Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh Diskusi kita kali ini kita akan membahas Semi-konduktor diod Sebelum kita bisa Menggunakan dioda Dan mengetahui karakteristik dioda Alangkah baiknya kalau kita Belajar terlebih dahulu Atau mengenal terlebih dahulu Material dan struktur Dioda seperti apa Kali ini kita akan membahas material semikonduktor, kemudian ada ikatan kovalen, kemudian ada material intrinsik atau material mumi, serta nanti kita juga akan diskusi material tipe N dan tipe B. Serta kita akan membahas P. Johnson.
Kemudian P. Johnson akan diberi bias maju atau bias forward dan bias reverse. Dan no bias atau tidak diberi bias. Oke, kita langsung mulai saja.
Yang pertama adalah material diklasifikasikan menjadi 3, ditinjau dari sisi mudah tidaknya dia menghantarkan arus listrik. Yang pertama adalah kita... mengenal material konduktor, yaitu material yang memiliki konduktivitas terbaik atau yang mudah untuk menghantarkan arus listrik selanjutnya adalah material tergolong insulator yaitu material yang sangat susah untuk mengantarkan arus listrik yang terakhir yang akan kita diskusikan adalah material semikonduktor material semikonduktor ini material yang cukup spesial karena dia bekerja diantara material konduktor yaitu yang mudah mengantarkan arus listrik dan material insulator yang cukup susah untuk mengantarkan arus listrik kemudian di dalam semikonduktor kita akan mengenal Istilah pure semiconductor atau semiconductor murni dengan istilah lain adalah intrinsic crystal atau kristal yang murni.
Pembangunan setiap perangkat elektronik, baik itu dioda, transistor, IC, akan dimulai dengan seberapa bagusnya material semiconductor tersebut. Material semikonduktor dibagi menjadi dua kelas, yaitu yang pertama adalah single kristal, yang kedua adalah kompon atau campuran. Semi-konduktor, baik yaitu dioda, transistor, IC, dan lain sebagainya, dibangun yang paling umum terdiri dari 3 atom ini. Yang pertama adalah silikon.
Kemudian adalah germanium. Silikon dan germanium ini termasuk kelasnya single crystal. Kemudian ada galium dan arsenic.
Ini masuk kelasnya kompon. Galium dan arsenic ini campur. antara dua atom atau kombinasi antara dua atom. Pada tahun 1939 pertama kali dioda ditemukan dan kemudian pada tahun 1947 transistor mulai ditemukan. Germanium lebih banyak digunakan dibandingkan dengan yang lain karena germanium materialnya cukup melimpah di alam ini.
Selain itu juga germanium mudah dimurnikan dibandingkan dengan yang lain. Sehingga banyak madal semikonduktor yang dibangun berdasarkan atom germanium. Akan tetapi lambat laun-lambat laun.
Komputasi atau kecepatan komputasi dituntut lebih cepat, khususnya mungkin adalah prosesor. Dia harus bekerja semakin cepat, semakin cepat untuk menyelesaikan tugas-tugasnya. Dibandingkan antara 3 atom ini, yaitu silikon, germanium, dan campuran antara galium dan arsenik, galium dan arsenik memiliki kecepatan yang lebih cepat dibandingkan dengan silikon. Misal, galium dan arsenik ini kurang lebih memiliki kecepatan 5 kali lipat dibandingkan dengan silikon. Agar tetapi...
Pemurnian galium dan arsenik ini cukup susah dibandingkan dengan silikon. Selanjutnya kita akan diskusi tentang struktur atom khususnya yaitu silikon, germanium, galium, dan arsenik. Yang pertama adalah silikon dan germanium. Nampak tidak ada perbedaan antara silikon dan germanium kecuali jumlah elektron yang mengelilingi inti atom atau nukleus.
Di dalam nukleus ini kita mengenal di dalamnya ada proton dan neutron. Tetapi kita tidak akan membahas inti atom ini. Yang akan kita bahas hanya orbit terluar ini. Orbit terluar ini disebut sebagai valence electron atau valency electron.
Antara silikon dan germanium ada satu persamaan yaitu jumlah valensi elektron. Keduanya memiliki 4 elektron terluar, baik silikon maupun germanium. Ini ada 1, ada 2, 3, 4. Kalau total elektron memang silikon dan germanium berbeda. Silikon memiliki 14 elektron, sedangkan germanium total keseluruhan ada 32 elektron.
