Pembentukan Junction PN Uraian Materi

9 Gambar 1.6 Gerakan elektron pada bahan semikonduktor Gambar 1.6 . di atas menjelaskan 2 perbedaan pergerakan elektron yang disebabkan oleh pemanasan dan yang diakibatkan oleh pemberian tegangan DC pada ujung ujungnya. Akibat dari pemanasan nampak pergerakan elektron tidak terarah, sedangkan pergerakan elektron yang disebabkan oleh pemberian tegangan atau medan listrik terarah dari kutub negatif ke kutub positif. U arus elekt ron arus hole Gambar 1.7 Gerakan elektron padasemikonduktor yang diberi tegangan Gerakan elektron bebas pada bahan semi konduktor bisa disearahkan dengan memberikan tegangan searah pada ujung-ujung elemen bahan semikonduktor. d Dopping Bahan Semikonduktor Daya hantar bahan semikonduktor sangat tergantung pada temperatur dan jenis bahan semikonduktor. Namun daya hantar bisa dibuat agar tidak tergantung dari temperatur maupun jenis bahan. Caranya adalah dengan sistem dopping. System dopping adalah memasukkan atom asing pada bahan semikonduktor, atom asing yang 10 dimasukkan dipilih yang mempunyai valensi 3 atau 5 agar dapat menghasilkan bahan semikonduktor type positif atau negatif. e Semikonduktor type-N Semikonduktor type-N bisa dibuat dengan cara dopping atom pentavalent arsen, posfor. Atom silikon yang bervalensi 4 di-dopping dengan atom arsen yang bervalensi 5, maka akan menghasilkan sebuah elektron bebas bermuatan negatif. Maka bahan tersebut disebut bahan semikonduktor type-N Gambar 1.8 Pembentukan kristal dopping dan hubungan mekanis sebuah silikon type-N f Semikonduktor type-P Semikonduktor type-P bisa dibuat dengan cara dopping atom trivalent yaitu atom yang mempunyai elektron terluar 3 Aluminum,gallium, indium. Atom silikon yang bervalensi 4 di-dopping dengan atom indium yang bervalensi 3 akan menghasilkan sebuah hole bebas bermuatan positif. Maka bahan tersebut disebut bahan semikonduktor type-P 11 Gambar 1.9 Pembentukan kristal dopping dan hubungan mekanis sebuah silikon type-P 2. Junction P-N Junction P-N adalah hubungan bukan pencampuran atau sambungan antara bahan semikonduktor type-N dan type-P seperti yang terlihat pada gambar 1.10. a Pembentukan b Junction PN ` c Daerah barrier Gambar 1.10 Junction PN Gambar 1.10.a menggambarkan pertemuan antara semikonduktor type-P dan type-N junctionP-N. Gambar 1.10.b menggambarkan difusi pada junction P-N. Pada Gambar 1.10.b, daerah P memiliki cukup banyak hole, sementara semikonduktor type-N memiliki cukup banyak elektron. Maka pada perbatasan P-N ,elektron bebas pada N akan mengisi hole bebas , 12 sehingga menimbulkan lapisan pengosongan pada perbatasan junction P- N gambar 1.10.c. Untuk menembus daerah pengosongan ini diperlukan tegangan junction Ud, tergantung dari bahan semikonduktor. Untuk bahan silikon dibutuhkan tegangan junction dioda Ud = 0,7 Volt pada suhu 25 o C, sedangkan untuk bahan germanium dibutuhkan Ud = 0,3 Volt pada suhu 25 o C. a Pembawa mayoritas. Pembawa mayoritas prinsipnya adalah pemberian tegangan pada junction P-N arah forward daerah P dihubungkan ke sumber tegangan positif, serta daerah N dihubungkan ke negatif. Tegangan U akan menembus daerah pengosongan, bila U Ud mengalirkan arus elektron. Gambar 1.11 Pembawa mayoritas b Pembawa minoritas Bila daerah P dihubungkan dengan sumber tegangan negatif, serta daerah N dihubungkan tegangan positif, hubungan seperti ini dikatakan sebagai reverse, pada hubungan ini daerah pegosongan akan semakin melebar. Akibatnya tidak ada elektron yang menyeberang melalui perbatasan junction P-N sangat kecil dan sedikit sekali, dalam kondisi seperti ini tidak ada arus electron mengalir, atau Arus reverse = 0A Gambar 1.12 Pembawa minoritas 13

D. Aktifitas Pembelajaran

1. Selama proses pembelajaran, Anda hendaknya mendiskripsikanbagaimana proses pembentukan semikonduktor type P dan semikonduktor type N, bagaimana elektron bebas terbentuk dan bagaimana terjadinya hole. 2. Perhatikan proses pembuatan atau bagaimana sebuah diode bisa dibentuk. 3. Untuk menambah wawasan dan informasi anda tentang junction P-N, semikonduktor type-P, semikonduktor type-N,akses salah satu publikasi di website atau animasi yang berkaitan tentang proses tersebut yang ada di youtube misalnya: https:www.youtube.comwatch?v=JBtEckh3L9Q

