tugas kelompok fisika dasar 2 2012

20
Aplikasi Sifat Semikonduktor pada Light Emiting Dioda Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti dioda, transistor dan sebuah IC (integrated circuit ). Disebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini memang bukan konduktor mu rni. Bahan- bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak bebas. Sebenarnya atom tembaga dengan lambang kimia Cu memiliki inti 29 ion (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-). Sebanyak 28 elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang disebut nucleus. Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan elektronelektron ini. Satu buah elektron lagi y aitu elektron yang ke-29, berada pada orbit paling luar. Orbit terluar ini disebut pita valensi dan elektron yang berada pada pita ini dinamakan elektron valensi. Karena hanya ada satu elektron dan jaraknya 'jauh' dari nucleus, ikatannya tidaklah terlalu kuat. Hanya dengan energi yang sedikit saja elektron terluar ini mudah terlepas dari katannya. Ikatan atom tembaga : Pada suhu kamar, elektron tersebut dapat bebas bergerak atau berpindah-pindah dari satu nucleus ke nucleus lainnya. Jika diberi tegangan potensial listrik, elektron-elektron tersebut dengan mudah berpindah ke arah potensial yang sama. Phenomena ini yang dinamakan sebagai arus listrik. Isolator adalah atom y ang memiliki elektron valensi sebanyak 8 buah, dan dibutuhk an energi y ang besar untuk dapat melepaskan elektron- elektron ini. Dapat ditebak, semikonduktor adalah unsur yang susunan atomnya memiliki elektron valensi lebih dari 1 dan kurang dari 8. Tentu saja yang paling "s emikonduktor" adalah unsur yang atomnya memiliki 4 elektron valensi.

Upload: rizqi-pandu-sudarmawan

Post on 10-Feb-2018

225 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 1/20

Aplikasi Sifat Semikonduktor pada Light Emiting Dioda

Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti dioda, transistor

dan sebuah IC (integrated circuit ). Disebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini

memang bukan konduktor murni. Bahan- bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut

sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa,

sehingga elektronnya dapat bergerak bebas. Sebenarnya atom tembaga dengan lambang

kimia Cu memiliki inti 29 ion (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-). Sebanyak 28 elektron

menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang disebut nucleus. Dibutuhkan

energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan elektronelektron ini. Satu buah

elektron lagi yaitu elektron yang ke-29, berada pada orbit paling luar. Orbit terluar ini

disebut pita valensi dan elektron yang berada pada pita ini dinamakan elektron valensi.

Karena hanya ada satu elektron dan jaraknya 'jauh' dari nucleus, ikatannya tidaklah terlalu

kuat. Hanya dengan energi yang sedikit saja elektron terluar ini mudah terlepas dari katannya.

Ikatan atom tembaga :

Pada suhu kamar, elektron tersebut dapat bebas bergerak atau berpindah-pindah dari satu

nucleus ke nucleus lainnya. Jika diberi tegangan potensial listrik, elektron-elektron tersebut

dengan mudah berpindah ke arah potensial yang sama. Phenomena ini yang dinamakan

sebagai arus listrik. Isolator adalah atom yang memiliki elektron valensi sebanyak 8 buah,

dan dibutuhkan energi yang besar untuk dapat melepaskan elektron- elektron ini. Dapat

ditebak, semikonduktor adalah unsur yang susunan atomnya memiliki elektron valensi lebih

dari 1 dan kurang dari 8. Tentu saja yang paling "semikonduktor" adalah unsur yang atomnya

memiliki 4 elektron valensi.

Page 2: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 2/20

 

Semikonduktor : Bahan yang memiliki nilai hambatan jenis (ρ) antara konduktor dan isolator

yakni sebesar  sd ohm.m

Semikonduktor : Bahan yang memiliki pita terlarang (forbidden band) atau energy gap (EG)

yang relatif kecil kira-kira sebesar 1 eV.

