Di dalam bahan semikonduktor tipe-p, hole merupakan majority carrier dan elektron merupakan minority carrier.
Dioda semikonduktor dibuat dengan menyambung dua jenis semikonduktor (dari bahan yang sama, Ge atau Si)
Segera setelah kedua jenis bahan semikonduktor di atas disambung, pada bagian sambungan akan terbentuk daerah "nir carrier".
Analisis : tanpa bias (no bias, VD = 0 V) bias maju (forward bias, VD > 0 V) bias mundur (reverse bias, VD <>Tanpa Bias (No Bias, VD = 0 V)
Keterangan : ⊕ adalah atom pentavalen yang kehilangan satu elektron sehingga berubah menjadi ion + ⊕ adalah atom trivalen yang kehilangan satu hole sehingga berubah menjadi ion - - Sesaat sesudah terbentuk sambungan-pn (pn junction), majority carrier dari bahan tipe-n (elektron bebas) akan menyeberang ke bahan tipe-p. Elektron bebas ini ditangkap oleh atom trivalen (kontributor hole pada ikatan kovalen) dan elektron ini digunakan untuk menutupi hole pada ikatan kovalen. Akibatnya sejumlah atom trivalen di sekitar pn junction di bahan tipe-p berubah menjadi ion negatif. - Kondisi sebaliknya terjadi pada bahan tipe-p.
- Pasangan ion negatif dan ion positif yang terbentuk di sekitar junction disebut dipole.
- Peningkatan jumlah dipole di sekitar junction menimbulkan satu area yang terbebas dari carrier apapun. Area ini dinamakan depletion region.
- Pasangan-pasangan dipole yang terbentuk di sekitar junction menimbulkan potential barrier yang semakin membesar. Pembentukan dipole akan terhenti ketika carrier tidak dapat lagi menembus potential barrier yang terbentuk.
- Pada suhu kamar (300°K), potential barrier untuk germanium adalah 0,3 V, sementara untuk silikon 0,7 V.
Bias Maju (Forward Bias, VD > 0)
- Potensial luar dari sumber tegangan memberikan gaya tarik terhadap elektron dan hole, sehingga elektron dan hole pada dipole bergerak mengarah ke sumber tegangan. Akibatnya depletion region menyusut. Hal ini membuka kembali kemungkinan bagi carrier untuk menyeberangi junction, dan bergerak mengelilingi rangkaian. Pada rangkaian timbul arus listrik.
- Hal di atas hanya bisa terjadi jika tegangan luar lebih besar dari potential barrier.
Bias Mundur (Reverse Bias, VD <>
- Potensial luar dari sumber tegangan memberikan gaya tolak terhadap elektron dan hole, sehingga elektron dan hole pada dipole bergerak menjauhi sumber tegangan. Akibatnya depletion region melebar dan potential barrier meningkat.
Hukum Junction
Telah dibahas bahwa bias maju akan menurunkan barrier potensial, sehingga lebih banyak carrier yang dapat melewati sambungan. Berarti pn(0), jumlah carrier positif pada sambungan, merupakan fungsi dari V.
Persamaan (3.4) yang menunjukkan hubungan antara konsentrasi hole di sambungan junction, pada bagian-n, terhadap konsentrasi carrier minoritas yang jauh dari sambungan, di bawah pengaruh tegangan V, disebut hukum junction. Persamaan yang sama dapat digunakan untuk menghitung konsentrasi elektron di daerah p, dengan mengganti p dengan n.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar