P-N Junction
Junction (persambungan) adalah daerah tempat tipe-P dan tipe-N disambung. Dioda junction adalah nama lain untuk kristal P-N. Pada gambar 1 di bawah ini ditunjukkan simbol dioda dan dioda junction tanpa bias tegangan. Sisi P mempunyai banyak hole dan sisi N banyak elektron pita konduksi .
Gambar 1 . Simbol Dioda dan Junction Dioda
Lapisan pengosongan
Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan kosong (depletion layer). Di daerah tersebut terdapat keseimbangan antara hole dan elektron.Pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron, sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas.
Elektron pada sisi N cenderung berdifusi ke segala arah, beberapa elektron berdifusi melewati junction. Setiap kali elektron berdifusi melalui juction
akan menciptakan sepasang ion.Tanda positif berwarna merah menandakan
ion positif dan tanda negatif berwarna merah menandakan ion negatif.
Tiap pasang ion positif dan ion negatif pada gambar 2 disebut dipole. Penciptaan dipole berarti satu elektron pita konduksi dan satu hole telah dikeluarkan dari sirkulasi. Jika terbentuk sejumlah dipole, daerah dekat junction dikosongkan dari muatan-muatan , daerah kosong ini disebut dengan daerah /lapisan pengosongan yang lebarnya 0,5 µm.
Gambar 2. Dipole pada P-N Junction
Tegangan barrier ( rintangan )
Pembangkitan tegangan barrier bergantung pada suhu junction, suhu yang lebih tinggi menciptakan banyak pasangan elektron dan hole, sehingga aliran pembawa minoritas melewati juction bertambah. Pada suhu 25°C Potensial Barier pada dioda germanium (Ge)= 0,3 V dan dioda silikon (Si ) = 0,7 V.Potensial barrier tersebut berkurang 2,5 mV untuk setiap kenaikan 1 derajat Celcius.
Bias Pada P-N Junction. |
|
BIAS PADA LAPISAN P-N
Forward bias pada lapisan P-N
Gambar
ilustrasi di bawah menunjukkan sambungan PN.Terminal negatif
sumber/batery dihubungkan dengan bahan tipe-N dan terminal positif
dihubungkan dengan bahan tipe-P, atau tegangan potensial sisi P lebih
besar dari sisi N sehingga elektron dari sisi N akan bergerak untuk
mengisi hole di sisi P. Kalau elektron mengisi hole disisi P, akan
terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran
hole dari P menuju N. Kalau mengunakan terminologi arus listrik,
dikatakan terjadi arus listrik dari sisi P ke sisi N. Bias ini disebut
bias maju (foward )
Reverse bias pada lapisan P-N
Pada
sambungan reverse bias terminal negatif sumber/battery dihubungkan
dengan bahan tipe-P dan terminal positif dihubungkan dengan bahan
tipe-N. Pada kondisi ini hole dan elektron bergerak menuju ke
ujung-ujung kristal (menjauhi junction), dimana elektron akan
meninggalkan ion positif dan hole akan meninggalkan ion negatif oleh
sebab itu lapisan pengosongan akan bertambah lebar.Makin besar bias
makin lebar pula lapisan pengosongan , oleh karena itu arus listrik
sulit/tidak bisa mengalir dari sisi P ke N.Bias ini disebut bias balik
(reverse )
Transistor Bipolar |
|
Transistor Junction
Transistor merupakan dua dioda dengan dua persambungan ( bi junction
).Dilihat dari susunan materialnya ada dua jenis transistor, yaitu
transistor PNP dan NPN. Ujung-ujung terminal transistor masing-masing
disebut emitor, basis dan kolektor. Pada simbol transistor basis selalu
berada di tengah di antara emitor dan kolektor. Transistor ini disebut
transistor bipolar, karena struktur dan prinsip kerjanya bergantung
pada perpindahan elektron dari kutub negatif mengisi kekurangan elektron
(hole) ke kutub positif.
Fungsi utama pembuatan transistor adalah sebagai penguat (amplifier). Karena sifatnya, transistor ini dapat digunakan dalam keperluan lain, misalnya sebagai suatu saklar elektronis.