Masing-masing elektron memiliki orbit tersendiri mengelilingi inti atom. Ini adalah material silikon dan germanium. Selanjutnya kita akan diskusi struktur atom, galium, dan arsenik. Galium memiliki jumlah elektron 31, sedangkan arsenik ada 33. Elektron dengan orbit terluar, galium, dan arsenik berbeda.
Galium memiliki 3 valensi elektron. Ada 1, ada 2, ada 3. Sedangkan arsenik memiliki 5 valensi elektron. Ada 5. 1, 2, 3, 4, 5. Artinya galium berbeda dengan silikon dan juga germanium.
Begitu juga dengan arsenik. Dilihat dari valensinya. Berikutnya adalah kovalen bonding atau ikatan kovalen.
Di sini contohnya adalah atom silikon. Orbit terluar memiliki 4 elektron yang masing-masing elektron saling terikat dengan elektron tetangganya. Ini yang disebut sebagai sering elektron atau kovalen bonding atau ikatan kovalen.
Begitu juga dengan seluruh elektron-elektron terluar pada silikon, semuanya memiliki ikatan kovalen dengan tetangganya. Begitu juga nanti dengan germanium, juga sama seperti itu karena germanium sama dengan silikon, yaitu memiliki 4 valensi. Walaupun jumlah elektronnya berbeda, jadi yang akan kita bahas di sini adalah orbit terluar. Sedangkan pada galium dan arsenik memiliki struktur yang sedikit berbeda dengan silikon. Karena memang campuran atau kompon antara galium dan arsenik, ini galium memiliki 3 valensi.
Sedangkan arsenik punya 5. Kalau kita perhatikan di sini, elektron terluar pada arsenik juga saling mengikat dengan elektron terluarnya pada galium. Jadi ada ikatan kovalen antara arsenik dan galium. Nah, itu kurang lebih terkait dengan struktur atom.
Selanjutnya kita akan membahas tentang material tipe N atau N-type material. N-type material di bahasa Indonesia. berdasarkan atom yang memiliki 4 valensi atau tetravalen, yaitu bisa silikon, bisa germanium, yang didoping atau yang ditambahkan atau yang diinjeksikan dengan atom yang memiliki valensi 5 atau 5 valensi elektron, yaitu istilah lainnya adalah pentavalen.
Kalau tadi contohnya yang memiliki pentavalent atau varian C5 adalah arsenik. Apakah hanya arsenik saja? Tentu tidak ada beberapa atom yang lain. Di sini saya memberi contoh ada 3 yang memiliki pentavalent atau orbit terluar ada 5 elektron yaitu ada antimony, ada arsenik, ada pospor. Bagaimana struktur material tipe N?
Berikut ini adalah strukturnya. Di sini ada contohnya silikon didoping dengan antimony. Didoping dengan antimony.
Silikon memiliki valensi 4. Antimony memiliki valensi 5, sehingga tidak semuanya memiliki ikatan kovalen pada atom antimony. Di sini ada satu elektron yang tidak memiliki ikatan kovalen atau tidak ada pasangannya. Boleh dikatakan jumbo deh, boleh.
Di sini tidak ada pasangannya. Sedangkan yang lain memiliki pasangan atau ada ikatan kovalen. pada sisi tetangganya atau atom tetangganya.
Nah, elektron yang tidak memiliki pasangan atau tidak ada ikatan kovalen ini kita sebutnya adalah, nanti kita nyebutnya adalah free electron. Nah, di sini ada istilah antimony impurity. Karena ini doping atau injeksi, sehingga material ini akhirnya tidak murni lagi.
Jadi antimony ini kita nyebutnya adalah impurity atau material yang tidak murni. Sehingga sekarang ada elektron bebas atau free electron. Inilah struktur material tipe N atau N-type.
Selanjutnya kita akan membahas bagaimana material tipe B. Material tipe B dibangun berdasarkan atom yang memiliki 4 valensi atau tetravalen yang kemudian diinjeksikan, digabung dengan atom yang memiliki trivalen atau kita nyebutnya trivalen. Atau tadi contohnya adalah bisa galium. Apakah hanya galium? Ada beberapa atom yang memiliki trivalen atau 3 orbit terluar Yaitu ada boron, ada galium, ada indium Bagaimana struktur material tipe B?
