Bahan Ajar Menegenai Semikonduktor Mata Pelajaran Elektronika Dasar

Penguraian berjudul: “BAHAN SEMIKONDUKTOR TK2092 Elektronika Dasar Semester Gangsal 2015/2016″— Transcript pengajuan:


1

BAHAN SEMIKONDUKTOR TK2092 Elektronika Dasar Semester Ganjil 2015/2016

Fakultas Ilmu Terapan
Institut Telkom Bandung 2015
Sasaran SEMIKONDUKTOR
Disusun oleh:
Duddy Soegiarto, ST.,MT

Rini Handayani

Direvisi maka dari itu :
Giva Andriana Loklok., ST., MT

Doang dipergunakan untuk kepentingan pengajaran di lingkungan Fakultas Aji-aji Terapan


2

Materi Perkuliahan
Bahan Semikonduktor
PN Junction
Dioda


3

Target Semikonduktor
Semikonduktor adalah objek yang mempunyai kemampuan bakal menghantarkan listrik, dengan sifatnya penghantarnya berada diantara konduktor dan isolator.
Detik sebuah atom digdaya tepat 4 elektron di kulit terluarnya, tidak mudah bagi menyerahkan atau mengamini elektron.
Molekul yang mengandung jalinan elektron seperti di atas tak adalah bahan isolator alias konduktor yang baik, sehingga lebih comar disebut sebagai alamat semikonduktor.


4

Golongan Alamat Semikonduktor

Pada grafik periodik termasuk golongan IV A:
Silikon (Si) (Z=14 ; 1s2,2s22p63s23p2)
Germanium (Ge) (Z=32; 1s22s22p63s23p63d104s24p2)


5

Konfigurasi Elektron


6

Elektron Valensi


7

Karakteristik
Silikon dan Germanium sama dengan yang telah ditunjukkan dalam notasi spectroscopic akan punya :
Elektron valensi = 4
Elektron di sisi paling luar berada lega sub episode :
l=0 (s) dan l=1 (p)
Bakal mencapai kesetimbangan maka setiap atom puas Sang dan Ge membutuhkan 8 elektron di kulit terluar
Ikatan antar unsur pada Kristal Semikonduktor (Si maupun Ge) merupakan pergaulan kovalen berbentuk Tetrahedral


8

Semikonduktor Intrinsik

Terdiri berusul incaran semikonduktor murni atau semikonduktor yang tidak di dop anasir enggak
Pada suhu :
Rendah (mis : 0 K)  bersifat sebagai isolator
Pangsa (mis : 25oC)  bersifat bak konduktor yang abnormal baik (semikonduktor)
Timbulnya Elektron dan hole diakibatkan makanya penambahan guru yang mengakibatkan adanya energi yang diberikan sreg bahan semikonduktor (mis Si dan Ge)
Terletak pertalian kovalen yang sungkap antar atom pembentuk intan buatan.


9

Sifat-sifat Semikonduktor Intrinsik

Jumlah elektron bebas sama dengan hole
Hantaran revolusi disebabkan makanya elektron adil dan hole
Arah pergerakan hole seperti mana arah polaritas arena listrik E dan inkompatibel arah dengan pergerakan elektron
Umur rata-rata dari sekelamin elektron-hole (electron-hole pair) detik atau lebih
Umur rata-rata adalah jumlah tahun saat tertutupnya imbangan elektron-hole sampai bertemunya elektron bebas dengan hole.
Tentang yang memuati hole pada umumnya adalah elektron yang terikat dilapisan jihat bawahnya.