E. LatihanTugas

1. Jelaskan perbedaan antara konduktor, isolator dan semikonduktor beserta contohnya? 2. Jelaskan perbedaan pergerakan elektron dan hole pada Kristal semikonduktor akibat dari pemanasan dan akibat dari medan listrik? 3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan dopping pada bahan semikonduktor? 4. Bagaimana semikonduktor type N dibuat? 5. Bagaimana pula semikonduktor type P dibuat? 6. Jelaskan terjadinya tegangan barrier pada junction P-N, dan berapakah besarnya tegangan barrier untuk silicon dan germanium? 7. Jelaskan susunan dan sifat dari hubungan forward dan riverse? 14

F. Rangkuman

 Semua bahan memiliki daya hantar yang berbeda. Berdasarkan daya hantarnya, maka bahan dibedakan menjadi:  Isolator bahan penyekat, yang tidak manghantarkan arus listrik  Konduktor bahan penghantar, yang dapat menghantarkan arus listrik  Semi konduktor bahan yang bersifat antara penghantar dan penyekat  Bila sebuah elektron bebas pada kristal silikon yang memiliki valensi empat dipanaskan, maka salah satu elektron akan lepas dari ikatannya dan akan menjadi elektron bebas karena meninggalkan lubang hole. Lubang tersebut akan diisi oleh elektron bebas lain yang lepas dari ikatan atom silikon.  Semikonduktor type N bisa dibuat dengan cara dopping atom pentavalent arsen, posfor. Atom silikon yang bervalensi empat di- dopping dengan atom arsen yang bervalensi lima , maka akan menghasilkan sebuah elektron bebas bermuatan negatif.  Semikonduktor type P bisa dibuat dengan cara dopping atom trivalent Aluminum,gallium, indium. Atom silikon yang bervalensi empat di- dopping dengan atom indium yang bervalensi tiga akan menghasilkan sebuah hole bebas bermuatan positif. 15

G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut

1. Umpan Balik Setelah mempelajari kegiatan pembelajaran ini, periksa penguasaan pengetahuan dan keterampilan anda menggunakan daftar periksa di bawah ini: No Indikator Ya Tidak Bukti 1. Menyebutkan bahan konduktor, isolator dan semikonduktor beserta sifatnya 2. Menyebutkan bahan yang di gunakan untuk dopping semionduktor type N Menyebutkan bahan yang di gunakan untuk dopping semionduktor type P 3. Menjelaskan bagaimana semikonduktor type N dibentuk 4. Menjelaskan bagaimana semikonduktor type P dibentuk 5. Menjelaskan bagaimana sebuah Dioda dibentuk 2. Tindak Lanjut a. Buat rencana pengembangan dan implementasi praktikum sesuai standar di lingkungan laboratorium kerja anda. b. Apakah anda mengimplementasikan rencana tindak lanjut ini sendiri atau berkelompok?  sendiri  berkelompok – silahkan tulis nama anggota kelompok yang lain dalam tabel di bawah. No: Nama anggota kelompok lainnya tidak termasuk diri anda c. Pikirkan suatu situasi atau kondisi di dalam bengkellaboratorium anda yang mungkin dapat anda ubah atau tingkatkan dengan mengimplementasikan sebuah rencana tindak lanjut. ……………………………………………………………………………… 16 ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… d. Apakah judul rencana tindak lanjut anda? ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… e. Apakah manfaathasil dari rencana aksi tindak lanjut anda tersebut? ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… f. Uraikan bagaimana rencana tindak lanjut anda memenuhi kriteria SMART Spesifik Dapat diukur Dapat dicapai Relevan RentangKetepatan Waktu 17

H. Kunci Jawaban

1. Isolator adalah sifat bahan penyekat, yang tidak manghantarkan arus

listrik, Konduktor adalah sifat bahan yang dapat menghantarkan arus listrik, sedangkan Semi konduktor adalah bahan yang bersifat antara penghantar dan penyekat. 2. Perbedaan pergerakan elektron dan hole pada Kristal semikonduktor akibat dari pemanasan adalah tidak terarah sedangkan akibat dari medan listrik arahnya elektron dari arah negative ke positif 3. Dopping adalah memasukkan atom asing pada bahan semikonduktor, sehingga menghasilkan bahan semikonduktor typepositif atau negatif 4. Semikonduktor type N bisa dibuat dengan cara dopping atom pentavalent arsen, posfor. Atom silikon yang bervalensi empat di- dopping dengan atom arsen yang bervalensi lima , maka akan menghasilkan sebuah elektron bebas bermuatan negatif 5. Semikonduktor type P bisa dibuat dengan cara dopping atom trivalent Aluminum,gallium, indium. Atom silikon yang bervalensi empat di- dopping dengan atom indium yang bervalensi tiga akan menghasilkan sebuah hole bebas bermuatan positif. 6. Susunan forward adalah jika semikonduktor type P dihubungkan ke kutub positi dari baterai dan type N ke kutub negatip pembawa arus mayoritas yang dominan. Sedangkan arah riverse jika semikonduktor type N dihubungkan ke kutub positi dari baterai dan type P ke kutub negatip dengan sifat dari hubungan riverse dan pembawa minoritas hamper tidak ada arus yang bisa lewat