Catatan Kuliah: Dioda dan Material Semikonduktor

Pendahuluan

• Diskusi tentang dioda dan karakteristiknya.
• Penting untuk memahami material dan struktur dioda.

Material Semikonduktor

• Klasifikasi Material:
  • Konduktor: Mudah menghantarkan arus listrik.
  • Insulator: Sulit menghantarkan arus listrik.
  • Semikonduktor: Bekerja di antara konduktor dan insulator.

Jenis Material Semikonduktor

• Semikonduktor Murni (Intrinsic): Juga dikenal sebagai kristal murni.

• Semikonduktor Campuran (Compounds): Terdiri dari kombinasi dua atom.

• Contoh material semikonduktor:

  • Single Crystal: Silikon, Germanium.
  • Compounds: Gallium, Arsenik.

Sejarah Penemuan

• Dioda ditemukan pada tahun 1939.
• Transistor ditemukan pada tahun 1947.
• Germanium lebih umum digunakan karena ketersediannya dan kemudahan pemurniannya.
• Gallium dan Arsenik memiliki kecepatan komputasi yang lebih tinggi, tetapi lebih sulit dimurnikan.

Struktur Atom Semikonduktor

• Silikon dan Germanium:

  • Keduanya memiliki 4 valensi elektron.
  • Silikon: 14 total elektron.
  • Germanium: 32 total elektron.

• Gallium dan Arsenik:

  • Gallium: 31 total elektron, 3 valensi elektron.
  • Arsenik: 33 total elektron, 5 valensi elektron.

Ikatan Kovalen

• Silikon dan Germanium membentuk ikatan kovalen karena memiliki 4 valensi elektron.
• Gallium dan Arsenik juga membentuk ikatan kovalen, namun dengan jumlah valensi yang berbeda.

Tipe Material Semikonduktor

Tipe N (N-Type Material)

• Doping silikonnya dengan atom pentavalent (5 valensi), seperti Arsenik.
• Menghasilkan free electrons (elektron bebas).
• Atom doping disebut impurity.

Tipe P (P-Type Material)

• Doping silikonnya dengan atom trivalen (3 valensi), seperti Boron.
• Menghasilkan holes (lubang).
• Atom doping disebut seceptor.

Aliran Elektron dan Hole

• Aliran elektron berlawanan dengan aliran hole.
• Konvensional current flow bergerak dari positif ke negatif.
• Electron flow bergerak dari negatif ke positif.

Karier Mayoritas dan Minoritas

• Mayoritas Karier:

  • Tipe N: Free electrons.
  • Tipe P: Holes.

• Minoritas Karier:

  • Tipe N: Hole.
  • Tipe P: Free electron.

Sambungan P-N (P-N Junction)

• Ketika tipe P dan tipe N disambungkan, terjadi pergerakan elektron ke hole.
• Depletion Region: Wilayah di mana muatan berkurang, menyebabkan perbedaan potensial.

Bias Maju dan Bias Balik

• Bias Maju: Positif dihubungkan ke material tipe P, negatif ke tipe N. Arus mengalir deras.
• Bias Balik: Positif dihubungkan ke tipe N, negatif ke tipe P. Hanya arus bocor yang sangat kecil (micro atau nano ampere).

Karakteristik Dioda

• Dioda menyarankan arus hanya dari anoda ke katoda.
• Arus kecil mengalir dari katoda ke anoda hanya saat bias balik.

Penutup

• Materi selanjutnya: Karakteristik dioda.
• Terima kasih.