Di sini contohnya sekali lagi menggunakan silikon Tidak harus silikon, bisa germanium Dan kemudian diinjeksikan dengan atom yang memiliki trivalen Contohnya di sini adalah menggunakan boron Karena boron hanya memiliki 3 saja, maka di sini ada hole, ada lubang. Ada lubang yang memiliki ikatan kovalen dengan elektron tetangganya yaitu silikon. Di sini kita nyebutnya hole atau lubang.
Jadi mestinya di sini ada elektronnya, berhubung boron hanya memiliki 3 valensi saja, maka di sini kosong. Ini ibaratnya adalah, ini misalnya rumah, sudah ada bangunan rumahnya, kemudian di sini ada laki-lakinya, kemudian ada perempuannya. Kebetulan di sini laki-lakinya tidak ada.
Bisa dikatakan ini jomblo. Dia sudah punya rumah, sudah punya ikatan, tapi tidak ada pasangannya. Sedangkan yang lain di sini ada dua elektron yang saling terikat. Di sini terikatnya yang satu adalah hole.
Boron ketika diinjeksikan pada material atau pada atom silikon, ini juga disebut sebagai impurity atau atom yang tidak murni. Kenapa disebut sebagai atom yang tidak murni? Karena dia ikatannya, ikatan kovalennya sehingga tidak normal. Mestinya di sini ada elektron. Nah, pada material tipe B yang tadi lupa saya sampaikan, karena...
Silikon diinjeksikan dengan boron, sehingga boron ini disebut nanti, disebut sebagai atom penerima atau aseptor atom. Kenapa disebut sebagai aseptor atom? Karena dia siap menerima elektron yang hingga di hole ini.
Sehingga di sini nanti menjadi ikatan kovalen yang utuh, yaitu antara elektron dan elektron. Yang ini adalah material tipe N. Antimony ini juga bisa disebut sebagai atom donor. Kenapa seperti itu? Karena atom ini bisa memberikan elektron ekstra.
Karena dia kelebihan. Makanya pada material tipe N, antimony ini kita sebut sebagai atom donor. Selanjutnya adalah elektron versus hole flow atau aliran elektron versus aliran hole atau aliran lubang.
Pada slide sebelumnya kita mengenal istilah hole yaitu hole ini ada di material tipe P yaitu ada lubang. yang tidak ada elektronnya, kita nyebutnya adalah hole. Sekarang di sini kita akan membahas aliran elektron dan A versus aliran hole atau aliran lubang. Kalau kita perhatikan gambar A di sini, elektron yang ada di silikon ini bisa bergerak, karena ada energi, ada beda potensial, sehingga dia bisa bergerak menuju ke boron. Kebalikan, jika elektron ini hingga ke sisi boron, maka selanjutnya pada sisi silikon, ini akan kosong.
Sehingga holenya akan berpindah. Yang tadi holenya ada di boron, karena elektron berpindah menuju ke boron, sehingga holenya sekarang berpindah di silikon. Maka kalau kita perhatikan, aliran hole berangkat dari kanan menuju ke kiri, sedangkan aliran elektron berangkat dari kiri dan kanan. Kemudian nanti kita akan mengenal istilah konvensional current flow dan electron flow.
Jadi ada istilah aliran arus sama ada istilah aliran elektron yang tentu berlawanan arah. Apa itu konvensional current flow? Konvensional current flow berbalik arah dengan elektron flow. Bisa dikatakan bahwa konvensional current flow itu sama arahnya dengan whole flow.
Ada sedikit sejarah atau cerita kenapa ada aliran arus. atau whole flow, dan ada aliran elektron. Sebelum ilmu atom ditemukan, ilmu listrik sudah jauh terlebih dahulu ditemukan.
Pada waktu itu, Beranggapan dianggap bahwa arus listrik itu berangkat dari positif menuju negatif. Ternyata lambat laun setelah ilmu atom ditemukan, ternyata elektron itu mengalir dari negatif menuju positif. Karena sebetulnya masalah ini bukan masalah substansi atau bukan tidak begitu penting, sehingga... Diabaikan atau karena juga buku-buku sudah terlanjur tercetak di mana-mana bahwa yang namanya arus itu mengalir dari positif ke negatif.