Susunan Atom Semikonduktor 

Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya adalah Silicon (Si), Germanium (Ge)

dan Galium Arsenida (GaAs). Germanium dahulu adalah bahan satu-satunya yang dikenal

untuk membuat komponen semikonduktor. Namun belakangan, silikon menjadi popular

setelah ditemukan cara mengekstrak bahan ini dari alam. Silikon merupakan bahan terbanyak

ke dua yang ada dibumi setelah oksigen .Pasir, kaca dan batu-batuan lain adalah bahan alamyang banyak mengandung unsur silikon. Dapatkah anda menghitung jumlah pasir dipantai.

Page 3: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 3/20

Struktur atom kristal silikon, satu inti atom (nucleus) masing-masing memiliki 4 elektron

valensi. Ikatan inti atom yang stabil adalah jika dikelilingi oleh 8 elektron, sehingga 4 buah

elektron atom kristal tersebut membentuk ikatan kovalen dengan ion-ion atom tetangganya.

Pada suhu yang sangat rendah (K), struktur atom silikon divisualisasikan seperti pada gambar

 berikut : Struktur dua dimensi kristal silikon.

Ikatan kovalen menyebabkan elektron tidak dapat berpindah dari satu inti atom ke inti atom

yang lain. Pada kondisi demikian, bahan semikonduktor bersifat isolator karena tidak ada

elektron yang dapat berpindah untuk menghantarakan listrik. Pada suhu kamar ada beberapa

ikatan kovalen. yang lepas karena energi panas, sehingga memungkinkan elektron terlepas

dari ikatannya. Namun hanya beberapa jumlah kecil yang dapat terlepas, sehingga tidak

memungkinkan untuk menjadi konduktor yang baik. Ahli-ahli fisika terutama yang

menguasai fisika quantum pada masa itu mencoba memberikan doping pada bahan

semikonduktor ini. Pemberian doping dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi

 bebas dalam jumlah lebih banyak dan permanen, yang diharapkan akan dapat

mengahantarkan listrik.

Bahan- bahan semikonduktor :

  TRIVALENT: logam-logam yang memiliki atom - atom dengan jumlah elektron

terluar 3 buah seperti Boron (B), Gallium (Ga), dan Indium (In)

  TETRAVALENT: logam-logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron

terluar 4 buah seperti Silikon (Si) dan Germanium (Ge)

Page 4: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 4/20

  PENTAVALENT: logam-logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron

terluar 5 buah seperti Fosfor (P), Arsenikum (As), dan Antimon (Sb)

Ada 2 jenis bahan semikonduktor yaitu semikonduktor intrinsik (murni) dan semi konduktor

ekstrinsik (tidak murni). Untuk semikonduktor ekstrinsik ada 2 tipe yaitu tipa P dan tipe N.

1.  Semikonduktor intrinsik

Semikonduktor IntrinsikMerupakan semikonduktor murni dan tidak cacat , contoh

Silikon Murni.

  Semikonduktor intrinsik pada suhu yang sangat rendah:

• Semua elektron berada pada ikatan kovalen 

• Tak ada elektron bebas atau tak ada pembawa muatan sehingga bersifat sebagai

isolator

  Semikonduktor intrinsik pada suhu kamar:

• Agitasi termal menyebabkan beberapa elektron valensi keluar dari ikatan kovalen

menjadi elektron bebas sebagai pembawa muatan negatif

• Munculnya elektron bebas diikuti dengan terbentuknya hole (lubang) sebagai

 pembawa muatan positif, peristiwanya disebut pembangkitan (generation)

• Jika dipasang beda potensial, terjadi aliran arus (sebagai konduktor dengan

konduktansi rendah)

Page 5: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 5/20

Pembawa muatan pada semikonduktor intrinsik :

2.  Semikonduktor ekstrinsik

semikonduktor yang memperoleh pengotoran atau penyuntikan (doping) oleh atom

asing, yakni : Pengotoran oleh atom pentavalent spt P, As, Sb, atom pengotornya

disebut atom donor ; pembawa muatan: elektron ; pengotoran oleh atom trivalent spt

B, Ga, In; atom pengotornya disebut atom akseptor; pembawa muatan: hole

Tujuan doping: meningkatkan konduktivitas semikonduktor, dan memperoleh

semikonduktor dengan hanya satu pembawa muatan (elektron atau hole) saja• Perbandingan doping:

Dopant adalah atom pengotor. Atom-atom dopant pada semikonduktor tipe-N adalah atom-

atom pentavalent dan dinamakan atom donor, sedangkan pada semikonduktor time-P

trivalent dan dinamakan atom akseptor.

