Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core...
Transcript of Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core...
![Page 1: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/1.jpg)
Elektronika(TKE 4012)
Eka Maulana
maulana.lecture.ub.ac.id
Teori Semikonduktor
![Page 2: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/2.jpg)
Content• Konduktor
• Semikonduktor
• Kristal silikon
• Semikonduktor Intrinsik
• Jenis aliran
• Doping semikonduktor
• Doping ekstrinsik semikonduktor
• Unbiased Diode
• Forward Bias
• Reverse Bias
• Breakdown
• Energy Level
• Barrier Potential
Teori Semikonduktor
![Page 3: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/3.jpg)
#Klasifikasi Unsur
![Page 4: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/4.jpg)
#1 Konduktor
Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper
Orbit-orbit StabilInti AtomOrbit valensiElektron Bebas
Ex: copper, silver, gold
![Page 5: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/5.jpg)
#2 Semikonduktor
Atom Silicon Core diagram
Silikon (14)Germanium (32)
![Page 6: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/6.jpg)
#3 Kristal Silikon
Kristal Atom Ikatan Kovalen
• Ikatan Kovalen• Saturasi Valensi• Hole• Rekombinasi dan Lifetime
![Page 7: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/7.jpg)
#3 Kristal Silikon
Thermal Energy menghasilkan hole dan free elektron
Rekombinasielektron bebas dengan hole
Rekombinasi dan Lifetime
![Page 8: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/8.jpg)
Bentuk-bentuk kristal
![Page 9: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/9.jpg)
Bravais lattice kristal tiga dimensi
![Page 10: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/10.jpg)
#4 Semikonduktor Intrinsik
Semikonduktor intrinsik memilikiJumlah elektron dan hole yg sama
Semikonduktor intrinsik semikonduktor murniPada suhu ruang kristal silikon perperilaku sebagai insulator karena hanya memiliki jumlah elektron bebas dan hole sedikit yang dihasilkan oleh thermal energy
![Page 11: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/11.jpg)
#5 Dua Jenis Aliran• Aliran Elektron bebas• Aliran Hole
Aliran hole pada semikonduktor intrinsik
Asumsikan energi termal menghasilkan elektron bebas dan hole.Elektron bebas mengalir dari sisi plat negatif ke plat positifKetika elektron pada posisi A berpindah ke kiri, maka hole berpindah ke A
![Page 12: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/12.jpg)
#6 Doping SemikonduktorMeningkatkan Elektron Bebas
Doping untuk dapat elektron bebas Doping untuk mendapatkan hole
• Peningkatan jumlah elektron bebas dapat dilakukan dengan penambahan atom donor (impuriti) atom pentavalent (arsenic, antimon, phosfor)
Meningkatkan jumlah Hole
• Peningkatan jumlah hole dapat dilakukan dengan penambahan atom donor (impuriti) atom trivalent (Al, Boron, gallium)
![Page 13: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/13.jpg)
#7 Doping Semikonduktor EkstrinsikDoping pentavalent impuriti Type-NDoping trivalent impuriti Type-P
Semikonduktor type-N
Elektron bebas majority carriersHole minority carrier
Semikonduktor type-P
Hole majority carriersElektron bebas minority carrier
![Page 14: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/14.jpg)
#8 Unbiased DiodeJenis semikonduktor
P-N Junction Depletion Layer
Terciptanya ion-ion pada junction
Potensial Barrier:medan listrik diantara ion2 yang sebanding dengan perbedaan tegangan
VB Silicon : 0,7 voltVB Germanium : 0,3 volt
Tpada dioda : 25C
![Page 15: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/15.jpg)
#9 Forward BiasAliran Elektron Bebas terjadi jika Vbattery > Vbarrier
Aliran hole ke kanan dan elektron ke kiri (jika energinya cukup)
Bias Maju
Aliran Satu ElektronJika Vbat > 0,7 volt elektron bebas miliki energi untuk melewati layer deplesi.Setelah elektron melewati daerah p, maka terjadi rekombinasi dengan hole:: Elektron bebas akan manjadi Elektron Valensi.:: Terjadi arus listrik kontinyu pada dioda jika milyaran elektron berperilaku serupa:: Resistor seri dugunakan untuk?