Pemahaman masyarakat atau orang juga sudah seperti itu bahwa arus itu mengalir dari positif ke negatif. begitu atom ditemukan ternyata elektron itu mengalirnya dari negatif ke positif. Karena sudah terlanjur mindsetnya dari positif ke negatif, maka ada istilah konvensional current flow dan electron flow. sebetulnya terbalik kalau electron flow misal kasus disini berangkat dari kiri ke kanan maka yang current flow atau aliran arus dia terbalik dari electron flow itu sedikit tambahan atau intermissu selanjutnya adalah istilah Majority and Minority Career Di sini ada material tipe N yang tadi strukturnya sudah kita bahas, kemudian ada material B yang juga sudah kita bahas.
Di dalam material tipe N ada istilah donor ion dan ada majority career dan ada minority career. Pertama kita akan membahas apa itu donor ion. Donor ion tadi contohnya adalah jika silikon didoping dengan antimony atau atom yang lain, maka antimony akan menjadi atom donor.
Kenapa seperti itu? Karena dia memiliki ekstra elektron atau free elektron yang siap berpindah ke yang lain. Makanya disebut sebagai donor. Jadi atom yang siap memberikan elektronnya karena kelebihan elektron.
Karena silikon ada 4, antimony punya, atau misal arsenik punya 5 valensi sehingga dia kelebihan. Ada 1 elektron yang tidak punya ikatan kovalen, maka dia disebut sebagai donor. Nah, disini ada mayoriti karir.
Mayoriti karir ini adalah elektron-elektron yang siap didonorkan oleh arsenik, atau yang siap didonorkan oleh donor ion. Ini ada cukup banyak. Terus, kemudian ada minority. Kalau jumlahnya... Minority cukup sedikit Hanya sedikit sekali Sangat sedikit dibandingkan dengan yang majority Namanya saja sudah Sudah berbeda antara majority Sama minority Kalau minority tentu lebih sedikit Disini ada Ada sangat-sangat sedikit sekali, cuma ada 3 di gambar.
Kenapa ada minority carrier? Minority carrier ini disebabkan beberapa hal. Karena mungkin waktu pemurnian, salah satunya mungkin waktu pemurnian silikon dia tidak bisa murni. Sehingga ada elektron yang mestinya silikon tersebut di sekelilingnya ada ikatan kovalen 4. Ada satu yang lepas.
Ada satu yang lepas pada ikatan tersebut sehingga... menyebabkan hole atau mungkin karena ada ekstra energi dari luar, baik berupa temperatur ataupun berupa cahaya, sehingga elektronnya terlepas. Lepasnya elektron tersebut menimbulkan hole.
Atau kalau di sini kita menyebutnya adalah minority carrier. Tentu berbeda antara istilah majority carrier pada material tipe N dan material tipe P. Kalau majority carrier pada material tipe P, disini justru hole jadi kalau mayoriti karir pada triple N disini adalah free electron elektron bebas karena arsenic atau Atom yang lain yang memiliki 5 valensi, dia kelebihan elektron atau ada satu elektron yang tidak punya ikatan kovalen, maka dia bebas. Ini mayoriti karir pada tipe N.
Sedangkan pada tipe B, mayoriti karirnya adalah hole. Karena di sini ada silikon yang diinjeksikan dengan material boron. Boron memiliki trivalen saja, sehingga ada hole. Ada satu titik atau satu lubang yang mestinya di situ ada elektron yang akhirnya nanti... menyebabkan ikatan kovalen dengan elektron tetangganya tetapi tidak maka disebut hole hole, hole, hole ini ada hole, ada hole di material tipe B juga ada minority carrier Elektron ada elektron Dan itu jumlahnya antara Minority career dengan Majority career Jauh lebih besar majority career Minority career hanya sangat sedikit sekali Sangat sedikit sekali dibandingkan dengan Majority Kok bisa minority carrier ini ada sama halnya dengan tadi?
Mungkin waktu pemurnian antara silikon dan boron kurang sempurna sehingga ada elektron yang nyangkut di sini. Atau karena ada... energi luar, baik cahaya maupun temperatur nah, boron yang hanya memiliki trivalent atau 3 elektron terluar, dia siap menerima elektron dari luar, sehingga nanti menjadi ikatan kovalen yang sempurna, maka disini pada material tipe B Atom injeksi atau di sini adalah boron, tidak harus boron, bisa material yang lain.