Page 6: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 6/20

 

Tipe-N 

Misalnya pada bahan silikon diberi doping  phosphorus atau arsenic  yang pentavalen yaitu

 bahan kristal dengan inti atom memiliki 5 elektron valensi.Dengan doping, Silikon yang tidak

lagi murni ini (impurity semiconductor)akan memiliki kelebihan elektron. Kelebihan elektronmembentuk semikonduktor tipe-n. Semikonduktor tipe-n disebut juga donor  yang siap

melepaskan elektron. doping atom pentavalen 

Tipe-P 

Kalau silikon diberi doping  Boron, Gallium atau  Indium, maka akan didapat semikonduktor

tipe-p. Untuk mendapatkan silikon tipe-p, bahan dopingnya adalah bahan trivalen yaitu

unsur dengan ion yang memiliki 3 elektron pada pita valensi. Karena ion silikon memiliki 4

elektron, dengan demikian ada ikatan kovalen yang bolong (hole). Hole ini digambarkan

sebagai akseptor  yang siap menerima elektron. Dengan demikian, kekurangan elektron

menyebabkan semikonduktor ini menjadi tipe-p.

Doping atom trivalen

Page 7: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 7/20

 

Resistansi

Semikonduktor tipe p atautipe-n jika berdiri sendiri tidak lain adalah sebuah resistor. Sama

seperti resistor karbon, semikonduktor memiliki resistansi. Cara ini dipakai untuk membuat

resistor di dalam sebuah komponen semikonduktor. Namun besar resistansi yang bisa didapat

kecil karena terbatas pada volume semikonduktor itu sendiri.

Piranti semikonduktor :

Beberapa piranti semikonduktor: diode pertemuan pn, transistor, termistor, SCR (silicon

controlled rectifier), IC (Integrated Circuit).

Page 8: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 8/20

Dioda

Dalam elektronika, dioda  adalah komponen aktif bersaluran dua (dioda termionik

mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua elektroda aktif

dimana isyarat listrik dapat mengalir, dan kebanyakan dioda digunakan karena karakteristik

satu arah yang dimilikinya. Dioda varikap (VARIable CAPacitor /kondensator variabel)

digunakan sebagai kondensator terkendali tegangan.

Sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis dioda seringkali disebut

karakteristik menyearahkan. Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan

arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus

dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Karenanya, dioda dapat dianggapsebagai versi elektronik dari katup pada transmisi cairan.

Dioda sebenarnya tidak menunjukkan kesearahan hidup-mati yang sempurna (benar-

 benar menghantar saat panjar maju dan menyumbat pada panjar mundur), tetapi mempunyai

karakteristik listrik tegangan-arus taklinier kompleks yang bergantung pada teknologi yang

digunakan dan kondisi penggunaan. Beberapa jenis dioda juga mempunyai fungsi yang tidak

ditujukan untuk penggunaan penyearahan.

Awal mula dari dioda adalah peranti kristal Cat's Whisker dan tabung hampa (juga

disebut katup termionik). Saat ini dioda yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor

seperti silikon atau germanium. 

Sejarah Dioada

Walaupun dioda kristal (semikonduktor) dipopulerkan sebelum dioda termionik,

dioda termionik dan dioda kristal dikembangkan secara terpisah pada waktu yang bersamaan.

Prinsip kerja dari dioda termionik ditemukan oleh Frederick Guthrie pada tahun 1873

Sedangkan prinsip kerja dioda kristal ditemukan pada tahun 1874 oleh peneliti Jerman, Karl

Ferdinand Braun.

Pada waktu penemuan, peranti seperti ini dikenal sebagai penyearah (rectifier ). Pada

tahun 1919, William Henry Eccles memperkenalkan istilah dioda yang berasal dari di berarti

dua, dan ode (dari ὅδος ) berarti "jalur".

