SAMBUNGAN P-N SEMIKONDUKTOR

Dioda merupakan komponen listrik yang berfungsi sebagai penyearah arus, yang terbuat dari semikonduktor yang memanfaatkan sambungan p-n. Semikonduktor sambungan p-n merupakan semikonduktor yang menyambungkan jenis p (jenis yang mayoritas membawa hole) dengan sambungan tipe-p (jenis semikonduktor yang mayoritas membawa elektron).   Suatu semikonduktor dapat dibuat menjadi tipe-p atau n, tergantung dengan dopping yang dilakukan. Apabila semikonduktor didopping oleh hole, maka dikatakan bahwa semikonduktor adalah tipe-p, sedangkan semikonduktor yang didopping oleh elektron yang mayoritasnya maka disebut sebagai tipe-n. Hal ini,

Sambungan p-n, diperoleh melalui penyambungan tipe p dengan tipe n yang dilakukan dalam proses peleburan atau peleburan kristal. Karena semikonduktor sebagai pembawa mayoritas hole dan tipe n pembawa mayoritas elektron, jika disambungkan maka elektron akan berdifusi menembus daerah sambungan yang mengisi hole, seperti Gambar.1.  Akibatnya akan timbul polarisasi sehingga menghasilkan medan listrik yang menghambat gerakan elektron Gambar.2. Selain itu, polarisasi akan mengakibatkan timbulnya lapisan pengosongan. Lapisan pengosongan atau yang dikenal sebagai lapisan perintah yaitu daerah sambungan dari semikonduktor yang terbebas dari pembawa muatan. Lpisan ini, berfungsi sebagai penghalang gerak elektron untuk menembus daerah sambungan. Medan listrik yang timbul akan menghasilkan beda potensial (tegangan sambungan) yang menghalangi difusi elektron. Tegangan sambungan p-n untuk silikon adalah 0,6 volt sedngkan untuk germanium tipe p-n = 0,2 volt. 

Berarti bahwa semikonduktor tipe-n memiliki jumlah elektor bebas lebih banyak dibandingkan dengan jumlah hole dan sebaliknya untuk tipe-p jumlah hole lebih banyak dibandingkan dengan elektron. Oleh karena itu, semikonduktor tipe-n, disebut muatan negatif sebgai pembawa muatan mayoritas dan hole adalah pembawa muatan minoritas. Sebaliknya pada tipe p, elektron disebut sebagai pembawa muatan minoritas sedangkan hole sebgai pembawa muatan mayoritas.

                                          Gambar2

Gambar.2

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 )memiliki kelebihan elektron. Kelebihan elektron membentuk semikonduktor tipe-n. Semikonduktor tipe-n disebut juga donor yang siap melepaskan elektron.

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.

doping atom trivalen

Dioda PN

Jika dua tipe bahan semikonduktor dapat disambungan P-N (p-n junction) yang dikenal sebagai dioda. Pada pembuatannya memang material tipe P dan tipe N bukan disambung secara harpiah, melainkan dari satu bahan (monolitic) dengan memberi doping (impurity material) yang berbeda. Jika diberi tegangan maju

(forward bias), dimana tegangan sisi P lebih besar dari sisi N, elektron dengan mudah dapat mengalir dari sisi N mengisi kekosongan elektron (hole) di sisi P.

Sebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), dapat dipahami tidak ada elektron yang dapat mengalir dari sisi N mengisi hole di sisi P, karena tegangan potensial di sisi N lebih tinggi. Dioda akan hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga dipakai untuk aplikasi rangkaian penyearah (rectifier).

Dioda, Zener, LED, Varactor dan Varistor adalah beberapa komponen semikonduktor sambungan PN yang dibahas pada kolom khusus.