PRINSIP KERJA TRAFO

Prinsip kerja trafo mungkin menjadi pertanyaan besar bagi teman-teman yang masih asing dengan komponen elektronika. Namun pada dasarnya selain resistor, kapasitor, dioda, IC, trafo merupakan salah satu komponen dasar dalam elektronika. Sebelum melanjutkan membaca artikel ini sekiranya anda dapat membatu kami untuk mengkilik gambar disamping.

Apa itu TRAFO?

Pada ilmu elektronika trafo terogolong pada komponen aktif di mana komponen aktif akan berfungsi pada saat dialiri oleh arus listrik. Di dalam penggunaannya trafo berfungsi sebagai pengatur arus dan tegangan (menaikkan atau menurunkan arus dan tegangan) berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. 

Transformator diibaratkan sebagai sebuah jantung dalam transisi tegangan listrik. Penggunaan dari transformator sudah sangat sering kita rasakan dalam berbagai aktivitas sehari-hari yang kita lakukan. Namun mungkin hanya sebagian diantara kita yang mengerti tentang cara kerja transformator . Tidakah kalian tahu bahwa dalam sebuah transformator terdapat dua hukum yang bekerja yaitu hukum induksi faraday dan hukum Lorenz dalam menyalurkan daya. Kedua hukum ini bekerja bersamaan dalam sebuah transformator.

Gambar 1. Fluks pada transformator

Secara sederhana prinsip kerja transformator adalah seperti perputaran tegangan arus bolak balik (AC). Lebih detailnya tentang prinsip kerja ini adalah ketika lilitan primer dihubungkan dengan tegangan arus bolak balik maka menimbulkan perubahan arus listrik pada lilitan primer yang mempengaruhi medan magnet. Medan magnet yang telah berubah ini semakin diperkuat dengan adanya inti besi dan inti besi tersebut menghantarkannya ke lilitan sekunder. Hal ini akan mengakibatkan timbulnya GGL induksi pada masing-masing ujung lilitan sekunder. Efek dari peristiwa ini dinamakan induktansi timbal balik (mutual inductance). Prinsip kerja ini sama dengan induksi elektromagnetik dimana kesamaan ini adalah terdapat penghubung magnetik diantara sisi primer dan sisi sekunder.

Seperti yang telah dipaparkan sebelumnya pada paragraf pertama bahwa terdapat dua prinsip hukum dalam sebuah cara kerja transformator yaitu hukum induksi faraday dan hukum Lorenz. Dalam hukum induksi faraday menjelaskan bahwa gaya listrik melalui garis lengkung yang tertutup berbanding lurus dengan perubahan persatuan waktu dimana arus induksi dilingkari oleh lengkungan itu. Sedangkan hukum Lorentz menjelaskan bahwasanya arus bolak balik yang beredar mengelilingi inti besi berakibat pada berubahnya inti besi tersebut menjadi magnet. Kemudian apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu lilitan, maka lilitan tersebut akan mempunyai perbedaan tegangan pada kedua ujung lilitannya. Dari kedua hukum ini dapat disimpulkan bahwa baik hukum induksi faraday maupun hukum Lorenz diterapkan dalam bagaimana transformator bekerja.

Kerugian dalam Transformator

1. Kerugian kopling. Kerugian yang terjadi karena kopling primer-sekunder tidak sempurna, sehingga tidak semua fluks magnet yang diinduksikan primer memotong lilitan sekunder. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan secara berlapis-lapis antara primer dan sekunder.
2. Kerugian kapasitas liar. Kerugian yang disebabkan oleh kapasitas liar yang terdapat pada lilitan-lilitan transformator. Kerugian ini sangat memengaruhi efisiensi transformator untuk frekuensi tinggi. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan primer dan sekunder secara semi-acak (bank winding)
3. Kerugian histeresis. Kerugian yang terjadi ketika arus primer AC berbalik arah. Disebabkan karena inti transformator tidak dapat mengubah arah fluks magnetnya dengan seketika. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggunakan material inti reluktansi rendah.
4. Kerugian efek kulit. Sebagaimana konduktor lain yang dialiri arus bolak-balik, arus cenderung untuk mengalir pada permukaan konduktor. Hal ini memperbesar kerugian kapasitas dan juga menambah resistansi relatif lilitan. Kerugian ini dapat dikurang dengan menggunakan kawat Litz, yaitu kawat yang terdiri dari beberapa kawat kecil yang saling terisolasi. Untuk frekuensi radio digunakan kawat geronggong atau lembaran tipis tembaga sebagai ganti kawat biasa.
5. Kerugian arus Eddy. Kerugian yang disebabkan oleh ggl masukan yang menimbulkan arus dalam inti magnet yang melawan perubahan fluks magnet yang membangkitkan ggl. Karena adanya fluks magnet yang berubah-ubah, terjadi olakan fluks magnet pada material inti. Kerugian ini berkurang kalau digunakan inti berlapis-lapis.

Sekian penjelasan singkat mengenai prinsip kerja transformator. Semoga apa yang kami telah paparkan dalam artikel di atas dapat menjadi referensi buat teman-teman sekalian.

