SEMIKONDUKTOR DAN DIODA
Kiran Ni’mah Jaya-I0321060-Teknik Industri-UNS
Semikonduktor merupakan komponen yang memiliki konduktivitas listrik
yang berada di antara isolator dan konduktor. Dimana isolator memiliki sifat yang
kurang baik dalam menghantarkan arus listrik, serta konduktor memiliki sifat yang
baik dalam menghantarkan arus listrik. Sehingga arti dari semikonduktor yaitu
komponen yang berada di pertengahan atau sebagai penghantar listrik. Hambatan
jenis (⍴) dari semikonduktor ini juga berada diantara konduktor dan isolator yakni
10-6 s/d 104 Ωm. Berikut ini perbandingan hambatan jenis konduktor, semikonduktor,
dan isolator
Semikonduktor juga dapat disebut sebagai setengah konduktor. Hal ini
dikarenakan celah energi yang dibentuk oleh semikonduktor ini lebih kecil dari celah
energi isolator namun lebih besar dari celah energi konduktor. Celah energi atau yang
bisa disebut dengan energy gap (EG) kira-kira sebesar 1 eV. Sehingga memungkinkan
adanya perpindahan elektron dari satu atom penyusun ke atom penyusun lain.
Pada temperatur normal yaitu 0 K, semikonduktor merupakan bahan selain
penghantar. Namun pada temperatur kamar yaitu 27˚C dapat berubah sifatnya menjadi
bahan penghantar. Sehingga dapat dikatakan bahwa semikonduktor merupakan bahan
yang dapat berubah sifat kelistrikannya apabila temperaturnya berubah-ubah.
Bahan-bahan semikonduktor
Trivalent : merupakan logam-logam yang memiliki atom elektron terluar
berjumlah tiga buah. Contohnya yaitu Boron (B), Gallium (Ga), dan
Indium (In).
Tetravalent : merupakan logam-logam yang memiliki atom elektron terluar
berjumlah empat buah. Contohnya yaitu Silikon (Si) dan Germanium (Ge).
Petravalent : merupakan logam-logam yang memiliki atom elektron terluar
berjumlah lima buah. Contohnya Fosfor (P), Arsenikum (As), dan Antimon
(Sb).
Adapun bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan yaitu silikon dan
germanium. Dimana jumlah elektron silikon yaitu 14 buah dan germanium 32 buah.
Keduanya memiliki elektron valensi (elektron terluar) 4 buah. Jenis ikatan yaitu ikatan
kovalen. Hampir semua bahan semikonduktor ini terbentuk dari ikatan kovalen.
Jenis-jenis semikonduktor
Semikonduktor intrinsik
Merupakan semikonduktor murni yang tidak diberi doping dan
tidak cacat serta memiliki ikatan kovalen yang sempurna. Contohnya
yaitu Si, Ge, C, dan sebagainya. Semikonduktor ini belum mengalami
penyisipan oleh akseptor.
Pada kondisi normal atom-atom saling berikatan melalui ikatan
kovalen serta tidak ada elektron bebas sehingga bersifat isolator. Namun
ketika suhu dinaikkan (temperatur kamar) akan mengganggu ikatan valensi.
Sehingga salah satu elektron valensi akan berpindah ke pita konduksi.
Adapun lokasi yang ditinggalkan elektron valensi akan membentuk hole.
Pasangan hole dan elektron ini menjadi pembawa muatan dalam semi-
konduktor intrinsik. Bila dipasang beda potensial, akan terjadi aliran arus.
Semikonduktor ekstrinsik
Merupakan semikonduktor murni yang dikotori oleh doping
sebagai penghasil hole oleh atom asing. Semikonduktor ekstrinsik terdiri
atas dua tipe yaitu tipe-N dan tipe-P.
Pada tipe-N pengotoran dilakukan oleh atom pentavalent seperti
P, As, dan Sb. Atom pengotor ini disebut sebagai atom donor dan pem-
bawa muatan disebut elektron.
Pada tipe-P pengotoran dilakukan oleh atom trivalent seperti B,
Ga, dan In. Atom pengotor ini disebut atom akseptor dan pembawa
muatan adalah hole.
Pertemuan PN
Jika semikonduktor disambungkan, maka elektron akan berdifusi
menuju daerah tipe-P dan hole akan berdifusi menuju daerah tipe-N. Sehingga
terbentuk daerah persambungan. Pada daerah ini terbebas dari muatan mayoritas
namun terjadi dipole muatan. Sehingga yang terjadi yaitu timbulnya medan
listrik dan terjadi potensial halang. Pertemuan PN merupakan blokbangunan
dasar bagi piranti semikonduktor.