10

Semikonduktor Intrinsik

Elektron bebas
hole
Kristal silikon pada suhu sedikit (0 K )
kristal silikon akibat penambahan master


11

Semikonduktor Ekstrinsik

Buat meningkatkan konduktivitas berusul mangsa semikonduktor maka semikonduktor kudrati akan di dop dengan bahan yang valensinya kreatif dibawah atau di atas bahan intrinsik tersebut
Meningkatkan jumlah hole dan elektron bebas dalam intan buatan semikonduktor
Tipe N
Jenis P


12

Semikonduktor Ekstrinsik Jenis-T

Apabila partikel semi konduktor intrinsik yang bervalensi empat didoping dengan atom enggak nan valensinya lebih tahapan (misalnya valensi 5), maka akan mengalami kelebihan satu elektron, lebih lanjut elektron ini ialah elektron bebas, ideal :
Phosporus (P) (Z=15 ; 1s2,2s22p63s23p3)
Arsenik (As) (Z=33; 1s22s22p63s23p63d104s24p3)
Antimon (Sb) (Z=51; 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p3 )
Unsur yang menyebabkan terjadinya elektron nonblok intern satu kekeluargaan intan buatan elemen disebut atom penderma


13

Semikonduktor Ekstrinsik Variasi-N

Di dalam semikonduktor tipe-T terdapat dua pengarak muatan yaitu :
Elektron sebagai majority carrier
Hole sebagai minority carrier
Konduktivitas dari semikonduktor menjadi kian baik.


14

Tipe-T


15

Karakteristik macam-N


16

Semikonduktor Ekstrinstik Tipe-P

Apabila atom tunas konduktor intrinsik yang bervalensi 4, didop molekul nan memiliki 3 elektron valensi (trivalent) yaitu elemen pada gol III A pada tabel berkala unsur, kamil :
Boron (B) (Z=5 ; 1s2,2s22p1)
Gallium (Ga) (Z=31; 1s22s22p63s23p63d104s24p1)
Indium (In) (Z=49; 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p1 )
Proses doping ini ini akan menyebabkan terjadi kekurangan elektron ataupun akan terdapat lubang (hole).


17

Semikonduktor Ekstrinstik Tipe-P

Hole ini akan menjujut elektron berpokok atom nan berdekatan dan selanjutnya atom yang telah  kesuntukan elektron tersebut akan menjadi lubang. Dengan demikian maka hole dapat ki beralih-ganti, seakan-akan yaitu bahara listrik positif yang madya bersirkulasi.
Atom yang menyebabkan timbulnya hole dalam koalisi batu belanda disebut atom acceptor, dan jenis bahannya dinamakan P-type semi konduktor.
Ada dua pembawa muatan plong P-type recup konduktor , ialah:
Hole sebagai majority carrier
Elektron bak minority carrier


18

Spesies-P


19

Karakteristik Tipe-P


20

Tipe-Falak dan Tipe-P


21

PN Junction PN junction lega kondisi open circuit : Tipe kaki langit

Elemen pada jenis falak akan menjadi donor (melepas elektron) sehingga memiliki ion positif
Tipe p
Unsur pada tipe p akan menjadi akseptor elektron sehingga akan n kepunyaan ion negatif


22

Foward Bias Pada PN Junction

Pada kondisi ideal maka dapat diasumsikan enggak terdapat ambruk voltase pada metal contact.
Akibat dari adanya tegangan VD maka potensial barrier antara arah P dan N akan berkurang :
qVD
Sehingga :
Jika qVD > potensial barrier, maka kesetimbangan pada PN Junction akan berubah dan memungkinkan elektron kerjakan berdifusi ke sebelah p dan hole berdifusi ke sisi n
Timbul Arus ID


23

Reverse Bias Pada PN Junction

Plong kondisi ideal maka dapat diasumsikan tidak terdapat jatuh tegangan pada metal contact.
Akibat terbit adanya tegangan VD maka potensial barrier antara arah p dan N akan kian :
qVD
Sehingga :
Untuk Pemandu muatan mayoritas (hole p dan elektron t)
Tidak memungkinkan adanya difusi pembawa muatan utama (elektron dan hole)
bikin Pengiring muatan minoritas (hole ufuk dan elekton p)
Memungkinkan pergerakan pembawa minoritas yang ditunjukkan dengan adanya arus Reverse saturation (Is) nan besarnya kecil sekali shg dapat diabaikan


24

Ohmic Contact Pada PN Junction

Contact potensial nan terjadi antara
Logam dengan semikonduktor
Pada dioda konseptual sering diabaikan.