Referensi:

https://id.wikipedia.org/wiki/Transformator

http://komponenelektronika.biz/cara-kerja-transformator.html

*Yang ingin menjadikan artikel ini sebagai rujukan untuk artikel blog pribadi anda, sekiranya alamat blog kami anda cantumkan dalam artikel anda*

Read More »

Add Comment

Unknown Elektronika

SEJARAH PENEMUAN OVEN MICROWAVE

Oven Microwave__ Bagi kalangan juru masak (koki) ataupun ibu rumah tangga yang telah tersentuh oleh teknologi moderen pasti tahu tentang oven microwave. Jika berbicara mengenai oven tentunya kita akanberbicara soal masakan namun pada artikel ini kita tidak akan membahas hal tersebut. Pada artikel ini kami akan membahas mengnai sejarah penemuan oven microwave itu sendiri. Sebelum melanjutkan kegiatan membaca anda, bantu kami untuk klik gambar di samping.

Pada era yang serba moderen ini, terkadang kita lupuk dari kenyataan bahwa sebenarnya kita lagi di kendalika oleh teknologi. Parahnya lagi, sebagian besar masyarakat indonesia  tidak peduli akan hal itu. Setidaknya kita tahu tentang sejarah penemuan-penemuan benda tersebut untuk lebih menghargai orang yang telah menemukannya terutama "oven microwave". 

Kita tahu bahwa oven microwave merupakan alat yang berfungsi untuk memasak atau memanaskan masakan. Mungkin dapat dibayangkan fungsi rice cooker dan kompor yang digabung menjadi satu. Namun terdapat perbedaan besar dalam prinsi kerja antara oven microwave dengan kedua alat tersebut sacara fisika. Jika kompor dan rice cooker menggunakan panas kemudian menguapkannya namun pada oven microwave digunakan panjang gelombang tertentu untuk memasak makanan. 

)* Baca artikel tentang prinsip kerja oven microwave di sini

Sejarah 

Oven microwave merupakan sebuah alat elektronik yang digunakan unuk memasak, namun dalan sejarahnya oven microwave ditemukan secara tidak sengaja oleh seorang insinyur yang bernama Percy Lebaron. Pada saat melakukan uji coba sebuah mesin baru di sebuah daerah Rayhaton, Percy Spencer menumukan sebuah gejala yang menyimpang terjadi pada sebuah permen yang ada di saku celanyanya. Gejala tersebut menbuat Percy bertanya-tanya tentang penyebab permen yang ada pada sakunya itu meleleh. 

Setelah mengetahui penyebab terjadinya gejala tersebut Percy  segera melakukan percobaan dan uji coba. Dalam ujicobanya Percy menggunakan bahan makanan jagung dan uji coba kedua menggunakan telur. Setelah berhasil merancang alat tersebut, Percy kemudian menggunakannya untuk memasak dan mematenkan penemuannya itu dengan menamainya "Radarange".

Namun, hak paten alat ini dipendah tangankan kepada Raytheon selaku tempat Percy bekerja dan menemukan alat tersebut. Di tangan Raytheon-lah oven microwave mulai di publikasikan.

Read More »

Add Comment

Unknown Alat Ukur, Elektronika

SEMIKONDUKTOR SAMBUNGAN P-N

Pada bahan semikonduktor yang kita ketahui pada pembahasan sebelumnya. Terdapat dua buah jenis semikonduktor ekstrinsik yaitu semikonduktor ekstrinsik tipe N dan tipe P. Keduanya telah dijelaskan pada artikel sebelumnya mengapa dikatakan tipe N dan tipe P. Sebelum melanjutkan kegiatan membaca anda, bantu kami untuk klik gambar di samping. 

Pertanyaan yang kemudian muncul adalah jika kedua bahan semikonduktor ini disambungkan maka apa yang akan terjadi. Biasanya, pada device-device elektronik yang menggunakan bahan semikonduktor sebagai bahan penyusunnya terdapat beberapa sambungan. Misalkan pada dioda dan transistor.

Ketika semikonduktor tipe n disambungkan secara tepat dengan semikonduktor  tipe p, maka permukaan singgungnya (kontak) disebut semikonduktor sambungan p-n. Kebanyakan piranti semikonduktor terdiri dari satu atau lebih semikonduktor sambungan p-n. Semikonduktor Sambungan p-n tersebut merupakan hal yang sangat penting karena efek suatu unsur kendalu untuk piranti semikonduktor. Pemahaman yang mantap mengenai pembentukan dan sifat-sifat sambungan pn merupakan dasar untuk menguasai piranti semikonduktor. Pembentukan semikonduktro sambungan p-n. Dalam praktek yang sebenarnya, sifat-sifat khas dari semikonduktor sambungan p-n tidak akan kelihatan jelas jika balok tipe p hanya ditempelkan pada balok tipe n. Ternyata semikondutor sambungan p-n difabrikasi dengan tehnik tertentu. Satu cara yang umum untuk membuat semikonduktor sambungan p-n disebut alloying. Pada cara ini. Balok kecil dari indium (impuritas trivalen) ditempatkan pada lapisan germanium tipe n dan selanjutnya sisten itu dipanasi hingga suhu sekitar 500 C. Indium itu dan sebagian germanium meleleh untuk membentuk kubangan kecil dari lelehan campuran germanium-indium. Kemudian suhuditurunkan dan kubangan mulai memadat. Di bawah kondisi yang tepat, atom-atom impuritas indium akan mengatur diri di dalam lapisan germanium untuk membentuk