Page 9: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 9/20

Dioda Termionik

Dioda termionik adalah sebuah peranti katup termionik yang merupakan susunan

elektroda-elektroda di ruang hampa dalam sampul gelas. Dioda termionik pertama bentuknya

sangat mirip dengan bola lampu pijar.

Dalam dioda katup termionik, arus listrik yang melalui filamen pemanas secara tidak

langsung memanaskan katoda (Beberapa dioda menggunakan pemanasan langsung, dimana

filamen wolfram berlaku sebagai pemanas sekaligus juga sebagai katoda), elektroda internal

lainnya dilapisi dengan campuran barium dan strontium oksida, yang merupakan oksida dari

logam alkali tanah. Substansi tersebut dipilih karena memiliki fungsi kerja yang kecil.

Bahang yang dihasilkan menimbulkan pancaran termionik elektron ke ruang hampa. Dalamoperasi maju, elektroda logam disebelah yang disebut anoda diberi muatan positif jadi secara

elektrostatik menarik elektron yang terpancar.

Walaupun begitu, elektron tidak dapat dipancarkan dengan mudah dari permukaan

anoda yang tidak terpanasi ketika polaritas tegangan dibalik. Karenanya, aliran listrik terbalik

apapun yang dihasilkan dapat diabaikan.

Dalam sebagian besar abad ke-20, dioda katup termionik digunakan dalam

 penggunaan isyarat analog, dan sebagai penyearah pada pemacu daya. Saat ini, dioda katup

hanya digunakan pada penggunaan khusus seperti penguat gitar listrik, penguat audio kualitas

tinggi serta peralatan tegangan dan daya tinggi.

Dioda Semikonduktor

Sebagian besar dioda saat ini berdasarkan pada teknologi pertemuan p-n

semikonduktor. Pada dioda p-n, arus mengalir dari sisi tipe-p (anoda) menuju sisi tipe-n

(katoda), tetapi tidak mengalir dalam arah sebaliknya.

Tipe lain dari dioda semikonduktor adalah dioda Schottky yang dibentuk dari

 pertemuan antara logam dan semikonduktor (sawar Schottky) sebagai ganti pertemuan p-n

konvensional.

Page 10: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 10/20

Jenis Dioda Semikonduktor

Ada beberapa jenis dari dioda pertemuan yang hanya menekankan perbedaan pada

aspek fisik baik ukuran geometrik, tingkat pengotoran, jenis elektroda ataupun jenis

 pertemuan, atau benar-benar peranti berbeda seperti dioda Gunn, dioda laser dan dioda

MOSFET. 

Dioda biasa

Beroperasi seperti penjelasan di atas. Biasanya dibuat dari silikon terkotori atau yang lebih

langka dari germanium. Sebelum pengembangan dioda penyearah silikon modern, digunakan

kuprous oksida (kuprox)dan selenium, pertemuan ini memberikan efisiensi yang rendah dan

 penurunan tegangan maju yang lebih tinggi (biasanya 1.4 – 1.7 V tiap pertemuan, dengan

 banyak lapisan pertemuan ditumpuk untuk mempertinggi ketahanan terhadap tegangan

terbalik), dan memerlukan benaman bahan yang besar (kadang-kadang perpanjangan dari

substrat logam dari dioda), jauh lebih besar dari dioda silikon untuk rating arus yang sama.

Dioda bandangan

Dioda yang menghantar pada arah terbalik ketika tegangan panjar mundur melebihi tegangan

dadal dari pertemuan P-N. Secara listrik mirip dan sulit dibedakan dengan dioda Zener, dan

kadang-kadang salah disebut sebagai dioda Zener, padahal dioda ini menghantar dengan

mekanisme yang berbeda yaitu efek bandangan. Efek ini terjadi ketika medan listrik terbalik

yang membentangi pertemuan p-n menyebabkan gelombang ionisasi pada pertemuan,

menyebabkan arus besar mengalir melewatinya, mengingatkan pada terjadinya bandangan

yang menjebol bendungan. Dioda bandangan didesain untuk dadal pada tegangan terbalik

tertentu tanpa menjadi rusak. Perbedaan antara dioda bandangan (yang mempunyai tegangan

dadal terbalik diatas 6.2 V) dan dioda Zener adalah panjang kanal yang melebihi rerata jalur

 bebas dari elektron, jadi ada tumbukan antara mereka. Perbedaan yang mudah dilihat adalah

keduanya mempunyai koefisien suhu yang berbeda, dioda bandangan berkoefisien positif,

sedangkan Zener berkoefisien negatif.

