1. Tujuan [kembali]
Untuk dapat memahami bahan ekstrinsik
Untuk dapat mengetahui elektron valensi
Untuk dapat memahami perangkat semikonduktor bahan tipe-n dan tipe-p
2. Alat dan Bahan [kembali]
A. Alat
- Ground
- Ground
- DC Voltmeter
- DC generator
- Power Supply
- DC Voltmeter
- DC generator
- Power Supply
B. Bahan [kembali]
- Sensor Sentuh
3. Dasar Teori [kembali]
- 1.5 Bahan Ekstrinsik
Bahan semikonduktor yang telah mengalami proses doping disebut bahan ekstrinsik. Ada dua bahan ekstrinsik yang sangat penting untuk fabrikasi perangkat semikonduktor: tipe-n dan tipe-p.
Karena atom pengotor yang dimasukkan telah menyumbangkan elektron yang relatif "bebas" ke struktur: Pengotor yang tersebar dengan lima elektron valensi disebut atom donor.
Penting untuk disadari bahwa meskipun sejumlah besar pembawa "bebas" telah ditetapkan dalam bahan tipe-n, itu masih netral secara elektrik karena idealnya jumlah proton yang bermuatan positif dalam inti masih sama dengan jumlah " bebas ”dan mengorbit elektron bermuatan negatif dalam struktur.
Hasilnya adalah bahwa pada suhu kamar, terdapat sejumlah besar pembawa (elektron) di tingkat konduksi dan konduktivitas material meningkat secara signifikan.
Bahan Tipe-p Bahan tipe-p dibentuk dengan doping kristal germanium atau silikon murni dengan atom pengotor yang memiliki tiga elektron valensi.
Jika elektron valensi memperoleh energi kinetik yang cukup untuk memutuskan ikatan kovalennya dan mengisi kekosongan yang diciptakan oleh sebuah lubang, maka akan tercipta kekosongan atau lubang dalam ikatan kovalen yang melepaskan elektron tersebut.
Pembawa Mayoritas dan Minoritas Dalam keadaan intrinsik, jumlah elektron bebas di Ge atau Si hanya disebabkan oleh beberapa elektron di pita valensi yang telah memperoleh energi yang cukup dari sumber panas atau cahaya untuk memutuskan ikatan kovalen atau beberapa pengotor yang tidak bisa dilepas.
Untuk bahan tipe-p jumlah lubangnya jauh melebihi jumlah elektronnya.
4. Percobaan [kembali]
a. Prosedur Percobaan:
- 1.Bukalah aplikasi proteus terlebih dahulu.
- 2.Buka schematic capture, pilih bagian component mode (
), dan pada bagian devices klik 'P'. - 3.Pastikan kategorinya berada pada all categories agar mudah dalam melakukan pencarian.
- 4.Ketikkan semua nama bahan komponen yang dibutuhkan dalam rangkaian.
- 5.Double klik komponen yang kita butuhkan agar komponen tersebut muncul dikolom Devices.
- 6.Buka bagian Terminals mode (
). - 7.Pilih terminal yang diperlukan.
- 8.Setelah semua komponen didapatkan, letakkan komponen pada papan rangkaian.
- 9.Rangkailah semua komponen sesuai prinsipnya.
- 10.Klik play (
) pada bagian kiri bawah aplikasi untuk menjalankan rangkaian simulasi. - 11.Saat di play, jika rangkaian simulasi sudah benar dan sesuai, maka akan muncul output ...
- 1.Bukalah aplikasi proteus terlebih dahulu.
- 2.Buka schematic capture, pilih bagian component mode (), dan pada bagian devices klik 'P'.
- 3.Pastikan kategorinya berada pada all categories agar mudah dalam melakukan pencarian.
- 4.Ketikkan semua nama bahan komponen yang dibutuhkan dalam rangkaian.
- 5.Double klik komponen yang kita butuhkan agar komponen tersebut muncul dikolom Devices.
- 6.Buka bagian Terminals mode ().
- 7.Pilih terminal yang diperlukan.
- 8.Setelah semua komponen didapatkan, letakkan komponen pada papan rangkaian.
- 9.Rangkailah semua komponen sesuai prinsipnya.
- 10.Klik play () pada bagian kiri bawah aplikasi untuk menjalankan rangkaian simulasi.
