Category: Mekanika

Semikonduktor p-n dan Logam-Semikonduktor V

9.4 Deviasi Kasus Diode Ideal p-n Sebelum menurunkan persamaan dioda ideal di bagian sebelumnya,  perlu kita membuat beberapa asumsi. Pada kenyataannya, asumsi ini tidak selalu berlaku, dan persamaan dioda ideal hanya memberikan kualitatif perjanjian dengan pengukuran yang sebenarnya dari karakteristik I-V real p-n junction dioda. penyimpangan ini dari kasus yang ideal terutama karena: (a) generasi operator di daerah deplesi, (b) effect kebocoran permukaan di pinggiran persimpangan nyata, (c) rekombinasi operator di daerah penipisan , (d) kondisi tinggi-injection (ketika suntikan pembawa minoritas melebihi kepadatan doping), dan akhirnya (e) semua diterapkan bias tidak dijatuhkan di daerah penipisan karena efek resistansi seri. Diviasi di atas diilustrasikan pada Gambar. 9.18. Gamar 9.18. Karakteristik I-V untuk real Si sambungan diode p-n (padat) tidak secara tepat sesuai perilaku sambungan diode Si yang diprediksi oleh Model Diode Ideal (yang ditandai titik-titik). Sebuah diode Si real menunjukkan mengikuti deviasi dari diode ideal. 9.4.1. Deviasi Bias Balik dari kasus Dioda Sebagian dari deviasi kebocoran arus dari ideal arus saturasi pembalik muncul dari suhu generasi di sepasang pasangan elektron-lubang dengan daerah jarak muatan. Bult-in medan listrik memisahkan pembawa dan mereka melintas ke arah daerah netral dioda. Drift ini hasil dalam sebuah akses arus yang dalam tambahanya untuk difusi dari pembawa minoritas, dibahas dalam kasus ideal. Pada seksi 8.6 pendahuluan konsep generasi pembawa, dan sepanjang generasi rata-rata suhu persatuan volume Gt(T), yang diekspresikan pada cm-3s-1. Semenjak volume lapisan penipisan  adalah sama dengan WA, asumsukan...

Read More

Semikonduktor p-n dan Logam-Semikonduktor IV

9.3.4 Kapasitas lapisan tipis Lapisan tipis adalah terkait dengan ketiadaan kegesitan pembawa dan oleh karananya dapat dipikirkan sebagai apapun yang sama dengan deilektik pada kapasitor. Muatan positif dan negatif terpisah oleh lapisan tipis dan menuju kapasitas yang terhubung dengan sambungan p-n. Kapasitas ini dapat dipikirkan seperti sebuah plat kapasitor pararel yang ditunjukkan dengan; Pers. 9.36 Kapasitansi sambungan p-n bervareasi dengan tegangan bias balik tergantung dari lapisan tipis yang ditunjukkan pada Gambar 9.12 Gambar 9.12 Kapasitas lapisan tipis Kapasitas sambungan p-n dapat didefinisikan sebagai Pers. 9.37 dQ adalah perubahan muatan pada kedua sisi sambungan dan dV adalah perubahan tegangan. Untuk sambungan mendadak, muatan yang disimpan pada kedua sisi sambungan dapat diekspresikan sebagai Pers. 9.38 dimana xn dan xp diberikan dengan Pesr. 9.33 subtitusikan dengan Pers. 9.38 menghasilkan dengan menurunkan terhadap V Pers. 9.39 Dimana terlihat  pengurangan C bila Vdep=0 Tegangan tergantung pada kapasitas sambungan p-n dalam dioda varactor atau varicaps, dalam rangkaian tuning dimana dioda bias balik untuk mencegah konduksi maju, dan tegangan tuning DC kecil diaplikasikan pada bemacam-macam kapasitansi. Persmaan 9.39 juga dapat di plot 1/Cdep VS aplikasi tegangan Pers. 9.40 Dalam kasus mendadak di salah satu sisi (seperti p+n– atau logam semikonduktor Schottky dioda) pengurangan persamaan lebih lanjut dan kosentrasi pembawa dapat diektraksikan lebih langsung; Pers. 9.41 9.3.5. Persamaan Dioda sambungan p-n  Persamaan dioda merupakan permsamaan matematikan yang mengekspresikan arus total I yang melalui sambungan p-n yang diterapkan tegangan bias...