Maka kita nyebutnya adalah aseptor ion atau atom aseptor. Hai untuk mempermudah diskusi selanjutnya atom-atom donor baik reseptor kita hilangkan saja kita kita hapus dari gambar sehingga disini hanya muncul Majority carrier dan minority carrier saja Yang baik material tipe N maupun tipe B Yang bulat-bulat solid berwarna hitam ini adalah free electron Sedangkan yang bulat tengahnya kosong ini adalah hole Di majority carrier pada tipe N adalah free electron Sedangkan minority nya adalah hole Terbalik dengan material tipe P, mayoriti karirnya adalah hole, sedangkan minoriti karirnya adalah free electron. Selanjutnya bagaimana kalau kedua material ini, baik tipe N maupun tipe P, dihubungkan atau didekatkan atau disambungkan, kurang lebih akan menjadi seperti ini, sehingga ini kita sebut sebagai junction atau sambungan.
Sambungan, maka elektron-elektron, free elektron yang ada di material tipe N akan hingga, akan menuju yang terdekat pada sisi sambungan material tipe B pada hole. Sehingga elektron di sini akan berpindah ke hole tetangganya pada material tipe B. Sedangkan di sini juga seperti itu. Semua di sisi sambungan ini. Free electron di sisi sambungan ini.
Dan hole di sisi sambungan ini akan berpindah tempat. Elektronnya akan menuju ke hole. Ini adalah terminal.
Jadi susunan ini adalah susunan dasarnya. dioda disini ada terminal ada terminal atau ada kaki kakinya dioda selanjutnya adalah perna perpindahan elektron dari sisi tipe N menuju ke tipe B, maka karena boron mestinya dia memiliki trivalen, ada 3 elektron orbiter luar yang sebelum tadi dihubungkan. Setelah dihubungkan karena dihinggapi elektron dari material tipe B, maka sekarang atom boron ini kelebihan elektron.
Sehingga kita... memberinya di sini adalah muatan negatif, dia kelebihan elektron sedangkan di sisi material tipe N, yaitu bisa saja antimony atau arsenik yang mestinya dia memiliki elektron terluar 5 tapi karena hingga ke sebelah material tipe B, sehingga elektronnya berkurang 1 maka jumlah antara elektron dan protonnya tentu akan tidak seimbang, sehingga di sini kita beri Tanda positif atau atom bermuatan positif. Di sisi-sisi sambungan ini akan seperti itu semuanya. Ini yang kita sebut sebagai Depletion Region.
Atau berkurangnya atau wilayah atau daerah berkurangnya jumlah atom atau bertambah. tambahnya jumlah atom tersebut sebagai depresen resin karena disini ada muatan negatif dan ada muatan positif maka disini tentu ada beda potensial ada ada ada tegangannya beda potensial ini kita menyebutnya adalah potensial barir atau barir potensial dipotensial barangnya adalah akumulasi antara muatan listrik di sisi material tipe P dan material tipe N, sehingga disini ada ada tegangannya atau kita nyebutnya adalah potensial baril, tapi tentu tegangan atau potensial baril ini pada dioda tidak bisa diukur dengan avometer Nah, potensial barir antara beberapa jenis atom tentu akan berbeda. Misal, di sini ketika n-tab-nya adalah intrinsik kristalnya dibangun dengan silikon, atau kristal murninya dibangun dengan silikon, maka potensial barirnya adalah 0,7 V. Jika material-material baik tipe N maupun tipe B ini dibangun dengan atom germanium, maka barir potensialnya adalah 0,2 V. 0,2 apa 0,3 ya? Saya lupa antara 0,2 dan 0,3, nanti kalau ini salah silahkan dikoreksi. Oke, ini tadi ada sambungan terminal pada dioda.
Sekarang, sambungan antara P dan N junction ini, kita nyebutnya adalah P dan N junction, sambungan antara material tipe P dan tipe N. Jika sambungan antara material tipe P dan tipe N di sisi terminalnya ini atau kaki-kakinya ini, kita sambungkan ke sebuah sumber, misalnya di sini adalah baterai. Sisi positifnya tersambung ke material tipe N, dan sisi negatifnya baterai ini tersambung ke material tipe B, sehingga kita menyebutnya di sini adalah reverse bias, atau bias terbalik.