kristal tunggal. Penambahan indium akan mengatasi kelebihan elektron di dalam germanium tipe n sampai sedemikian luas hingga terbentuk daerah tipe p. Ketika proses itu terus berlangsung, campuan leburan tersisa menjadi makin bertambah gemuk dengan indium. Ketika seluruh germanium telah mengendap kembali, maka bahan tersisa muncul sebagai tombol (gundukan) indium yang dibekukan pada permukaan luar dari bagian yang dikristalkan. Tombol ini berperan sebagai landasan untuk menyoldir kakinya. Perhatikan ilustrasi urutan alloying itu pada gambar berikut. 

Sifat-sifat Sambungan p-n 

Untuk menjelaskan sifat-sifat semikonduktor sambungan p-n, pikirkan dua tipe bahan, masingmasing tipe p dan tipe n seperti pada gambar berikut. Bahan sebelah kiri adalah semikonduktor tipe p yang memiliki ion akseptor negatif (atom impuritas akseptor kekurangan satu elektron dan menjadi ion negatif) dan lubang bermuatan positif. Bahan sebelah kanan adalah semikonduktor tipe n dengan ion donor positif (atom impuritas donor menyumbangkan satu elektron kepada kristal dan menjadi ion positif) dan elektron bebas. 

Sekarang, anggap kedua keping di atas diperlakukan untuk membentuk semikonduktor sambungan p-n. Pikirkan bahwa bahan tipe n mempunyai konsentrasi elektron bebas yang tinggi sedangkan bahan tipe p memiliki konsentrasi lubang yang tinggi. Karena itu pada sambungan terjadi kecenderungan elektron bebas berdifusi ke sisi p dan lubang ke sisi n. 

Ketika elektron bebas bergerak menyeberang sambungan dari tipe n ke tipe p, maka ion donor positif terbuka yaitu bahwa mereka diambil elektron bebasnya. Sehingga muatan positif terbentuk pada sisi n dari persambungan. Pada saat yang sama, lubang bebas menyeberangi persambungan dan membuka ion akseptor negatif dengan pengisian di dalam lubang. Karena itu muatan negatif bersih terbentuk pada sisi p dari persambungan. Ketika ion-ion donor dan akseptor dalam jumlah yang cukup telah terbuka, maka difusi selanjutnya dicegah. Ini disebabkan karena muatan positif pada sisi n menolak lubang yang menyeberang dari tipe p ke tipe n dan muatan negatif pada sisi p menolah elektron

bebas masuk dari tipe n ke tipe p. Kemudian terbentuk penghalang yang melawan gerakan pembawa muatan selanjutnya yakni lubang dan elektron. Penghalang ini disebut penghalang potensial atau penghalang persambungan Vo. Penghalang potensial itu dalam orde 0,1 volt atau 0,3 volt. Diagram di atas menunjukkan distribusi potensial. Jelas dari diagram bahwa penghalang potensial Vo yang terjadi akan memunculkan medan listrik. Medan ini mencegah penyeberangan daerah penghalang masing-masing pembawa mayoritas. Selanjutnya dapat dikatakan bahwa di luar penghalang pada sisi persambungan bahan tersebut adalah netral. Hanya di dalam penghalang ada muatan positif pada sisi n dan muatan negatif pada sisi p. Daerah ini disebut sebagai lapisan pengosongan. Disebut demikian karena pembawa muatan yang mudah bergerak (elektron bebas dan lubang) telah dikosongkan di daerah ini.

Pemasangan Tegangan Menyilang Sambungan p-n 

Suatu beda potensial yang menyilang semikonduktor sambungan p-n dapat dilakukan dengan dua cara, sebutlah dengan bias (panjar) maju dan bias (panjar) mundur. Ketika tegangan luar dikenakan pada persambungan dalam arah yang menghilangkan penghalang potensial yang memungkinkan arus mengalir disebut bias maju (forward bias). Untuk memasang bias maju, hubungkan terminal positif baterei ke tipe p dan terminal negatif ke tipe n. Pemasangan potensial maju ini membangun medan listrik yang bekerja melawan medan penghalang potensial. Sehingga medan resultan diperlemah dan tinggi penghalang pada persambungan menjadi berkurang. Untuk tegangan potensial penghalang yang sangat  kecil (0,1 volt hingga 0,3 volt), maka tegangan maju kecil telah cukup untuk menghilangkan secara total penghalang itu. Ketika penghalang potensial hilang oleh tegangan maju, maka resistansi persambungan menjadi hampir nol dan lintasan resistansi rendah terbentuk pada seluruh rangkaian. Sehingga arus mengalir dalam rangkaian tersebut. Ini disebut sebagai arus maju. Dengan bias maju pada persambungan p-n, hal-hal berikut sangat berharga untuk diperhatikan :

a. Penghalang potensial diperkecil dan pada sutau tegangan maju (0,1 volt hingga 0,3  volt), maka penghalang tersebut hilang sama sekali. 

b. Persambungan memberikan resistansi rendah (disebut resistansi maju, R) untuk aliran

arus. 

c. Arus yang mengalir dalam rangkaian itu terkait dengan terbentuknya lintasan resistansi rendah. Besar dari arus tersebut bergantung pada tegangan maju yang dikenakan.  Sebagai ilustrasi pemasangan bias maju, maka perhatikan gambar berikut. 