Syarat atom dapat digunakan sebagai atom akseptor dan atom donor
yaitu ukuran atom yang hampir sama dengan atom murni serta memiliki jumlah
elektron valensi berbeda satu dengan atom murni.
Beberapa komponen elektronik yang menggunakan bahan semikonduktor yaitu:
Dioda
Transistor
IC (Integrated Circuit0
Mikroprosesor
DIODA
Dioda merupakan salah satu komponen semikonduktor yang memiliki dua
elektroda yang mana berfungsi sebagai penghantar arus listrik dalam satu arah.
Sehingga dapat dikatakan bahwa dioda akan bertindak sebagai Konduktor bila
beda potensial listrik yang diberikan dalam arah tertentu (Bias Forward) dan diode
akan bertindak sebagai Isolator bila beda potensial listrik diberikan dalam arah yang
berlawanan (Bias Reverse).
Kurva karakteristik dioda
Dioda ini disusun oleh 2 komponen yaitu Anoda dan Katoda. Dimana
Anoda sebagai kutub negatif dan Katoda sebagai komponen positif. Sebuah dioda
dikatakan bias forward bila positif pada sember dihubungkan dengan positif dioda
dan negatif sumber dihubungkan dengan negatif dioda. Sedangkan sebuah dioda
dikatakan bias reverse bila positif pada sumber dihubungkan dengan negatif dioda
dan negatif sumber dihubungkan dengan positif dioda.
Fungsi dari dioda
Sebagai Penyearah arus
Sebagai catu daya
Sebagai penyaring atau pendeteksi
Untuk stabilisator tegangan
Jenis-jenis dioda
Dioda Biasa (Junction Diode)
Dioda Bridge
Light Emitting Diode (LED).
Dioda Zener.
Dioda Varactor.
PD (Photo Diode).
Dioda Tunnel
Rangkaian dioda
Karena v dan i belum diketahui, diperlukan 1 petunjuk lagi yaitu karakteristik
dioda.
Penyearah setengah gelombang
Dioda khusus
Dioda Zener
Dioda zener dibuat sedemikian hingga sehingga dapat mengalir ke
segalah arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui
tegangan zener. Fungsi utama dioda zener yaitu sebagai penstabil
tegangan. Dioda zener juga digunakan sebagai regulator tegangan
shunt dan regulator tegangan sebagai sebuah kelas sirkuit yang
memberikan sumber tegangan tetap. Dalam keadaan operasi, dioda
zener dapat dilalui arus mulai dari 0,1 I s/d I.
LED
Merupakan komponen yang mengeluarkan emisi cahaya. Untuk
mendapatkan emisi cahaya, doping yang dipakai adalah galium,
arsenic, dan phosphorus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan
warna cahaya yang berbeda. Dioda ini memiliki jangkauan nilai
550 nm (hijau) s/d 1300 nm (inframerah).
Dioda Foto
Merupakan dioda hubungan PN yang sensitif terhadap cahaya.
Dioda ini menyerap cahaya sehingga meningkatkan konduktivitasnya.
Fungsinya yaitu digunakan sebagai pencacah cepat yang menghasilkan
pulsa arus ketik cahaya diberi gangguan.
Dioda Laser
Merupakan sejenis laser dengan media aktifnya semikonduktor per-
simpangan PN yang mirip dengan dioda pemancar cahaya.
ILD
Merupakan dioda dengan prinsip kerja persimpangan PN yang meng-
hasilkan dua jenis tegangan, yaitu biased forward (menghasilkan arus
searah dengan nilai 0,707 untuk pembagian v puncak dengan bentuk
gelombang diatas [+]) dan backforward biased merupakan tegangan
terbalik yang dapat merusak suatu komponen elektronika.
Referensi:
Iftadi, I. 2015. Kelistrikan Industri. Surakarta: Graha Ilmu.
Ramelan, A. 2022. Dasar Semikonduktor dan Dioda. Bahan Ajar. Surakarta:
Program S1 Teknik Industri
https://iwan78.files.wordpress.com/2010/11/9_semikonduktor.pdf
https://staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/semikonduktor.pdf
https://thecityfoundry.com/dioda/
https://www.ulvac.co.id/semikonduktor-pengertian-sifat-kegunaan-hingga-kelebihannya/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar