2. Merupakan bentuk dioda yang lazim, terdiri dari
semikonduktor jenis -p yang disambung (waktu
penumbuhan kristatal) dengan semikonduktor jenis-n
Isi muatan kedua macam bahan antara lain ion (yang
tetap ditempat tidak bergerak meski ada pengaruh
medan listrik), pembawa muatan intrinsik (berasal
dari muatan kovalen atom silikon), pembawa muatan
bebas/ekstrinsik (lubang yang dihasilkan oleh atom
akseptor pada bahan jenis-p)
3. a) Keadaan awal
b) Peristiwa Diffusi
daerah netral daerah netral
c) Keadaan setimbang
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
tipe-p tipe-n
_
_
_
_
_
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Lap.deplesi
E
4. Sambungan p-n dihubungkan dengan
baterai/tegangan
-
n+++-
-
p +-
aliran lubang aliran elektron
Kutub + pada tipe-p dan kutub – pada tipe-n
V
I
Semakin besar tegangan semakin
besar arus yang dihasilkan.
Tegangan seperti ini dinamakan
tegangan maju/bias maju
(forward bias)
5. -
n
+++
-
-p +-
aliran lubang aliran elektron
Kutub + pada tipe-n dan kutub – pada tipe-p
V maju
I
Medan listrik akan mencegah mengalirnya
arus pada rangkaian. Walaupun tegangan
terus diperbesar namun arus tetap sangat
kecil. Tegangan ini dinamakan tegangan
mundur/bias mundur (backward bias)
Jika tegangan mundur terus diperbesar maka
suatu saat arus mundurnya bertambah secara
tajam. Keadaan ini dikatakan sambungan p-n
bocor. Potensial pada keadaan ini dinamakan
potensial rusak (breakdown voltage)
Elektron-elektron pada tipe-n dipaksa
meninggalkan tipe-n tanpa melewati
tipe-p, sehingga daerah deplesi makin
besar Medan listrik makin besar
V rusak
6. 6
1. daerah forward-bias, ditentukan oleh
v > 0
2. daerah reverse-bias, ditentukan oleh
v < 0
3. daerah breakdown, ditentukan oleh
v < -VZK
7. 7
Daerah forward-bias
Hubungan arus – tegangan pada daerah forward bias:
coulomb101,60elektronmuatan
kelvinderajatdalammutlaktemperatur
injoule/kelv101,38Boltzmannkonstanta
(2)
jenuharus
(1))1(
19-
23-
/
q
T
k
q
kT
V
I
eIi
T
S
nVv
S
T
IS disebut juga arus skala yang berbanding lurus dengan luas
permukaan ‘junction’ dari sebuah dioda. Arus ini merupakan fungsi
dari suhu.
IS berlipat dua setiap kenaikan suhu 5°C.
Pada suhu kamar, harga VT adalah 25,2 mV.
Pada persamaan dioda, harga n berkisar antara 1 dan 2, tergantung
dari bahan dan struktur fisik dari dioda.
9. 9
Persamaan (5) menunjukkan bahwa untuk
perubahan arus 10 kali, penurunan tegangan
pada dioda akan berubah sebesar 2,3nVT
yang kira-kira sama dengan 60 mV untuk n = 1
dan 120 mV untuk n = 2.
Pada gambar 8 terlihat, pada daerah forward
bias, arus sangat kecil untuk tegangan lebih
kecil dari 0,5 V. Harga ini disebut tegangan
cut-in.
Agar dioda benar-benar terhubung, penurunan
tegangan pada dioda antara 0,6 V – 0,8 V.
Umumnya penurunan tegangan pada dioda
kira-kira 0,7 V.
10. 10
Gambar 8. Hubungan arus – tegangan sebuah dioda dengan sebagian skala
diperbesar dan sebagian lainnya diperkecil
11. 11
Daerah reverse bias
Dari persamaan (1), jika v negatif dan harganya beberapa
kali lebih besar dari VT (25 mV), arus dioda menjadi:
i ≈ -IS
Pada kenyataannya besarnya arus pada daerah reverse
bias jauh lebih besar dari arus jenuh. Jika sebuah dioda
mempunyai arus jenuh pada orde antara 10-15 A – 10-14 A,
arus balik pada orde 1 nA. Arus inipun meningkat dengan
meningkatnya tegangan balik.
Sebagian besar dari arus balik ini karena efek kebocoran.
Arus kebocoran berbanding lurus dengan luas junction.
Arus menjadi dua kali pada setiap kenaikan suhu 10°C.
12. 12
Daerah breakdown
Dioda memasuki daerah breakdown, jika besaran tegangan balik
melebihi tegangan ambang dari sebuah dioda, yang disebut tegangan
breakdown, VZK.
Pada daerah breakdown, arus balik meningkat secara cepat dengan
perubahan tegangan yang sangat kecil.
Tegangan breakdown tidak merusak dioda, jika daya disipasi dibatasi
pada level aman oleh rangkaian luar.
Hubungan arus – tegangan pada daerah breakdown hampir
merupakan garis vertikal. Karakteristik ini dapat dipakai dalam
pengatur tegangan.
13. 13
Garis beban pada rangkaian dioda
Dengan Hukum Kirchoff pada rangkaian
VDD = Atau
/ TDV
SD
nV
eI=I
Menyatakan garislurus dengan kemiringan ,memotong sumbu
pada pada sumbu pada nilai garis ini
Disebut Garis beban R
V
=II
L
DD
AD
14. 14
Analisis grafik menggunakan model eksponensial
Gambar 11. Analisis grafik dari rangkaian pada gambar 9 menggunakan
model eksponensial
15. Perubahan suhu menyebabkan terjadinya perubahan bentuk lengkung ciri
dioda,jika suhu dinaikan ,tegangan bekurang,tetapi arus penjenuhan
bertambah,dan kemiringan lenkung ciri pada tegangan mundur pun
bertambah.pengaruh suhu oleh fungsi ekponensial yang berasal dari
arus injeksi tidaklah terlalu besar. Kenaikan suhu menaikan pula eksitasi
termik sehingga rapat elektron intrinsik bertambah .dan dengan
terjadinya rekombinasi,berlau hubungan dengan p adalah rapat
lubang ekstrinsik,Akibatnya bagian n berlaku
dan pada bagian p berlaku
16. Maka rapat arus kejenuhan
C dan C adalah tetapan,akan tetapi pada suhu T
B adalah tetapan dan Eg adalah lebar celah pita.
Laju perubahan Js terhadap suhu dapat diperoleh dengan mengambil diferensial
Js(T) terhadap suhu T
17. 17
Gambar 9. Pengaruh suhu pada karakteristik arus – tegangan pada dioda di
daerah forward bias.
