UNTUK Dioda Persimpangan P-N dibentuk dengan doping satu sisi sepotong silikon dengan dopan tipe-P (Boran) dan sisi lainnya dengan dopan tipe-N (fosfor). Ge dapat digunakan sebagai pengganti Silikon. Dioda persimpangan P-N adalah perangkat dua terminal. Ini adalah konstruksi dasar dari dioda sambungan P-N. Ini adalah salah satu perangkat semikonduktor paling sederhana karena memungkinkan arus mengalir hanya dalam satu arah. Dioda tidak berperilaku linier terhadap tegangan yang diberikan, dan memiliki hubungan V-I eksponensial.

Apa itu Dioda Persimpangan P-N?

Dioda persimpangan P-N adalah sepotong silikon yang memiliki dua terminal. Salah satu terminal didoping dengan material tipe-P dan yang lainnya dengan material tipe-N. Persimpangan P-N adalah elemen dasar untuk dioda semikonduktor. Dioda semikonduktor memfasilitasi aliran elektron sepenuhnya dalam satu arah saja - yang merupakan fungsi utama dioda semikonduktor. Itu juga bisa digunakan sebagai Rectifier.

Persimpangan P-N

Teori PN Junction Diode

Ada dua wilayah operasi: tipe-P dan tipe-N. Dan berdasarkan tegangan yang diberikan, ada tiga kemungkinan kondisi 'bias' untuk P-N Junction Diode, yaitu sebagai berikut:

Nol Bias - Tidak ada tegangan eksternal yang diterapkan ke dioda sambungan PN.
Teruskan Bias - Potensial tegangan dihubungkan secara positif ke terminal tipe-P dan negatif ke terminal tipe-N dioda.
Membalikkan Bias - Potensial tegangan dihubungkan secara negatif ke terminal tipe-P dan secara positif ke terminal tipe-N dari Dioda.

Kondisi Nol Bias

Dalam hal ini, tidak ada tegangan eksternal yang diterapkan ke dioda persimpangan P-N dan oleh karena itu, elektron berdifusi ke sisi-P dan secara bersamaan lubang berdifusi menuju sisi-N melalui persimpangan, dan kemudian bergabung satu sama lain. Karena medan listrik ini dihasilkan oleh pembawa muatan ini. Medan listrik menentang difusi lebih lanjut dari pembawa muatan sehingga tidak ada pergerakan di daerah tengah. Wilayah ini dikenal sebagai lebar penipisan atau muatan ruang.

Kondisi yang tidak memihak

Teruskan Bias

Dalam kondisi bias maju, terminal negatif aki dihubungkan ke material tipe-N dan terminal positif baterai terhubung ke material P-Type. Hubungan ini juga disebut memberikan tegangan positif. Elektron dari daerah-N melintasi persimpangan dan memasuki daerah-P. Karena gaya tarik yang dihasilkan di daerah-P elektron tertarik dan bergerak menuju terminal positif. Secara bersamaan, lubang tertarik ke terminal negatif baterai. Dengan pergerakan elektron dan arus lubang mengalir. Pada kondisi ini, lebar daerah penipisan semakin berkurang karena berkurangnya jumlah ion positif dan ion negatif.

Kondisi Forward Bias

Karakteristik V-I

Dengan memasok tegangan positif, elektron mendapatkan energi yang cukup untuk mengatasi penghalang potensial (lapisan penipisan) dan melintasi persimpangan dan hal yang sama juga terjadi dengan lubang. Jumlah energi yang dibutuhkan oleh elektron dan lubang untuk melintasi persimpangan sama dengan potensial penghalang 0,3 V untuk Ge dan 0,7 V untuk Si, 1,2V untuk GaAs. Ini juga dikenal sebagai Penurunan tegangan. Penurunan tegangan dioda terjadi karena hambatan internal. Ini dapat diamati pada grafik di bawah ini.

Karakteristik V-I bias maju

Membalikkan Bias

Pada kondisi bias maju, terminal negatif aki dihubungkan dengan material tipe-N dan terminal positif aki dihubungkan dengan material tipe-P. Hubungan ini juga dikenal sebagai pemberian tegangan positif. Oleh karena itu, medan listrik karena tegangan dan lapisan deplesi berada dalam arah yang sama. Ini membuat medan listrik lebih kuat dari sebelumnya. Karena medan listrik yang kuat ini, elektron dan lubang membutuhkan lebih banyak energi untuk melintasi persimpangan sehingga tidak dapat berdifusi ke daerah yang berlawanan. Oleh karena itu, tidak ada aliran arus karena kurangnya pergerakan elektron dan lubang.

