Semikonduktor dan Dioda

Nama : Hanindita Nubawa Jati
NIM : I0321048
Kelas B, Teknik Industri UNS

Semikonduktor

Contoh penerapan semikonduktor

Deskripsi

Semikonduktor merupakan suatu bahan dengan tingkat konduktivitas listrik berada di antara isolator dan konduktor listrik. Bahan ini terdiri dari 4 buah elektron valensi. Jenis bahan semikondutor yang sering digunakan adalah silikon, karbon, dan germanium. Suatu semikonduktor memiliki sifat sebagai isolator jika tidak diberi arus listrik dengan metode dan nilai besaran arus tertentu. Namun pada keadaan tertentu (temperatur, arus listrik, tata cara dan persyaratan), semikonduktor dapat berfungsi sebagai konduktor, misalnya sebagai penguat arus, penguat tegangan serta penguat daya. Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronika, karena tingkat konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa disebut pendonor elektron).

Dalam semikonduktor, elektron akan menempati tingkat energi mulai dari yang rendah terlebih dahulu. Pita terakhir yang diisi oleh elektron disebut pita valensi. Jumlah tingkat energi setelah pita valensi disebut pita konduksi. Jarak antara tingkat energi terendah di pita konduksi dan tertinggi di pita valensi disebut celah pita. Pada silikon, celah pita tersebut memiliki nilai 1,1 eV.

Bahan semikonduktor yang terdiri dari sejumlah unsur yang sama disebut semikonduktor intrinsik. Semikonduktor intrinsik memiliki sifat kelistrikan bermacam-macam yang sesuai dengan suhu tertentu. Pada penerapannya, jumlah muatan pembawa dapat dirancang dengan cara selain merubah suhu. Cara tersebut adalah dengan melakukan doping pada semikonduktor intrinsik. Semikonduktor intrinsik yang telah dilakukan doping disebut semikonduktor ekstrinsik.

Jenis Semikonduktor

1. Semikonduktor tipe P adalah semikonduktor yang memiliki jumlah elektron yang sangat sedikit.    Material pembuatan semikonduktor tipe P merupakan campuran atom germanium dan indium atau atom-atom lain yang memiliki 3 elektron valensi. Semikonduktor tipe P bermuatan positif karena indium memiliki lebih sedikit elektron dibandingkan dengan germanium.
2. Semikonduktor Tipe N merupakan semikonduktor dengan jumlah elektron yang sangat banyak. Material pembuatan semikonduktor tipe N merupakan campuran atom germanium dan atom . Semikonduktor tipe N bermuatan negatif karena atom fosfor memiliki lebih banyak elektron dibandingkan dengan germanium.

Kegunaan Semikonduktor

1. Silikon (Si) berfungsi sebagai Dioda, transistor, dan IC
2. Germanium (Ge) berfungsi sebagai Dioda
3. Arsenida Gallium (GaAs) berfungsi sebagai Transistor frekuensi tinggi dan laser
4. Indium Phospor (In P) berfungsi sebagai filter Infra merah
5. Gallium Phosphor (Ga P) berfungsi sebagai Dioda penerang

Dioda

Gambar dioda, sumber : Kelas PLC

Deskripsi

Dioda adalah komponen elektronika yang dibuat dari material semikonduktor. Pada umumnya, dioda hanya terdiri dari dua jenis semikonduktor tipe N dan P dengan satu buah persimpangan PN. Dioda merupakan suatu komponen aktif dua kutub yang pada umumnya memiliki sifat semikonduktor yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah dan menghambat arus dari arah sebaliknya. Dioda dapat disamakan sebagai fungsi katup dalam bidang elektronika. Salah satu komponen inti elektronika ini sebenarnya tidak menunjukkan karakteristik kesearahan yang sempurna, melainkan mempunyai karakteristik hubungan arus dan tegangan kompleks yang tidak linier. Hal itu juga sering bergantung pada teknologi atau bahan yang digunakan serta parameter penggunaan dioda itu sendiri.

Jenis-Jenis Dioda

Berikut ini merupakan jenis-jenis dioda.

Dioda Normal

Dioda Normal merupakan dioda standar yang paling umum digunakan karena biasanya digunakan sebagai penyearah pada power supply. Dioda ini juga dikenal dengan nama PN Junction Diode.

Dioda Bridge

Dioda Bridge adalah dioda yang terdiri dari 4 dioda normal yang digunakan sebagai penyearah gelombang penuh dalam suatu rangkaian power supply. Dengan menggunakan dioda ini, kita tidak perlu lagi merangkai 4 buah dioda normal menjadi rangkaian penyearah tegangan AC ke tegangan DC karena sudah dikemas oleh produsen dioda menjadi 1 komponen dioda saja.

Dioda Zener

Dioda Zener adalah jenis dioda yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi di rangkaian reverse bias. Karakteristik dioda ini adalah dapat melewatkan arus listrik pada kondisi reverse bias apabila tegangan mencapai titik tegangan breakdown-nya.  Namun pada saat forward bias, dioda ini dapat menghantarkan arus listrik seperti dioda normal.

Dioda LED

Dioda LED atau Light Emitting Diode adalah jenis dioda yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberi forward bias. Dioda LED dapat memancarkan warna merah, jingga, kuning, biru, hijau dan putih tergantung pada panjang gelombang dan jenis senyawa semikonduktor yang digunakan dioda tersebut.

Dioda Foto

Dioda Foto merupakan jenis dioda yang dapat mengubah energi cahaya menjadi arus listrik. Dioda ini sering digunakan untuk sensor yang dapat mendeteksi cahaya seperti sensor pada kamera, sensor penghitung kendaraan, alat scan barcode, dan peralatan medis.

Dioda Laser

Dioda Laser merupakan jenis dioda yang bisa menghasilkan radiasi yang dapat dilihat oleh mata dan spektrum inframerah ketika dialiri arus listrik. Dioda ini sering digunakan pada perangkat Laser pointer, Scanner Barcode, Alat ukur jarak, dan Printer laser.

Dioda Varactor

Dioda Varactor merupakan jenis dioda yang memiliki sifat kapasitas yang berubah-ubah sesuai dengan tegangan yang diberikan. Dioda ini sering digunakan pada rangkaian yang berkaitan dengan frekuensi seperti osilator, TV Tuner, dan Radio Tuner.

Dioda Tunnel

Dioda Tunnel merupakan jenis dioda yang dapat beroperasi pada kecepatan yang sangat tinggi dan dapat berfungsi dengan baik pada gelombang mikro. Dioda ini biasa digunakan pada rangkaian pendeteksi frekuensi dan konverter.

Dioda Schottky

Dioda Schottky adalah jenis dioda dengan tegangan maju yang lebih rendah dari dioda normal. Pada arus rendah, tegangan jatuh bisa berkisar diantara 0,15V sampai dengan 0,4V. Tegangan tersebut lebih rendah dari dioda normal bermaterial silikon yang memerlukan 0,6V. Dioda ini sering digunakan pada aplikasi rectifier, clamping, dan juga aplikasi RF.