Kesimpulan. Dari penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa dengan bias mundur pada persambungan, maka terbentuk lintasan resistansi tinggi sehingga tidak terjadi aliran arus. Sebaliknya, dengan bias maju pada persambungan, maka terbentuklah lintasan resistansi rendah sehingga arus mengalir dalam rangkaian.

Baca Juga : Pengertian Higs Bosson

Aliran Arus dalam Sambungan p-n yang Dikenai Bias Maju 

Sekarang akan kita lihat bagaimana aliran arus yang menyeberangi sambungan p-n ketika dipasang bias maju. Di bawah pengaruh tegangan maju, maka elektron-elektron bebas pada tipe n bergerak menuju persambungan meninggalkan atom-atom bermuatan positif (ingat bahwa terminal negatif baterei dihubungkan dengan tipe n, sehingga menolak elektron bebas dalam tipe n menuju persambungan). Tetapi banyak elektron yang datang dari terminal negatif baterei dan masuk daerah n untuk mengambil tempattempat

mereka. Ketika elektron-elektron bebas itu mencapai persambungan, mereka menjadi elektron-elektron valensi (lubang ada dalam ikatan kovalen., ketika elektron bebas berkombinasi dengan lubang maka ia menjadi elektron valensi). Sebagai elektron valensi, mereka bergerak melalui lubang-lubang di daerah p. Elektron valensi bergerak ke kiri dalam daerah p yang ekivalen dengan lubang yang bergerak ke kanan. Ketika elektronvalensi mencapai ujung kiri kristal, mereka mengalir ke dalam terminal positif baterei. Perhatikan elustrasi pada gambar berikut.

Mekanisme aliran arus pada sambungan p-n yang dikenai bias maju dapat dirangkum

seperti berikut :

a. Elektron bebas dari termunal negatif terus menerus mengalir ke dalam daerah n  sedangkan elektron bebas pada daerah n bergerak menuju persambungan.

b. Elektron-elektron itu menjalar melalui daerah n sebagai elektron bebas, yaitu arus  pada daerah n oleh elektron bebas.

c. Ketika elektron-elektron ini mencapai persambungan mereka berkombinasi dengan  lubang dan menjadi elektron valensi.

d. Elektron-elektron itu menjalar melalui daerah p sebagai elektron valensi, yaitu bahwa  arus pada daerah p oleh lubang. 

e. Ketika elektron-elektron valensi ini mencapai ujung kiri kristal, maka mereka mengalir ke dalam terminal positif baterei. 

Berdasarkan hal-hal yang telah dikemukakan di atas, dapat disimpulkan bahwa dalam daerah n, arus dibawa oleh elektron bebas. Sedangkan dalam daerah p, arus dibawa oleh lubang. Tetapi dalam kawat sambungan di luar, arus dibawa oleh elektron.

Watak Volt-Ampere pada Sambungan p-n 

Watak Volt-Ampere atau V-I dari semikonduktor sambungan p-n (juga disebut dioda kristal atau dioda semikonduktor) merupakan kurva antara tegangan yang menyilang pada sambungan dan arus rangkaian itu. Biasanya, tegangan diambil sepanjang sumbu-x dan arus sepanjang sumbu-y. Gambar berikut memperlihatkan susunan rangkaian untuk menentukan watak V-I dari sambungan p-n. R merupakan resistor pembatas arus yang mencegah arus maju melebihi nilai yang diperbolehkan. 

Watak V-I tersebut dapat dipelajari melalui tiga bagian, sebutlah tegangan luar nol, bias 

maju, dan bias mundur.

a. Tegangan luar nol. Ketika tegangan luar nol, yakni rangkaian terbuka pada K, penghalang potensial pada persambungan tidak mengijinkan arus mengalir. Sehingga arus ranglaian nol dan ditunjukkan oleh titik O. 

b. Bias maju. Dengan bias maju pada persambungan p-n, yakni tipe p dihubungkan dengan terminal positif dan tipe n dihubungkan dengan terminal negatif, maka potensial penghalang ditiadakan. Pada suatu harga tegangan maju (0,7 volt untuk Si dan 0,3 volt untuk Ge), maka potensial penghalang itu seluruhnya dihilangkan dan arus mulai mengalir di dalam rangkaian. Dari keadaan ini makin maju, maka arus meningkat dengan kenaikan tegangan maju. Kemudian, kenaikan kurva OB diperoleh dengan pemberian bias maju. Dari watak bias maju ini terlihat bahwa yang pertama (daerah OA), arus meningkat dengan sangat lambat dan kurva tidak linier. Ini disebabkan karena tegangan yang dikenakan digunakan untuk mengatasi penghalang potensial. Tetapi ketika tegangan luar melebihi tegangan penghalang potensial, maka semikonduktor sambungan p-n berkelakuan seperti konduktor biasa. Karenanya arus meningkat sangat tajam dengan kenaikan tegangan luar (daerah AB pada kurva). Pada daerah ini kurva watak hampir linier. 