- 11.Saat di play, jika rangkaian simulasi sudah benar dan sesuai, maka akan muncul output ...
b. Rangkaian Simulasi [kembali]
Foto rangkaian simulasi
Prinsip kerja rangkaian simulasi [kembali]
c. Video [kembali]
3. kumpulan soal
A.Example
1. Apa arti dari elektron valensi?
jawab :
Elektron valensi adalah jumlah elektron yang menempati orbit terluar dari struktur atom suatu bahan
2. Bagaimana untuk memperoleh semikonduktor tipe N?
jawab :
Bahan semikonduktor tipe N diperoleh dengan cara member doping(pengotoran) bahan semikonduktor bervalensi lima kepada semikonduktormurni.
3. Bagaimana untuk memperoleh semikonduktor tipe P?
Jawab:
Bahan semikonduktor tipe P diperoleh dengan cara member doping(pengotoran) bahan semikonduktor bervalensi tiga kepada semikonduktormurni
B. Problem
9. Berapa banyak energi dalam joule yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan 6 C melalui perbedaan potensial 3 V?
jawaban :
V = W/q
W = V.q
= 3 V . 6 C
= 18 J
12. Jelaskan perbedaan antara bahan semikonduktor tipe-n dan tipe-p
jawaban :
Tipe-N
Misalnya pada bahan silikon diberi doping phosphorus atau arsenic yang pentavalen yaitu bahan kristal dengan inti atom memiliki 5 elektron valensi. Dengan doping, Silikon yang tidak lagi murni ini (impurity semiconductor) akan memiliki kelebihan elektron. Kelebihan elektron membentuk semikonduktor tipe-n. Semikonduktor tipe-n disebut juga donor yang siap melepaskan elektron.
Semikonduktor jenis-n → jika bertemu pengotor dari golongan VA, electron sebagai pembawa
mayoritas. Ada electron donor yang dekat dengan pita konduksi (di bawah sedikit).
Tipe-P
Kalau silikon diberi doping Boron, Gallium atau Indium, maka akan didapat semikonduktor tipe-p. Untuk mendapatkan silikon tipe-p, bahan dopingnya adalah bahan trivalen yaitu unsur dengan ion yang memiliki 3 elektron pada pita valensi. Karena ion silikon memiliki 4 elektron, dengan demikian ada ikatan kovalen yang bolong (hole). Hole ini digambarkan sebagai akseptor yang siap menerima elektron. Dengan demikian, kekurangan elektron menyebabkan semikonduktor ini menjadi tipe-p.
Semikonduktor jenis-p → jika bertemu pengotor dari golongan IIIA, lubang sebagai pembawa mayoritas. Ada lubang akseptor yang dekat (di atas sedikit) dari pita valensi.
13. Jelaskan perbedaan antara pengotor donor dan akseptor.
jawaban :
Kotoran Donor vs Akseptor |
|
Kotoran donor adalah elemen yang ditambahkan ke donor untuk meningkatkan konduktivitas listrik dari donor itu. | Pengotor akseptor adalah elemen yang ditambahkan ke akseptor untuk meningkatkan konduktivitas listrik akseptor tersebut. |
Kotoran Umum | |
Elemen Grup V. | Elemen kelompok III |
Contoh Kotoran | |
Arsen (As), fosfor (P), bismut (Bi), dan antimon (Sb). | Aluminium (Al), boron (B), dan gallium (Ga) |
Proses | |
Tingkatkan elektron bebas dalam semikonduktor. | Tingkatkan lubang yang ada di semikonduktor. |
Elektron Valensi | |
Atom memiliki lima elektron valensi. | Atom memiliki tiga elektron valensi. |
Ikatan kovalen | |
Membentuk empat ikatan kovalen di dalam semikonduktor, meninggalkan elektron kelima sebagai elektron bebas. | Membentuk tiga ikatan kovalen di dalam semikonduktor, meninggalkan lubang di mana ikatan kovalen hilang. |
2. Dengan mengubah – ubah derajat doping dari dioda silikon,maka pabrik dapat menghasilkan dioda zener dengan tegangan breakdown sebesar .........
A. 10 V
B . > 200 V
C . 2 - 200V
D. < 2 V
E . 10-20 V
Pembahasan : Pada dasarnya, Dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “Breakdown Voltage”. Karakteristik ini berbeda dengan Dioda biasa yang hanya dapat menyalurkan arus listrik ke satu arah. Tegangan Tembus (Breakdown Voltage) ini disebut juga dengan Tegangan Zener. Dimana tegangannya berkisar 2-200V. Sehingga jawaban yang tepat adalah C.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar