimana e m adalah massa efektif elektron, makarapat orbital di є adalah
Konsentrasi elektron dalam pita konduksi adalah
Dengan hasil integral
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
43/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Ini berfungsi untuk menghitung konsentrasikeseimbangan hole p. Fungsi distribusi fh untuk hole berhubungan dengan fungsi distribusi elektron fe
yaitu
pada kondisi (μ-є)»kBT. Jika hole dekat pita valensiteratas berlaku sebagai partikel dengan massa efektif
mh, maka rapat orbital hole adalah:
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
44/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
dengan mengukur energi positif ke atas dari pita valensi
teratas didapat
dimana p konsentrasi hole dalam pita valensi
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
45/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Kita mengalikan n dan p untuk membuktikan hubungankeseimbangan:
bentuk persamaan tersebut merupakan hukumaksi massa. Dimana hasil kali np konstan padatemperatur tertentu.Jarak tingkat Fermi dari kedua
ujung pita harus sama dengan k T. B Pada 300 K nilai np adalah 3.6 X 1027 cm-6 untuk Ge dan 4.6 X 1019 cm-6untuk Si, semuanya dihitung dengan
Dalam semikonduktor intrinsik, jumlah elektronsama dengan jumlah hole.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
46/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
pembawa intrinsik tergantung pada , dimana Eg
adalah celah energi. Kita jumlahkan persamaan (21)dan (24) untuk mendapatkan
atau untuk level fermi,
jika maka dan tingkat Fermi berada
ditengah-tengah celah.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
47/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
F. SAMBUNGAN P-N
Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n disambungkan
maka adanya kelebihan hole pada tipe-p dan elektronpada tipe-n akan mengakibatkan terjadinya arus difusi, yakni arus difusi hole dari tipe-p menuju tipe-n danarus difusi elektron dari tipe-n menuju tipe-p. Adanyaarus difusi ini akan mengakibatkan munculnya daerah
pengosongan muatan disekitar daerah batas tipe-p dantipe-n. Daerah ini kemudian disebut juga sebagaidaerah deplesi. Kemudian pada daerah deplesi ini akanterjadi penumpukan muatan positif (hole ) di sekitar
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
48/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
daerah batas tipe-n dan penumpukan muatan negatifpada batas tipe-p. Penumpukan muatan ini tidak laindisebabkan oleh pergerakan arus difusi yang terjadibersamaan. Adanya penumpukan muatan ini lemudianakan menyebabkan munculnya medan listrik padadaerah deplesi. Medan listrik ini mampu menggerakkanhole-hole minoritas pada tipe-n menuju tipe-p danelektron minoritas dari tipe-p menuju tipe-n. Arus yang
berlawanan dengan arus difusi ini kemudian dinamakandengan arus drift . Pada keadaan kesetimbangan arusdrift ini memiliki nilai yang sama besar dengan arusdifusi sehingga secara keseluruhan tidak ada arus yang
mengalir pada divais ini.
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
49/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
-
8/17/2019 Ppt Tugas 8 Febri Yenti (1301600)
50/50
KRISTAL SEMIKUNDUKTOR
Namun, ketika semikonduktor sambungan p-n inidisinari maka jumlah elektron minoritas pada tipe-pdan hole pada tipe-n akan bertambah banyak. Hal ini
akan mengakibatkan arus drift menjadi lebih besar.Pada suatu temperatur dan intensitas tertentu arus inimampu mengatasi arus difusi yang muncul akibatperbedaan konsentrasi pembawa muatan. Sehingga
secara keseluruhan muncul arus pada sambungansemikonduktor ini. Arus drift inilah yang kemudiandimanfaatkan oleh sel surya sambungan p-n sebagaiarus listrik.