Karena mestinya B ini, boleh dikatakan B ini adalah kepanjangan dari positif, ternyata dia terhubung ke negatif, sehingga terbalik. Sedangkan begitu juga tipe N. bisa kita sebut di sini adalah negatif, ternyata dia nyambung ke sisi positifnya baterai. Makanya kita menyebutnya adalah reverse bias atau bias terbalik.
Kalau dioda atau PN Johnson ini dihubungkan dengan baterai dengan kondisi terbalik atau reverse bias, apa yang terjadi? Yang terjadi adalah ada pergerakan elektron dan hole. Di sini di sisi n-type, di sisi material tipe n, elektron akan berpindah dari sisi kanan menuju ke kiri.
Begitu juga di material tipe p, hole bergerak dari kiri ke kanan. Yang harus selalu diingat bahwa pergerakan antara free electron atau pergerakan antara elektron dan hole itu harus selalu terbalik. Kalau elektronnya dari kiri ke kanan, maka halnya kebalikan dari kanan dan kiri. Kebetulan ini elektronnya bergerak dari kanan ke kiri, atau mendekati ke potensial positifnya baterai.
Sedangkan yang tipe P, hole-nya bergerak mendekati atau menuju ke sisi negatifnya sebuah baterai. Karena baterai kita mengenal di sini adalah positif, di sini adalah negatif. Mungkin saya gambarkan saja di sini, nanti lupa. Ini misalnya positif, di sini negatif. Karena negatif ini adalah memiliki elektron yang banyak, sehingga di sini bisa disebut juga di sini bergerak elektron menuju ke material tipe B.
Maka kalau elektron bergerak ke sini, jadi kalau Elektronnya bergerak ke sini misal, ini adalah elektron, maka hole-nya akan berlawanan arah, ini adalah hole-nya misal. Sehingga hole di sini akan bergerak menuju sisi terminal negatif pada sebuah baterai, begitu juga dengan yang ada di material tipe N. Dia akan berlawan arah dengan hole.
Nah, karena holenya di sini berpindah ke kanan atau menuju ke terminal negatif dan elektron di sini bergerak menuju ke terminal positif, maka jumlah Muatan yang ada di sambungan ini akan semakin banyak, baik muatan negatif maupun muatan positif, kurang lebih akan seperti ini. Depletion regionnya akan semakin bertambah, karena di sini tadi... Mestinya ada hole, ternyata holenya berpindah, maka berpindah ke sebelah kanan. Maka dia secara otomatis kalau holenya ke kanan, maka ada elektron yang menuju ke sini.
Sehingga boron yang ada di sini yang mestinya memiliki... 3 valen, ternyata kelebihan elektron, karena holenya berpindah kalau holenya berpindah, maka dia akan terisi oleh elektron, maka kita menyebutnya adalah menjadi atom yang memiliki muatan negatif sedangkan yang disini juga seperti itu misal disini adalah arsenik, arsenik memiliki 5 valensi elektronnya berpindah menuju ke potensial positif atau ke kiri maka... Gantinya elektron, maka adalah whole. Arsenic punya 5 elektron terluar, jika dia hilang, maka dia akan, akan, akan, kekurangan elektron, sehingga menjadi potensial positif.
Sehingga depletion regionnya akan semakin besar. Ini saat reverse bias. Apa yang terjadi? Apakah saat reverse bias ada arus yang mengalir?
Ya, pada saat reverse bias akan ada arus yang mengalir. Kita menyebutnya adalah reverse saturation current atau linkage current. yaitu arus bocor saya lebih suka menyebutnya adalah linkik karn atau arus bocor linkik karn ini memiliki nilai yang cukup kecil sekali dalam satuan mikro amper atau bahkan eee Nano Ampere pada dioda-dioda tertentu cukup kecil sekali. Bisa juga diabaikan atau dianggap saja tidak ada arus yang mengalir. Tetapi sebetulnya ada sangat sedikit sekali order micro Ampere atau nano Ampere.
Untuk dioda-dioda dengan high power. Atau semikonduktor dengan high power tentu mungkin bisa lebih daripada microampere. Tapi kebanyakan sangat kecil sekali.
Kita menyebutnya adalah link XKR atau arus yang bocor. Arus yang tidak diinginkan. Sehingga bisa juga kalau dalam analisis sederhana pada dioda link XKR ini di-AP kan. Atau dianggap tidak ada arus yang mengalir. Jadi tidak ada arus yang mengalir dari baterai seperti ini.