Deplesi layer dalam kondisi Reverse Biased

Elektron dari semikonduktor tipe-N ditarik ke terminal positif dan lubang dari semikonduktor tipe-P tertarik ke terminal negatif. Hal ini menyebabkan pengurangan jumlah elektron pada tipe-N dan lubang pada tipe-P. Selain itu, ion positif dibuat di wilayah tipe-N dan ion negatif dibuat di wilayah tipe-P.

Diagram sirkuit untuk bias terbalik

Oleh karena itu, lebar lapisan penipisan bertambah karena bertambahnya jumlah ion positif dan negatif.

Karakteristik V-I

Karena energi panas dalam pembawa minoritas kristal diproduksi. Pembawa minoritas berarti lubang pada material tipe-N dan elektron pada material tipe-P. Pembawa minoritas ini adalah elektron dan lubang yang didorong masing-masing menuju persimpangan P-N oleh terminal negatif dan terminal positif. Karena pergerakan pembawa minoritas, arus yang mengalir sangat sedikit, yaitu dalam kisaran nano Ampere (untuk silikon). Arus ini disebut arus saturasi balik. Kejenuhan artinya setelah mencapai nilai maksimumnya tercapai keadaan tunak dimana nilai arus tetap sama dengan kenaikan tegangan.

Besarnya arus balik adalah dari urutan nano-ampere untuk perangkat silikon. Ketika tegangan balik dinaikkan melebihi batas, maka arus balik meningkat secara drastis. Tegangan khusus ini yang menyebabkan perubahan drastis pada arus balik disebut tegangan rusaknya balik. Kerusakan dioda terjadi oleh dua mekanisme: kerusakan Avalanche dan kerusakan Zener.

I = IS [exp (qV / kT) -1]
K - Konstanta Boltzmann
T - Suhu persimpangan (K)
(kT / q) Suhu kamar = 0,026V

Biasanya IS adalah arus yang sangat kecil kira-kira di 10-17 …… 10-13A

Oleh karena itu, dapat ditulis sebagai

I = IS [exp (V / 0,026) -1]

Grafik Karakteristik V-I untuk Reverse Bias

Aplikasi Dioda PN junction

Dioda persimpangan P-N memiliki banyak aplikasi.

Dioda persimpangan P-N dalam konfigurasi bias-balik peka terhadap cahaya dari kisaran antara 400nm hingga 1000nm, yang mencakup cahaya TERLIHAT. Oleh karena itu, dapat digunakan sebagai fotodioda.
Itu juga bisa digunakan sebagai sel surya.
Kondisi bias maju persimpangan P-N digunakan di semua Aplikasi pencahayaan LED .
Tegangan yang melintasi persimpangan P-N bias digunakan untuk membuat Sensor Suhu , dan tegangan referensi.
Ini digunakan di banyak sirkuit ' penyearah , varactors untuk osilator yang dikendalikan tegangan .

Karakteristik V-I dari Dioda persimpangan P-N

Grafik akan diubah untuk berbeda bahan semikonduktor digunakan dalam pembangunan dioda persimpangan P-N. Diagram di bawah ini menggambarkan perubahan tersebut.

Perbandingan dengan Silicon, Germanium, dan Gallium Arsinide

Perbandingan dengan Silicon, Germanium, dan Gallium Arsenide

“masalah dan solusi analisis rangkaian dioda ”

Ini semua tentang Teori dioda P-N Junction , prinsip kerja dan penerapannya. Kami percaya bahwa informasi yang diberikan dalam artikel ini bermanfaat bagi Anda untuk lebih memahami konsep ini. Selanjutnya, untuk pertanyaan apa pun tentang artikel ini atau bantuan apa pun dalam menerapkan proyek listrik dan elektronik, Anda dapat mendekati kami dengan berkomentar di bagian komentar di bawah. Ini pertanyaan untuk Anda - Apa aplikasi utama dioda sambungan P-N?

Kredit Foto: