Lompat ke konten
Home » Teknik Elektro » Pengaruh Penggabungan Bahan Semihantar Jenis-n dan Jenis-p

Pengaruh Penggabungan Bahan Semihantar Jenis-n dan Jenis-p

  • oleh

Apabila bahan jenis-p dan jenis-n disambung akan terjadi sambungan p-n atau diode. Elektronn dari bahan jenis-n akan berdifusi (bergerak kian-kemari sambil bergeser) melintasi sambungan menuju bahan jenis-p; sebaliknya lubang dari bahan jems-p akan berdifusi melewati sambungan menuju daerah-n sampai terjadi suatu keseimbangan bila elektron maupun lubang tidak lagi berdifusi ke wilayah seberang sambungan.

Sebagian pasangan elektron-lubang yang berdekatan mengadakan rekombinasi, sehingga di wilayah sambungan akan terjadi pengosongan muatan; dan wilayah kekosongan (depletion region) menjadi pemisah sisi p dan n terdapat perbedaan potensial antara kedua sisi daerah kosong tersebut. Potensial yang terjadi disebut potensial penghalang (barrier potential); yang menghalangi proses rekombinasi lebih lanjut.

Dalam keadaan seimbang ini di wilayah p di dekat sambungan terjadi penumpukan lubang yang kepadatannya semakin menurun bila semakin jauh dan sambungan. Masing-masing muatan tersebut menjadi pembawa minoritas. Besar potensial penghalang ini sedikit lebih rendah dari celah tenaga.

Apabila diode p-n diberi prasikap maju dari luar, maka tambahan electron/lubang akan berusaha menembus wilayah penghalang; memperkecil potensial penghalang. Bila tegangan kuat yang diterapkan mampu mengatasi potensial penghalang, maka electron/lubang akan mengadakan rekombinasi dan menghasilkan arus elektrik. Proses rekombinasi ini melepaskan tenaga yang sebelumnya diserap elektron.

Gambar model sambungan p-n tampak pada Gambar 3.3. Uraian Iebih mendalam mengenai mekanisme arus elektrik di dalam diode p-n terdapat di buku- buku teks Elektronika Dasar. Di sini segera akan dibahas terpancarnya cahaya pada diode yang khusus dibuat menjadi LED.

Gambar Model sambungan p-n

Proses rekombinasi yang terjadi ada dua macam, yaitu: yang menghasilkan radiasi  cahaya  dan  proses  yang  tidak  menghasilkan  radiasi  cahaya (nonradiative process), yaitu dalam bentuk panas. Dalam pembicaraan LED, tekanan diberikan pada proses yang menghasilkan radiasi cahaya.

Ada dua proses rekombinasi dari satu bidang energi ke bidang energi lain, yaitu: rekombinasi langsung dan rekombinasi taklangsung. Proses rekombinasi langsung adalah proses yang terjadi antara elektron yang berada pada bagian b atas bidang valensi secara dibawah bidang hantaran dengan lubang pada aras bagian ngsung. Tenaga foton akan sama dengan tenaga celah

bidangnya. Proses rekombinasi jenis ini sebagian besar terjadi pada bahan celah bidang langsung, misalnya pada GaAs (direct band-gap material). Pada bahan celah bidang langsung ini, momentum elektron pada bidang hantaran sama dengan momentum   lubang   yang  berada  pada  bidang   valensi. 

Karena  itu  kemungkinan terjadinya rekombinasi yang menghasilkan foton cukup tinggi. Proses rekombinasi tak langsung dapat terjadi karena pada bahan semihantar tertentu momentum elektron pada  bidang   hantaran   dan  lubang   valensi  tidak   sama.  

Hal  ini mengakibatkan kemungkinan proses rekomedasi yang menghasilkan cahaya menjadi kecil karena terlibatnya proses lain yang menghasilkan/menyerap foton penyeimbang dalam menjaga kekekalan momentum.  Karena diperlukannya momentum  penyeimbang ini, maka pesat dan efisiensi pr ses radiatif menjadi rendah. Aras tenaga tempat terjadi keseimbangan momentum disebut aras perangkap (aras antara). Frekuensi cahaya yang dihasilkan sebanding dengan tenaga celah bidang dikurangi tenaga yang digunakan untuk membentuk bidang perangkap. Bahan semihantar yang mempunyai proses rekombinasi jenis ini disebut bahan celah bidang taklangsung. Model proses rekombinasi pada bidang sambungan p-n tampak pada Gambar dibawah

Gambar : Model rekombinasi langsung dan tak langsung

Efisiensi radiatif bahan jenis ini dapat ditingkatkan dengan membu semihantar dengan atom unsur lain tertentu, sehingga terbentuk bidanguhi bahan perangkap tersebut.

Aras bidang perangkap keadaan normalnya adalah netral namun menimbulkan potensi lokal yang cenderung menarik elektron. Bidang ini disebut juga bidang isoelektrik. Pada bahan jenis-p elektron injeksi mula-mula terperangkap dalam bidang ini, kemudian beralih berekombinasi. dari bidang perangkap ke bidang valensi yang selanjutnya

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.