c. Bias Mundur. Dengan bias mundur pada sambungan p-n, yaitu tipe p dihubungkan  dengan terminal negatif dan tipe n dihubungkan dengan terminal positif, penghalang potensial pada persambungan meningkat. Karena itu resistansi persambungan menjadi sangat tinggi dan secara praktis tidak ada arus yang mengalir melalui rangkaian itu.  Tetapi dalam praktek, arus yang sangat kecil (dalam orde mA) mengalir di dalam rangkaian dengan bias mundur seperti ditunjukkan pada watak mundur (balik). Ini disebut sebagai arus mundur (balik) yang terkait dengan pembawa minoritas. Perlu diingat bahwa ada beberapa elektron bebas pada bahan tipe p dan beberapa lubang pada bahan tipe n. Elektron bebas pada tipe p dan lubang pada tipe n yang tidak diinginkan ini disebut pembawa minoritas. Sebagaimana ditunjukkan pada gambar berikut, pada pembawa minoritas ini, bias balik yang dikenakan nampak sebagai bias maju. Karena itu arus kecil mengalir dalam arah balik. Arus balik meningkat terhadap tegangan balik tetapi secara umum dapat diabaikan ketika mengabaikan kisaran tegangan kerja yang berlebihan. 

Jika tegangan balik dinaikkan secara kontinyu, energi kinetik elektron (pembawa minoritas) menjadi cukup tinggi untuk mengeluarkan elektron-elektron dari atom-atom semikonduktor. Pada tahap terjadi kedadalan (breakdown) di persambungan, yang ditunjukkan adanya kenaikan yang mendadak dari arus balik dan resistansinya jatuh secara mendadak pada daerah penghalang. Keadaan ini dapat merusak persambungan secara permanen. Perlu diingat bahwa arus maju yang melewati sambungan p-n terkait dengan pembawa mayoritas yang dihasilkan oleh impuritas. Tetapi arus balik terkait dengan pembawa minoritas yang dihasilkan berkenaan dengan kerusakan beberapa ikatan kovalen pada suhu kamar.

Read More »

Add Comment

Unknown Elektronika, Semikonduktor

MUATAN PADA SEMIKONDUTOR TIPE N DAN TIPE P

Pada pembahasan mengenai material/bahan Semikonduktor sebelumnya diketahui bahwa bahan semikonduktor dibagi menjadi dua yaitu semikonduktor instrinsik dan semikonduktor ekstrinsik. Sebelum melanjutkan kegiatan membaca anda, bantu kami untuk klik gambar di samping.  Pada bahan semikonduktor khususnya semikonduktor ekstrinsik juga dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu tipe P dan tipe N. 

Pada artikel sebelumnya yang membahas mengenai Tipe P dan tipe N telah dijelaskan bahwa pembagian bahasan semikonduktor instrinsik menjadi tipe P dan tipe N berdasarkan atom doping yang diberikan kepada atom semikonduktor instrinsik. Pemberian ini bertujuan untuk meningkatkan energi gep yang dimiliki oleh bahan semikonduktor yang akan kita buat. Penambahan aggregat/unsur lain pada bahan semikonduktor instrinsik membut kita dapat mengenali bahan semikondutor ekstrinsik tersebut, apakah tipe N atau tipe P.

Pada pembahsan mengenai Muatan Pada Semikonduktor Tipe N dan Tipe P ini akan membahs mengenai bagaimana muatan-muatan yang terkandung di dalam bahan semikonduktor tipe P dan tipe N.

Seperti yang telah dibahas, dalam semikonduktor tipe n, konduksi arus terkait dengan kelebihan elektron, sedangkan dalam semikonduktor tipe p konduksi itu terkait dengan lubang. Pembaca berfikir bahwa bahan tipe n mempunyai muatan bersih negatif dan pada tipe p muatan bersihnya positif. Tetapi kesimpulan tersebut salah. Benar bahwa pada semikonduktor tipe n mempunyai kelebihan elektron, tetapi kelebihan elektron ini diberikan oleh atom-atom impuritas donor yang setiap atomnya secara elektrik netral. Ketika atom impuritas ditambahkan, istilah ‘kelebihan elektron’ mengacu pada kelebihan berkenaan dengan jumlah elektron yang diperlukan untuk memenuhi ikatan kovalen dalam kristal semikonduktor. Kelebihan elektron itu merupakan elektron bebas dan menaikkan konduktivitas semikonduktor tersebut. Keadaan yang  berkenaan dengan semikonduktor tipe p adalah sama. Dapat disimpulkan bahwa semikonduktor tipe n sama bagusnya dengan semikonduktor tipe p yang secara elektrik netral.

