JUNCTION PN

Gambar Struktur Dioda

DEFINISI JUNCTIONJunction (pertemuan) di mana tipe-p dan tipe-n bertemu

DIODA TANPA BIAS(THE UNBIASED DIODE)Sisi p mempunyai banyak hole dan sisi n banyak elektron pita valensiTanpa bias berarti tidak ada tegangan luar dikenakan padanya

Elektron pada sisi n cenderung untuk berdifusi (tersebar) ke segala arah. Beberapa berdifusi melewati junction. Segera setelah memasuki daerah p, elektron akan jatuh ke dalam hole. Jika ini terjadi hole lenyap dan elektron pita konduksi menjadi elektron valensi

FIGURE 1-18 Formation of the depletion region. The width of the depletion region is exaggerated for illustration purposes.

Elektron yang berdifusi melalui janction akan menciptakan sepasang ion. Ion tetap dalam struktur kristal karena ikatan kovalen dan tidak dapat berkeliling seperti elektron pita konduksi ataupun holeTiap pasang ion positif dan negatif disebut dipole.Jika terbentuk sejumlah dipole, daerah junction dikosongkan dari muatan-muatan yang bergerak. Daerah yang kosong muatan ini disebut lapisan pengosongan (depletion layer)

FIGURE 1-19 Energy diagrams illustrating the formation of the pn junction and depletion region.

Mengapa pita p sedikit lebih tinggi daripada pita n ?Sisi p mempunyai atom trivalent dengan muatan inti +3. Sebaliknya sisi n mempunyai atom pentavalent dengan muatan inti +5. Inti +3 menarik elektron lebih lemah dari pada inti +5. Oleh sebab itu, orbit atom trivalent (sisi p) sedikit lebih besar dari pada orbit pentavalent (sisin)

Jika elektron berdifusi melewati junction, ia mengisi hole atom trivalent. Kelebihan elektron akan mendorong orbit pita konduksi menjauhi atom trivalent. Oleh sebab itu setiap elektron yang datang ke daerah ini akan memerlukan energi yang lebih banyak dari sebelumnya untuk bergerak dalam orbit pita konduksi.Elektron tidak dapat mendaki bukit ini jika tidak menerima energi dari sumber luar

Forward BiasTerminal negatif sumber dihubungkan dengan bahan tipe-n, dan terminal positif dengan bahan tipe-p.

FIGURE 1-20 A diode connected for forward bias.

Apa yang terjadi dengan elektron?Setelah meninggalkan terminal negatif sumber, elektron mengalir ke ujung kanan kristal, ketika segerombolan besar elektron dalam daerah n bergerak menuju junction.Dekat junction ia bergabung dan menjadi elektron valensi. Sebagai elektron valensi, mereka dapat bergerak melalui hole dalam daerah p.Setelah meninggalakan ujung kiri kristal, ia mengalir ke dalam terminal positif sumber

FIGURE 1-21 A forward-biased diode showing the flow of majority carriers and the voltage due to the barrier potential across the depletion region.

FIGURE 1-22 The depletion region narrows and a voltage drop is produced across the pn junction when the diode is forward-biased.

Reverse BiasTerminal negatif sumber dihubungkan dengan bahan tipe-p, dan terminal positif dengan bahan tipe-n.

FIGURE 1-23 A diode connected for reverse bias.

Hole dan elektron bergerak menuju ujung-ujung kristal (menjauhi junction)Elektron melarikan diri meninggalkan ion positif dan hole pergi meninggalkan ion negatifHal ini menyebabkan lapisan penggosongan bertambah lebarHal ini menyebabkan arus mengalir dalam rangkaian luar yang disebut dengan arus transisi ( arus saturasi) menjadi nol setelah lapisan pengosongan berhenti melebar. Arus transisi berakhir hanya dalam beberapa nanodetik saja

FIGURE 1-24 The diode during the short transition time immediately after reverse-bias voltage is applied.

FIGURE 1-25 The extremely small reverse current in a reverse-biased diode is due to the minority carriers from thermally generated electron-hole pairs.

FIGURE 1-26 Forward-bias measurements show general changes in VF and IF as VBIAS is increased.

FIGURE 1-27 V-I characteristic curve for forward bias. Part (b) illustrates how the dynamic resistance rd decreases as you move up the curve (rd = ?VFI?IF).

FIGURE 1-28 V-I Karakteristik reverse-biased diode.

FIGURE 1-29 The complete V-I characteristic curve for a diode.

FIGURE 1-30 Temperature effect on the diode V-I characteristic. The 1 mA and 1A marks on the vertical axis are given as a basis for a relative comparison of the current scales.