![Page 16: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/16.jpg)
#10 Reverse Bias
Pelebaran Layer DeplesiJika tegangan reverse meningkat maka layer deplesi semakin melebarMinority-Carrier CurrentReverse current disebabkan oleh thermal yang produksi oleh carrier minority yang disebut Saturation Current (Is).Peningkatan tegangan reverse, tidak meningkatkan jumlah thermal MC.Surface-Leakage CurrentAliran arus kecil pada permukaan kristal yang disebabkan oleh impuriti dan ketidaksempurnaan kristal.
Bias Mundur
Produksi thermal elektron bebas dan hole pada layer deplesi menghasilkan reverse minority saturation current
![Page 17: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/17.jpg)
#10 Breakdown
Avalenche menghasilkan banyak elektron bebas dan hole pada
daerah deplesi
Avalenche EffectSejumlah minority carrier yang muncul pada layer deplesi sehingga dioda dapat menghantar secara kuat (jebol/ dadal) ketika tegangan breakdown terpenuhiMinority-Carrier CurrentReverse current disebabkan oleh thermal yang produksi oleh carrier minority yang disebut Saturation Current (Is).Peningkatan tegangan reverse, tidak meningkatkan jumlah thermal MC.
![Page 18: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/18.jpg)
Rangkuman: Bias Dioda
![Page 19: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/19.jpg)
#11 Level Energi• Energi tertinggi pada orbit terbesar• Elektron yang jatuh Menghasilkan Cahaya• Pita Energi (Energy Band)• Level Energi Tipe-n dan Tipe-p
Masing-masing radius equivalent terhadap level energiElectrons in the smallest orbit are on the first energy level; electrons in the second orbit are on the second energy level.
![Page 20: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/20.jpg)
#11 Level Energi• Energi tertinggi pada orbit terbesar• Elektron yang jatuh Menghasilkan Cahaya• Pita Energi (Energy Band)• Level Energi Tipe-n dan Tipe-p
![Page 21: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/21.jpg)
#11 Level Energi• Energi tertinggi pada orbit terbesar• Pita Energi (Energy Band)
Thermal energy produces a few free electrons and holes. The holes remain in the valence band, but the free electrons go to the next-higher energy band, which is called the conduction band.When the switch is closed, a small current exists in the pure semiconductor. The free electrons move through the conduction band, and holes move through the valence band.
![Page 22: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/22.jpg)
#11 Level Energi• Pita Energi
![Page 23: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/23.jpg)
#11 Level Energi• Pita Energi • Level Energi Tipe-n dan Tipe-p
Level Energi Semikonduktor tipe-n Level Energi Semikonduktor tipe-p
N-TypeThe majority carriers are the free electrons in the conduction band, and theminority carriers are the holes in the valence band. Since the switch is closed, the majority carriers flow to the left, and the minority carriers flow to the right.
![Page 24: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/24.jpg)
#12 Petensial Barrier dan TemperaturJuntion Temperature
adalah temperatur didalam dioda, tepat pada persambungan p-n.
Ambien Temperature
adalah temperatur temperatur udara diluar komponen.
Potensial BarrierTegangan yang tergantung pada temperatur junction.Meningkatnya temperatur junction, menyebabkan lebih banyak elektron bebas dan hole dalam daerah doping. Terdapat difusi muatan pada layer deplesi sehingga LD semakin menyempit.
“less barrier potential at higher junction temperatures.”
![Page 25: Elektronika (TKE 4012) - maulana.lecture.ub.ac.id · #1 Konduktor Atom copper (tembaga) Core diagram atom copper Orbit-orbit Stabil Inti Atom Orbit valensi Elektron Bebas Ex: copper,](https://reader030.fdocuments.us/reader030/viewer/2022021715/5c8274b709d3f295198c0394/html5/thumbnails/25.jpg)
#13 Reverse-Biased Diode• Transient Current• Reverse Saturation Current• Survafe Leakage Current
Jika perubahan temperature < 10C
Perubahan arus saturasi 100% tiap peningkatan 10 C
Permukaan kristal dengan hole