Pembawa Mayoritas dan Minoritas 

Seperti telah dibicarakan berkanaan dengan efek impuritas, bahan tipe n mempunyai sejumlah besar elektron bebas, sedangkan bahan tipe p memiliki sejumlah besar lubang. Tetapi harus diingat bahwa pada suhu kamar, beberapa ikatan kovalen rusak, selanjutnya dalam jumlah yang sama dibebaskan elektron dan lubang. Pada bahan tipe n memiliki bagian pasangan elektron-lubang (dihasilkan karena rusaknya ikatan pada suhu kamar) tetapi selain itu memiliki sejumlah besar elektron bebas berkenaan dengan efek impuritas. Impuritas ini menyebabkan elektron bebas tidak terkait dengan lubang. Akibatnya, bahan tipe n mempunyai sejumlah besar elektron bebas dan sejumlah kecil lubang. Elektron bebas dalam hal ini dipikirkan sebagai pembawa mayoritas -karena bagian besar arus dalam bahan tipe n adalah akibat aliran elektron bebas- dan lubang merupakan pembawa minoritas. Analogi untuk bahan tipe p, jumlah lubang melebihi elektron bebas. Karenanya lubang merupakan pembawa mayoritas dan elektron bebas merupakan pembawa minoritas. Perhatikan ilustrasi pada gambar berikut.

Read More »

Add Comment

Unknown Elektronika, Semikonduktor

SEMIKONDUKTOR TIPE P

Bahan semikonduktor ekstrinsik yang telah kita bahas sebelumnya telah menyinggung tentang semikonduktor ekstrinsik tipe N dan tipe P. Pada kesempatan ini kita akan membahas mengenai semikonduktor tipe P. Sebelum melanjutkan kegiatan membaca anda, bantu kami untuk klik gambar di samping. 

Ketika sejumlah kecil impuritas trivalen ditambahkan pada semikonduktor murni, itu disebut semikonduktor tipe p. Penambahan impuritas trivalen menyediakan sejumlah besar lubang dalam semikonduktor itu. Contoh khas dari impuritas trivalen adalah gallium dan indium. Impuritas tersebut akan menghasilkan semikonduktor tipe p yang dikenal sebagai impuritas ekseptor karena lubang yang dihasilkan dapat enerima elektron. Untuk menjelaskan pembentukan semikonduktor tipe p, pikirkan suatu kristal germanium murni. Ketika sejumlah kecil impuritas trivalen seperti gallium ditambahkan pada kristal germanium, maka akan dijumpai sejumlah lubang di dalam kristal tersebut. Alasannya sederhana. Gallium merupakan trivalen yang atomnya memiliki tiga elektron valensi. Setiap atom gallium menetap di dalam kristal germanium hanya memiliki tiga elektron dalam ikatan kovalen yang dapat dibentuk. Karena tiga elektron valensi atom gallium hanya dapat membentuk tiga ikatan kovalen dengan atom germanium. Dalam ikatan kovalen ke empat hanya atom germanium yang menyumbangkan satu elektron valensi sedangkan etom gallium tidak memiliki elektron valensi untuk menyumbangkan seperti tiga elektron valensi yang telah diajak kerja sama dalam ikatan kovalen dengan atomatom germanium tetangganya. Dengan kata lain ikatan ke empat tidak lengkap karena kekurangan satu elektron. Kehilangan elektron ini dinamakan lubang (hole). Oleh karena itu, untuk setiap atom gallium yang ditambahkan, satu lubang akan tercipta. Sejumlah kecil gallium akan menyediakan jutaan lubang.

Penjelasan semikonduktor tipe p berdasarkan konsep pita energi adalah sebagai berikut. Penambahan impuritas trivalen telah menghasilkan sejumlah lubang. Tetapi ada sedikit elektron dalam pita konduksi yang terkait dengan energi termal dalam suhu kamar. Tetapi lubang-lubang tersebut jauh lebih besar dari elektron dalam pita konduksi. Berkaitan dengan kelebihan lubang terhadap elektron bebas maka bahan itu disebut semikonduktor tipe p (p berarti positif).

Konduktivitas tipe p. Konduksi arus pada semikonduktor tipe p terutama karena lubang yang bermuatan positif sehingga disebut sebagai konduktivitas tipe lubang atau tipe p. Untuk memahami konduktivitas tipe p, maka perhatikanlah gambar berikut. Ketika beda potensial dikenakan pada semikonduktor tipe p (lubang yang disumbangkan impuritas) akan bergeser dari ikatan kovalen yang satu ke yang lain. Karena lubang bermuatan positif, maka ia akan diarahkan menuju terminal negatif dan akan menimbulkan seperti yang telah dikenal sebagai arus lubang. Perlu dicacat pada konduktivitas tipe p bahwa elektron-elektron valensi bergerak dari satu ikatan kovalen ke yang lain tidak seperti pada tipe n di mana konduksi arus disebabkan oleh elektron bebas. 

Read More »

Add Comment

Unknown Elektronika, Semikonduktor

SEMIKONDUKTOR TIPE N

Pada pembahasan mengenai bahan semikonduktor ekstrinsik telah disinggung bahwa terdapat dua jenis bahan semikonduktor ekstrinsik yaitu semikonduktor tipe N dan tipe P. Sebelum melanjutkan kegiatan membaca anda, bantu kami untuk klik gambar di samping. Pada bahan semikonduktor instrinsik sangat dipengaruhi oleh jenis atom donornya. Pada semikonduktor instrinsik diketahui bahwa golongan 4A merupakan golongan yang memiliki jumlah elektron dan proton yang hampir sama sehingga digolongkan menjadi bahan semikonduktor instrinsik (silikon, gemanium, dll). 