Read More

Semikonduktor p-n dan Logam-Semikonduktor III

9.3 Ketidak Seimbangan Sifat dari Sambungan p-n Banyak sifat penting dan menarik dari sambungan p-n yang diobservasi pada kondisi tidak seimbang, seperti ketika sebuah tegangan diaplikasikan atau diilustrasikan melaui ketidak setimbangan. Kareana dari sifat alami tidak simetris, sambungan p-n akan menunjukkan sifat yang berbeda tergantung polaritas tegangan eksternal dan arus di sambungan p-n ynag ditunjukkan pada Gmabr9.9. Tegangan akan menjadi positif jika diterapkan potensial pada sisi tipe-p lebih besar dari pada diterapkan  di sisi tipe-n. Catatan bangunan V0 telah diambil menjadi positif. Gambar 9.9 Sambungan p-n ketika dialiri tegangan ekternal V Ketika sebauh eksternal bias diterapkan, arus difusi dan driff tidak seimbang sama sekali. Apalagi, medan listrik dan tegangan internal yang melalui sambungan p-n., penipisan lebar dan profil pita energi akan mejadi berubah. 9.3.1. Bias maju; sebuah deskripsi qualitatif Ketika eksternal bias V diterapakan struktur sambungan p-n  yang digambarkan pada Gambar 9.9. Biasanya ada beberapa tegangan yang turun dikedua sebagain besar daerah tipe-p dan tipe-n (yaitu diluar daerah jarak muatan) disebabkan oleh hukum Ohm (pada seksi 8.2). Dengan kata lain seluruh eksternal bias tidak diterapkan melalui daerah transisi karena sebagiannya akan hilang melalui daerah netral karena hambatan listriknya. Bagaimanapun kebanyakan peralatan semikonduktor dengan menggunakan sambungan p-n, sepanjang daerah netral yang mana arus listrik yang harus mengalir kecil, dan setiap penurunan tegangan karena itu akan diabaikan bila dibandingkan dengan perubahan tegangan di daerah transisi. Kita akan mengasumsikan bahwa eksternal bias...

Read More

Semikonduktor p-n dan Logam-Semikonduktor II

9.2.3. Built-in Medan Listrik Catatan Ilustrasi: Built-in kuat medan listrik  dapat dihitung dengan menggunakan hukum Gauss yang mana dapat ditulis dalam model satu dimensi sebagai Pers. 9.8 dimana ε adalah permiuvitas material semikonduktor dan Q(x) adalah konsentrasi muatan total. Hubungan ini ditulis dikedua sisi dari sambungan: Pers. 9.9 Dari hubungan tersebut kita lihat kekuataun medan listrik secara linier bervareasi pada masing-masing sambungan. Dengan mengintegrasikan Pers. 9.9 menggunakan batas kondisi yang diasumsikan dalam pendekatan pengurangan. Pers. 9.10 yang kuat medan listrik tersebut sama dengan nol pada batas daerah jarak muatan (x=-xp0 dan x = xn0) kita peroleh Pers. 9.11 Pers. 9.11 Untuk x = 0, kita tentukan dua ekspresi dari kuat meda listrik dari dua ekspresi brikut untuk E(x): Pers. 9.12 dan ekspresi berikut adalah sama, berdasarkan Pes. 9.6. Oleh karena itu dengan kenetralan listrik global sturktur tipe p-n memastikan keberlanjutan dari pembangunan kuat medan listrik. Sebuah grafik E(x) ditunjukkan Gambar 9.6. Gambar 9.6. Gradif E-x  pada sambungan p-n 9.2.4. Built-in Potensial Persamaan potensial yang diturunkan dari kuat medan listrik; Pers. 9.13 Potensial konstan diluar daerah jarak muatan karena kuat medan listrik adalah nol. Sebuah ekspresi analitik untuk potensial listrik dapat ditetapkan dengan mengintegralkan Pers. 9.11 Pers. 9.14 Dimana kita tentukan potensial awal pada  x= 0 dana diaplikasikan pada kondisi potensial x = 0. Grafik potensial ini di plot pada Gambar 9.7 Gambar 9.7 Profil bangunan potensial pada sambungan p-n Pers. 9.15 dapat ditulis sebagai:...

Read More

Semikonduktor p-n dan Logam-Semikonduktor I

9.1 Pendahuluan Sering sekali membahas tentang semikonduktor homogen. Meskipun sedikit alat yang dapat dibuat dari semikonduktor homogen. Alat-alat banyak menggunakan semikonduktor non-homogen. Kebanyakan dari alat-alat tersebut menggunakan sambungan p-n, dimana daerah yang dikotori tipe-p dan daerah yang dikotori tipe-n. Biasanya sambungan p-n dibuat untuk dioda.   Catatan: semikonduktor homogen adalah semikonduktor yang seluruhnya terbuat dari bahan yang sama dan doping yang seragam. Sedangkan semikonduktor tidak homogen adalah semikonduktor yang dopingnya bervariasi baik posisi atau komposisi 9.1.1. Sambungan p-n Model sambungan ideal p-n juga disebut model abrupt junction atau step junction. Ini adalah model ideal dengan asumsi bahwa materi penyusunan adalah tipe p yang serbasama dengan total kosentrasi aseptor  NA pada satu sisi sambungan (seperti x<0) dan materi penyusun adalah tipe n yang serbasama dengan total kosentrasi donor  ND pada sisi yang lain (seperti x>0). Kita akan membatasi analisis kita pada kasus satu dimensi. Gambar 9.1 Model sambungan p-n pada satu dimensi Pada daerah yang dikotori dengan tipe p jauh dari daerah sambungan, kosentrasi lubang dan elektron yang seimbang disumbangkan pp dan np.  Pada daerah yang dikotori tipe n jauh dari daerah sambungan, lubang dan kosentrasi elektron disumbangkan pn dan nn. Pers. 9.1 dimana ni adalah kosentrasi pembawa intrinsik dalam materi semikonduktor yang dipertimbangkan. Diasumsikan bahwa pengkotor diionisasi yang mengarah ke konsentrasi pembawa berikut untuk daerah tipe p dan n. dan Pers. 9.2 Nilai dalam kurung tersebut menunjukkan nilai kosentrasi masing-masing tipe  9.2.2....

Read More