Lengkis current ini atau reverse saturation current ini disebabkan karena adanya minority current tadi. Kalau di sisi material tipe N, minority currentnya ada hole, kemudian di sisi tipe P, minority currentnya ada elektron. Baterai di sisi negatif, dia penuh dengan elektron-elektron. Jadi ada istilah konvensional current flow, ada electron flow.
Electron flow itu dari... Potensial negatif menuju ke potensial positif. Sedangkan current flow atau aliran arus itu dari potensial positif menuju ke potensial yang rendah.
Contohnya arus air. Arus air itu akan mengalir dari dataran tinggi menuju ke dataran rendah. Arus air ini yang kita sebut sebagai konvensional current flow.
Jadi dari potensial positif menuju ke potensial negatif. Nah, konvensional current flow berlawanan arah dengan elektron flow, elektron flow itu dari negatif menuju positif karena disini ada elektron elektron banyak sehingga dia masuk di sisi terminal material tipe B sehingga akan bergeser dari kanan ke kiri kalau elektronnya dari kanan ke kiri maka hole-nya dari kebalikannya dari kiri ke kanan nah ini yang menyebabkan linkage current karena tadi ada minority current minority current adalah Elektron, oh sorry bukan minority current tapi minority carrier. Minority carrier ini disebabkan karena ketidaksempurnaan waktu pemurnian material silikon atau germanium.
Atau karena pada waktu pemurnian ada ekstra energi dari luar, bisa dari cahaya ataupun yang lain. Oke, jadi saat reverse bias. Arus yang mengalir di sini adalah arus link X current, nilainya sangat kecil sekali, yaitu miliampere atau nanoampere sangat kecil, boleh diabaikan dalam analisis-analisis yang sederhana.
Sekarang, posisi PN junction ini, atau sambungan antara material tipe P dan material tipe N, kita beri forward bias, forward bias atau bias maju. Sisi positif atau sisi positif baterai kita hubungkan ke material tipe B. Jadi positif ketemu positif.
Jadi di sini ada positifnya baterai, di sini ada negatifnya baterai. Positifnya baterai terhubung ke material tipe B, sedangkan negatifnya baterai terhubung ke material tipe N. Ini yang kita sebut sebagai kondisi saat PN junction terhubung secara forward bias. Nah, apa yang terjadi jika kondisinya seperti ini?
Elektron, free electron akan bergerak dari negatif, dari negatif, menjauhi negatif, dari kiri ke kanan, karena di sini ada banyak elektron, ada extra charge elektron dari baterai, sehingga elektron akan bergerak dari kiri ke kanan. Ingat, pergerakan elektron, arah pergerakan elektron akan selalu berlawanan dengan hole. Hole pun juga akan bergerak dari kanan ke kiri.
Sehingga, depletion regionnya akan hilang. Kenapa bisa seperti itu? Karena di sini ada muatan negatif, artinya, orbit terluar atom, yaitu di sini adalah misal boron, ini kelebihan elektron. Nah, sekarang diinggapi oleh hole. Kalau di sini hingga ke hole, hole-nya hingga ke sini, dan tentu di sini elektron yang kelebihannya akan hingga ke sebelah ke kanan.
Sehingga di sini sekarang sudah tidak ada muatan negatifnya hilang. Depletion region-nya akan hilang. Begitu juga yang di sini.
Muatan positif juga seperti itu. Misal arsenik tadi memiliki orbit terluar, mestinya idealnya arsenik memiliki orbit terluar elektron ada 5, tapi karena hilang satu elektronnya, sehingga... Atom arsenik memiliki potensial positif. Karena jumlah antara proton dan elektronnya tidak seimbang, elektronnya hilang satu, maka dia memiliki potensial positif.
Karena di sini diinggapi elektron, maka sekarang arsenik kembali lagi memiliki elektron terluar. jumlahnya 5, sehingga sudah tidak memiliki potensial positif lagi, sehingga depletion regionnya hilang. Oke, ketika depletion regionnya hilang, maka arus akan mengalir cukup deras, cukup besar, dari baterai positif menuju ke baterai lagi negatif.
Tentu ini dengan syarat bahwa tegangan baterai di sini, atau forward uplift voltage, tegangan baterai di sini, Harus lebih besar daripada barir potensial. Yaitu misal kalau di sini adalah silikon, baik material tipe P maupun tipe N adalah terbuat dari silikon yang memiliki potensial barirnya adalah 0,7, maka baterai di sini harus lebih besar daripada 0,7. Kita anggap di sini baterai 12V.