Semikonduktor Tipe N ini merupakan penggabungan antara atom unsur golongan 4A dengan unsur pada golongan II dan III sehingga membentuk senyawa baru dalam bentuk semikonduktor. Bahan semikonduktor tipe N merupakan bahan semikonduktor yang mayoritas pembawa elektron.

Konsentrasi pengotoran ini sangat kecil, dengan perbandingan atom pengotor (asing) dengan atom asli berkisar antara 1 : 100 juta sampai dengan 1 : 1 juta   Tujuan ini adalah agar bahan kaya akan satu jenis pembawamuatan saja (Elektron bebas saja atau hole saja) dan untuk memperbesar daya hantar listrik.   

Semikonduktor tipe N ialah semikonduktor eksintrik, yang diperoleh dari semikonduktor intrinsik yang dikotori dengan atom asing yang bervalensi 5 seperti As, Pb, P.   Karena perbandingan atom pengotor dengan atom asli sangat kecil, maka setiap atom pengotor (asing) dikelilingi oleh atom-atom asli. Elektron valensi yang ke 5 dari atom pengotor tidak terikat dalam ikatan kovalen sehingga menjadi elektron bebas. Dengan demikian pada bahan ini jumlah elektron bebas akan meningkat sesuai jumlah atom pengotornya sehingga elektron bebas menjadi pembawa muatan mayoritas dan hole (yang terbentuk akibat suhu) menjadi pembawa muatan minoritas. Karena pembawa muatan mayoritasnya adalah  elektron bebas, sedang elektron bebas bermuatan negatif, maka semikonduktor yang terbentuk diberi nama semi konduktor tipe N. dalam hal ini N kependekan dari kata Negatif, yakni jenis muatan mayoritasnya. Jadi tidak berarti bahwa semikonduktor ini bermuatan negatif. Semikonduktor ini tetap netral.   Karena atom pengotor memberikan kelebihan elektron-elektron dalam ikatan kovalen, maka disebut donor (atom donor). Setelah donor memberikan kelebihan elektronnya, maka akan menjadi ion positif. 

Keadaan ikatan dan pita tenaga semikonduktor tipe N  Jika konsentrasi elektron bebas pada semikonduktor tipe N ini dinyatakan dengan Nn sedang konsentrasi holenya dinyatakan dengan Pn dan konsentrasi atom donor dinyatakan dengan Nd maka berlaku : 

         

Menurut hukum massa aksi hasil kali konsentrasi pembawa  muatan positif dengan pembawa muatan negatif dalam keseimbangan termal merupakan suatu tetapan yang tidak bergantung pada donor dan

aseptor yang besarnya N2^2. Maka berdasarkan hukum ini berlaku:

Daya hantar jenis listriknya dapat dicari dari hubungan sebagai berikut :  

Read More »

Add Comment

Unknown Elektronika, Semikonduktor

BAHAN SEMIKONDUKTOR EKSTRINSIK

Bahan semikonduktor yang kini kita ketahui terbagi menjadi dua yaitu instinsik dan ekstrinsik. Untuk lebih jelasnya silahkan baca artikel tentang Bahan semikonduktor serta Bahan semikonduktor Instrinsik. Sebelum melanjutkan kegiatan membaca anda, bantu kami untuk klik gambar di samping. Pada bahan semikonduktor lebih dalam lagi kita akan membahasnya karena melihat pengaplikasian dari ilmu ini sangat luas. Penggunaan bahan semikonduktor sangat banyak digunakan dalam device-device elektronik yang kini sedang anda gunakan. seperti komponen elektronika Transitor dll.

Pokok pembahasan kita kali ini terkait mengenai bahan semikonduktor ekstrinsik yang merupakan kebalikan dari instrinsik. Agar lebih jelasnya Kita langsung saja ke pokok pembahasan.

Semikonduktor intrinsik mempunyai kemampuan konduksi arus kecil pada suhu kamar. Untuk menjadi berguna sebagai piranti elektronik, bahan semikonduktor murni harus diubah sedemikian hingga secara signifikan menaikkan sifat konduksinya. Ini dicapai dengan menambahkan sedikit impuritas (ketakmurnian) yang sesuai ke dalam semikonduktor itu. Ini kemudian disebut semikonduktor ekstrinsik atau tak murni. 

Proses penambahan impuritas ke dalam semikonduktor dikenal sebagai doping. Jumlah dan jenis impuritas itu dikendalikan dengan teliti selama pengolahan semikonduktor intrinsik. Pada umumnya 10^8 atom semikonduktor dengan satu atom impuritas yang ditambahkan.