Susunan fisik transistor merupakan sambungan dari bahan semikonduktor tipe P dan tipe N, seperti digambarkan pada gambar 1.
Gambar 1. Susunan fisik transistor
Gambar
rangkaian pengganti transistor identik dengan dua buah dioda yang
dipasang saling bertolak belakang seperti terlihat pada gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian pengganti transistor
Ada dua macam jenis transistor, yaitu jenis PNP dan NPN yang simbolnya diperlihatkan pada gambar 3.
Gambar 3. Simbol transistor
Contoh bentuk-bentuk fisik transistor bipolar
Gambar 4 Bentuk-bentuk fisik transistor bipolar
|
Pembiasan pada Transistor NPN
Transistor bipolar memiliki dua junction yaitu junction Emitor – Basis dan Junction Basis-Kolektor.
Seperti pada dioda, arus listrik akan mengalir jika material P diberi
bias positif, yaitu jika tegangan pada material P lebih positif dari
material N. Pada gambar ilustrasi transistor NPN berikut ini, junction basis-emiter diberi bias positif (forward bias) sedangkan basis-kolektor mendapat bias negatif (reverse bias).
Karena basis-emiter mendapat bias foward
seperti pada dioda, elektron mengalir dari emiter menuju basis.
Kolektor pada rangkaian ini lebih positif sebab mendapat tegangan
positif. Karena kolektor
ini lebih positif, aliran elektron bergerak menuju kutub + battery .
Bila tidak ada kolektor, seluruh aliran elektron akan menuju basis,
seperti pada dioda. Karena lebar basis yang sangat tipis, maka hanya
sebagian kecil elektron yang dapat bergabung dengan hole yang
ada pada basis. Sebagian besar elektron akan menembus lapisan basis
menuju kolektor. Inilah alasannya mengapa jika dua dioda digabungkan
tidak dapat menjadi sebuah transistor.Persyaratannya adalah lebar basis
harus sangat tipis sehingga dapat ditembus oleh elektron.
Jika tegangan basis-emitor dibalik (reverse bias), tidak akan terjadi aliran elektron dari emitor menuju kolektor. Jika basis – emitor diberi bias maju (forward bias),
maka elektron pada emitor akan mengalir menuju kolektor dan besarnya
sebanding dengan besar arus bias basis yang diberikan. Dengan demikian
ternyata, arus basis mengatur banyaknya elektron yang mengalir dari
emitor menuju kolektor. Ini yang dinamakan efek penguatan transistor,
karena arus basis yang kecil menghasilkan arus emitor-kolektor yang
lebih besar. Istilah amplifier (penguatan) menjadi kurang
tepat, karena dengan penjelasan tersebut sebenarnya yang terjadi bukan
penguatan, melainkan arus yang lebih kecil mengontrol aliran arus yang
lebih besar. Juga dapat dijelaskan bahwa basis mengatur, membuka dan
menutup aliran arus emiter-kolektor sehingga berfungsi sebagai saklar (switch on/off). | |
|
Pembiasan Pada Transistor PNP
Pada
transistor PNP, fenomena yang sama dapat dijelaskan dengan memberikan
bias seperti pada gambar berikut. Dalam hal ini yang disebut perpindahan
arus adalah arus hole. Karena emitor-basis mendapat bias foward maka seperti pada dioda, hole
mengalir dari emitor menuju basis. Kolektor pada rangkaian ini lebih
negatif sebab mendapat tegangan negatif. Karena kolektor ini lebih
negatif, aliran hole bergerak menuju kutub negatif battery ini. Bila tidak ada kolektor, seluruh aliran hole akan menuju basis seperti pada dioda. Tetapi karena lebar basis yang sangat tipis, hanya sebagian kecil hole
yang dapat bergabung dengan elektron yang ada pada basis. Sebagian
besar akan menembus lapisan basis menuju kolektor. Inilah alasannya
mengapa jika dua dioda digabungkan tidak dapat menjadi sebuah
transistor. Persyaratannya adalah lebar basis harus sangat tipis
sehingga dapat dilalui oleh hole.
| | |
|
Komentar
Posting Komentar