25

Karakteristik Tegangan dan Sirkuit PN Junction

ID
VD


26

Dioda PN Junction
Dioda adalah alat elektronika dua-halte, yang hanya mengalirkan arus listrik dalam satu sisi
Fon Dioda
Anoda (p)
Katoda (lengkung langit)


27

Dioda


28

Tekanan listrik Barrier Dioda

Tekanan listrik barrier mencegah bersatunya elektron dan hole dan menjadi daerah pewatas di depletion region
Voltase Barrier pada dioda silikon (0,7V) makin tinggi dibandingkan dengan dioda germanium (0,3V)
Tegangan barrier bukan dapat diukur karena cak semau di dalam junction dioda


29

Tegangan Barrier Dioda


30

Bias Dioda
Sumber tegangan nan digunakan pada dioda disebut bagaikan voltase bias.
Keberagaman tekanan listrik bias:
Forward bias
Reverse distorsi


31

Forward Bias
Forward distorsi merupakan karunia voltase pada dioda yang menyebabkan arus bergerak modern
Apabila suatu dioda dihubungkan dengan mata air tegangan dimana kutub positif terhubung dengan fragmen P ( anoda ) dan kutub destruktif terhubung dengan bagian Horizon ( katoda )


32

Reverse Bias
Suatu revolusi dahulu kecil melewati dioda detik diberi reverse bias
Jika suatu dioda dihubungkan dengan sumur tegangan dimana kutub positif terhubung dengan babak N ( katoda ) dan tandingan negatif terhubung dengan korban P ( anoda ) maka arus bukan dapat mengalir lalu dioda


33

Dioda standar
Berfungsi bikin menyearahkan tekanan listrik, dari tegangan AC ke voltase DC.
Terbuat dari bahan silicon.
Banyak digunakan plong rangkaian catu gerendel (adaptor).


34

Dioda Zener
Dioda zener adalah diode silikon, didesain khusus buat menghasilkan karakteristik “breakdown” mundur,.
Apabila sebuah dioda Zener diberikan bias memulur dengan tekanan listrik katai, dioda ini akan bereaksi seperti dioda seremonial yaitu tidak menghantarkan arus listrik.
Saja apabila diberi bias mundur dengan voltase melebihi batas tekanan listrik Zenernya maka dioda akan menghantarkan arus listrik berusul Katoda ke Anoda.
Dioda zener sering digunakan sebagai referensi tegangan


35

Dioda Zener


36

Dioda LED
Pada dioda LED energy dipancarkan sebagai cahaya, sedangkan pada dioda penyearah energy ini keluar umpama panas.
Dengan menggunakan target dasar begitu juga gallium, arsen, dan phosphor pabrik dapat membuat LED nan dapat menyorotkan cahaya berwarna merah, asfar, hijau, biru, dan infra merah (bukan terbantah)
Dfd


37

Dioda LED


38

Fotodioda
Foto dioda adalah jenis foto detektor, yaitu suatu alat optoelektronika yang dapat memungkirkan cahaya nan datang menjadi jumlah listrik.
Pendirian kerjanya apabila sejumlah sinar mengena pada persambungan, maka dapat mengendalikan arus serong di internal dioda


39

Fotodioda


40

Dioda Schottky
Dioda schottky mempunyai karakteristik “fast recovery”, (hari mengembalikan yang cepat, antara konduksi ke non konduksi).
Oleh karena karakteristiknya ini, maka banyak diaplikasikan pada rangkaian daya modus “saklar”.
Dioda ini dapat menyerahkan tegangan diatas frequensi 300MHz, jauh diatas kemampuan dioda bipolar (dioda penyearah)


41

Dioda Schottky


42

Pernah Dioda DC
Garis Pikulan (Load Line Concept)
Q
VD
ID


43

Rangkaian selevel Dioda

Model atau Rangkaian ekuivalen Dioda pada asosiasi listrik :
Forward Biased


44

Sangkutan sama Dioda

Transendental atau Interelasi selaras Dioda pada rangkaian listrik :
Reverse Biased
Rr=∞  Is = 0 (Open Circuit)
ID
VD
-Is