Maksud penambahan impuritas adalah untuk menaikkan jumlah elektron bebas atau  lubang dalam kristal semikonduktor. Jika impuritas pentavalen (memiliki 5 elektron valensi) ditambahkan ke dalam semikonduktor, maka dihasilkan sejumlah besar elektron bebas di dalam semikonduktor itu. Dengan kata lain, penambahan impuritas trivalen (memiliki 3 elektron valensi) menciptakan sejumlah lubang dalam kristal semikonduktor. Tergantung pada jenis impuritas yang ditambahkan, semikonduktor ekstrinsik dikelompokkan ke dalam  (a) semikonduktor tipe n  dan  (b) semikonduktor tipe p.

Pada dasarnya bahan semikonduktor ekstrinsik merupakan semikonduktor yang tak murni di mana diketahui bahwa Bahan semikonduktor instrinsik atau bahan semikonduktor murni berada pada golongan 4 di tabel periodik. Ketakmurnian bahan semikondukto ekstrinsik yang dimaksudkan adalah ketika bahan semikonduktor instrinsik didoping atau diberi atom tambahan dari golongan lain kecuali golongan 1 dan 8. 

Pencampuran antara bahan semikonduktor instrinsik dengan unsur lainnya dilakukan untuk membuat senyawa yang meimilki energi gep tertentu.

Pertanyaan yang kemudian muncul adalah Bagaimana Cara atau proses Doping Tersebut?

Read More »

Add Comment

Unknown Elektronika, Semikonduktor

PRINSIP KERJA ARUS HOLE PADA SEMIKONDUKTOR

Pada artikel Pengaruh suhu pada semikonduktor telah dijelaskan bahwa selain suhu yang memberi efek pada konduktivitas semikonduktor juga terdapat pengaruh atau sumbangsi dari Hole/lubang.  Sebelum melanjutkan kegiatan membaca anda, bantu kami untuk klik gambar di samping. Dalam materi fisika yang berbicara tentang bahan semikonduktor tentunya Hole tidak terlalu asing lagi bagi teman-teman. Berikut merupakan penjelasan prinsip kerja arus hole pada Semikonduktor.

Arus Lubang /hole

Pada suhu kamar, beberapa ikatan kovalen dalam semikonduktor murni patah dan mengakibatkan elektron bebas. Di bawah pengaruh medan listrik, elektron bebas ini menimbulkan arus listrik. Pada saat yang sama arus lain -arus lubang- juga mengalir di dalam semikonduktor. Ketika ikatan kovalen patah karena energi termal, pelepasan satu elektron meninggalkan satu lowongan, yaitu kehilangan elektron dalam ikatan kovalen. Kehilangan elektron ini disebut lubang (hole) yang bekerja sebagai muatan positif (lubang bekerja sebagai muatan yang sebenarnya meskipun tidak ada muatan secara fisik). Untuk satu elektron yang dibuat bebas, akan tercipta satu lubang. Oleh karena itu, energi termal menciptakan pasangan lubang-elektron, dan terjadi banyak lubang ketika banyak elektron

bebas terjadi.  Perhatikan illustrasi berikut.

Lubang menunjukkan kehilangan elektron. Anggap elektron valensi pada L menjadi elektron bebas karena energi termal. Ini menciptakan lubang dalam ikatan kovalen di L. Lubang tersebut merupakan pusat kekuatan terhadap tarikan elektron (ada kecenderungan kuat dari kristal semikonduktor untuk membentuk ikatan kovalen, sehingga lubang menarik elektron dari atom tetangganya). Elektron valensi (misalkan di M) dari ikatan kovalen dekatnya datang mengisi lubang di L itu. Hal ini menciptakan lubang di M. Elektron valensi lain (misalkan di N) meninggalkan ikatannya untuk mengisi lubang pada M, yang kemudian menciptakan lubang di N. Lubang yang bermuatan positif bergerak dari L ke N menuju terminal negatif dari penyedia daya. Hal ini menimbulkan arus lubang. Perlu diingat bahwa arus lubang terkait dengan gerakan elektron valensi dari satu ikatan kovalen ke ikatan yang lain (tidak seperti arus biasanya yang merupakan elektron bebas). Alasan dasar timbulnya arus ini adalah kehadiran lubang dalam ikatan kovalen. Oleh karena itu akan lebih tepat jika dianggap bahwa arus tersebut sebagai gerakan  lubang-lubang. Deskripsi pita energi. Arus lubang dapat diterangkan dengan baik menggunakan konsep pita energi. Anggap karena energi termal sebuah elektron meninggalkan pita valensi untuk masuk ke dalam pita konduksi. Hal ini akan meninggalkan kekosongan di L. Perhatikan illustrasi pada gambar berikut.

Sekarang elektron valensi pada M datang mengisi lubang pada L. Hasilnya adalah lubang menghilang dari L dan muncul di M. Selanjutnya, elektron valensi pada N bergerak menuju lubang di M. Konsekuensinya, lubang tercipta di N. Jelas bahwa elektron valensi bergerak sepanjang lintasan PNML sedangkan lubang bergerak pada arah yang berlawanan sepanjang lintasan LMNP.

Prinsip kerja arus hole pada semikonduktor singkatnya adalah perpindahan elektron yang mengakibatkan terjadinya kekosongan atau hole ini yang mengakibatkan adanya energi listrik yang ditimbulkan ketika bahan semikonduktor dikenai energi melebihi energi Gep-nya.

Read More »

Add Comment

Unknown Elektronika, Fisika Modern