Maka di sini akan mengarut cukup deras. Karena di sini yang bergerak sekarang bukan. Minority career lagi Melainkan adalah majority career Karena disini penuh dengan muatan Elektron ya Penuh dengan elektron makanya elektron akan bergerak Dari negatif menuju ke positif Ingat ya elektron itu Elektron flow Pergerakan elektron Akan berlawanan arah dengan pergerakan arus Jadi Pergerakan arus itu sama dengan Pergerakan hole Jadi ini sama menuju nya sama Nah, untuk kasus di sini adalah arus, arus di sini bergerak berlawanan arah jarum jam.
Begitu juga dengan hole di sini, bergerak berlawanan arah dengan jarum jam. Sedangkan elektronnya atau free elektronnya bergerak searah dengan jarum jam. Dia berlawanan dengan hole, elektron di sini bergerakannya berlawanan dengan arus.
Sehingga yang mengalir di sini adalah mayoriti karir. Karena mayoriti karir itu lebih besar dibandingkan dengan minoriti karir, maka arus yang mengalir tentu juga akan lebih besar. Tentu di sini bisa sampai puluhan ampere, karena di sini 12V bisa sampai lebih dari itu, bisa bahkan sampai ratusan ampere, misalnya kalau baterainya bisa mengeluarkan arus sebesar itu. Maka supaya tidak terjadi kerusakan pada baterai, ini kita beri di sini adalah... resistor untuk menghambat laju arus sehingga arus tidak begitu cukup besar yang nanti ujung-ujungnya akan merusak PN junction ini atau dioda ini.
Nah tadi struktur dioda atau struktur PN junction sudah kita bahas sekarang ini adalah tipikal dioda yang sering umum kita jumpai bentuknya kurang lebih seperti ini jadi kalau sebagian ini kita black kita black separuh akan seperti ini disini yang terluar ini yang nampak ini adalah plastik case atau bungkusnya saja, di dalamnya ini cukup kecil ada PN junctionnya cukup kecil, kemudian disini ada terminalnya, ada lidnya, ada kaki-kaki Kakinya ada dua kaki. Ada katoda lid sama ada anoda lid. Nah, kita sekarang akan mengenal istilah anoda dan katoda. Nah, bagaimana simbolnya?
Simbolnya kurang lebih seperti ini. Di sini ada sebagai petunjuk bahwa ini adalah katoda. Nah, ini ada color banknya, ada cincin berwarnanya.
Biasanya ini warna hitam, di sini warna putih. Untuk gambarnya terbalik Warna putih disini Cincin sebagai tanda Katudanya berwarna hitam Ini juga seperti itu simbolnya seperti ini Yang ada garisnya ini adalah katuda Sedangkan disini adalah anudanya Katudanya adalah material Tipe N sedangkan Anudanya adalah material tipe B Jadi disini adalah positifnya Anudanya disini adalah Negatifnya atau katudanya Hai nah jangan sampai terbalik harus selalu diingat bahwa di udah itu ada beberapa definisi adalah sebagai penyiarah harus disini adalah ada istilah Direction of forward current jadi harus bisa mengalir dari anoda menuju katoda di harus bisa mengalir cukup besar dari anoda ke katoda. Bagaimana kalau sebaliknya dari katoda ke anoda? Bisa, tapi sangat kecil sekali hitungan mikroamper ataupun bahkan nanoamper.
Bisa dikatakan, bisa dianggap tidak bisa mengalir arus itu dari katoda ke anoda. Kalau saat ini ada pun kita menyebutnya adalah link X, karena harus yang bocor dan itu pun sangat kecil nilainya, order microampere atau nanoampere. Sehingga bisa dikatakan dioda ini adalah sebuah device. Semikonduktor, perangkat semikonduktor yang berperan atau berfungsi menyarahkan arus.
Jadi arus hanya bisa bergerak dari anoda menuju ke katoda. Arus tidak bisa mengalir dari katoda ke anoda. Itu definisi duda bisa kita artikan seperti itu.
Oke, untuk video kali ini. Cukup sampai di sini. Pertemuan atau video berikutnya akan kita bahas karakteristik diuda.
Terima kasih. Bidai Taufik Waridaya. Wassalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.