45

Analisa Sangkut-paut Dioda

Tentukan output vo lega rangkaian, jika dioda silikon mempunyai Rf = 30; Vγ = 0,6 V; Is = 0 dan , jika tegangan input :
v1=v2=5 V
v1= 5 ; v2 = 0 V Rr = ∞
D1
D2
v1=v2=5 V maka dapat diasumsikan bahwa tegangan puas dioda ≈ 0 V dan D1 dan D2 pada kondisi off (open circuit)


46

Analisa Rangkaian Dioda

v1=5 V (D1=Off) ; v2=0 V (D2 = On)


47

Perpautan Aplikasi Rectifier

Menyearahkan sinyal AC menjadi sinyal DC
Sendang voltase yang tersaji mulai sejak fasilitator daya bakal industri dan rumah tangga adalah sumber tegangan AC.
Diperlukan pengubahan terbit jumlah AC ke besaran DC dengan menggunakan rangkaian penyearah.
Penyearah bawah yang digunakan dalam petisi menggunakan dioda.


48

Letak Wasilah Rectifier di Power Supply


49

Parameter Korespondensi Penyearah Dengan Dioda

Nilai hasil afiliasi penyearah disebut sebagai Vdc (Vaverage)
Peak Inverse Voltage (PIV) yaitu kredit tegangan tertinggi yang lain boleh dilewatkan plong dioda ketika dioda mengalami bias mundur.
Vripple ialah nilai selisih tertinggi antara tekanan listrik maksimum dan tegangan minimum hasil proses penyearahan.
Ketiga penanda ini ialah parameter kualitas kerja rangkaian rectifier (penyearah).


50

Jenis Rangkaian Rectifier

Gelombang elektronik
Separuh
Penuh


51

Segumpal Gelombang elektronik


52

Proses Menyearahkan


53

Analisa Sinyal


54

Bentuk Sinyal Penyearah ½ Gelombang listrik

Vdc = 0,318 Vm.
PIV rating = Vm.
Vripple = Vm.
t
Vi
+
_
Vo
t


55

Penyearah Gelombang Penuh

Proses penyearahan sinyal dilakukan pada seluruh siklus sinyal masukan.
Realisasi rangkiaian dapat memperalat 2 atau 4 buah dioda.
Pergaulan penyearah yang dikenal luas penggunaannya menggunakan 4 buah dioda disebut sekali lagi bridge.


56

Gelombang listrik Mumbung


57

Proses Menyearahkan
Dioda akan ON secara bergantian pada setiap siklus sinyal masukan
Pada penyearah gelombang listrik yang menggunakan 2 buah dioda:
D1 ON pada siklus nyata
D2 ON pada siklus negatif.
Pada penyearahgelombang penuh dengan menggunakan 4 biji zakar dioda:
Lawan D1 dan D2 ON saat siklus sinyal berupa
Pasangan D3 dan D4 saat siklus sinyal subversif


58

Rectifier 2 Dioda


59

Analisa Rangkaian
a. Siklus Positif
b. Siklus Negatif


60

Rectifier Bridge


61

Analisa Rangkaian
a. Siklus Faktual
b. Siklus Destruktif


62

Analisa Sinyal


63

Penyearah Gelombang elektronik Munjung

Vdc = 0,636 Vm
PIV Rating :
 –Untuk penyearah dengan 2 dioda, PIV = 2Vm
–Bagi penyearah dengan 4 dioda, PIV = Vm
Vripple = Vm


64

Referensi
Adel Sedra and Kenneth Smith Microelectronics Circuits, 4th edition. Oxford University Press. New York.
Thomas L. Floyd and David M. Buchla Electronics Fundamentals: Circuits, Devices & Applications (8th Edition). Prentice-Hall.
Electrical & electronic system pearson education limited 2004
Jetking Infotrain Ltd 2010

Source: https://slideplayer.info/slide/12070628/

Posted by: and-make.com