Dioda Cat's whisker

Ini adalah salah satu jenis dioda kontak titik. Dioda cat's whisker terdiri dari kawat logam

tipis dan tajam yang ditekankan pada kristal semikonduktor, biasanya galena atau sepotong

Page 11: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 11/20

 batu bara.  Kawatnya membentuk anoda dan kristalnya membentuk katoda. Dioda Cat's

whisker juga disebut dioda kristal dan digunakan pada penerima radio kristal.

Dioda arus tetap

Ini sebenarnya adalah sebuah JFET dengan kaki gerbangnya disambungkan langsung ke kaki

sumber, dan berfungsi seperti pembatas arus dua saluran (analog dengan Zener yang

membatasi tegangan). Peranti ini mengizinkan arus untuk mengalir hingga harga tertentu, dan

lalu menahan arus untuk tidak bertambah lebih lanjut.

Esaki atau dioda terobosan

Dioda ini mempunyai karakteristik  resistansi negatif pada daerah operasinya yang disebabkan

oleh quantum tunneling, karenanya memungkinkan penguatan isyarat dan sirkuit dwimantap

sederhana. Dioda ini juga jenis yang paling tahan terhadap radiasi radioaktif.

Dioda Gunn

Dioda ini mirip dengan dioda terowongan karena dibuat dari bahan seperti GaAs atau InP

yang mempunyai daerah resistansi negatif. Dengan panjar yang semestinya, domain dipol

terbentuk dan bergerak melalui dioda, memungkinkan osilator gelombang mikro frekuensi

tinggi dibuat.

Macam Macam Dioda dan Simbolnya

Secara umum semua diode  memiliki konstruksi dan prinsip kerja yang sama.

Macam-macam diode pada dasarnya terbentuk oleh sambungan PN yang secara fisik diode

dikenali melalui nama elektrodenya yang khas yaitu : anode dan katode.  Diode  dibedakan

menurut fungsinya, disini dalam refresentasi simbolik dilukiskan secara berbeda demikian

 pula karakteristiknya.

Rectifier Diode : berfungsi sebagai penyearah

Page 13: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 13/20

 

Tunnel Diode

Varaktor Diode : berfungsi sebagai pengganti variable kapasitor

Varaktor Diode

Light Emiting Dioda (LED)

1.  Defenisi

Light emitting diode adalah suatu komponen listrik yg banyak ditemui dalam kehidupan

sehari-hari.LED dapat memancarkan cahaya sama seperti lampu biasa,namun terdapat perbedaan yang mendasar,yaitu pada LED cahaya yang dipancarkan bukan hanya berwarna

 putih dan pada LED tidak terdapat filament seperti pada lampu bohlam biasa.

LED tidak lain tersusun dari bahan semikonduktor yang sudah didoping.Pada mulanya

LED,dihilangkan impuritiesnya sedemikian rupa,kemudian ditambahkan impurities dalam

 jumlah sedikit untuk memberikan suatu sifat unik,yang dapat menghantarkan elektron atau

menghambat elektron dalam bergerak.Sifat unik dikenal sebagai p-n junction.

Belakangan ini LED ( Light Emitting Diode) menjadi booming lantaran LED merupakan solid

 state of light   yang bakalan menggantikan sumber cahaya lain yang dinilai sudah usang.

Mengapa? Karena LED mempunyai banyak keunggulan daripada sumber cahaya lain, namun

di balik semua keunggulan itu LED juga mempunyai kekurangan.

Keunggulan LED yang paling utama adalah hanya membutuhkan paling sedikit energi listrik

daripada sumber cahaya lain, dalam hal intensitas cahaya yang dihasilkan. Itu sebabnya LED

diaplikasikan ke peralatan rumah tangga maupun peralatan elektronik yang lain seperti

televisi.

Page 14: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 14/20

Lampu LED pada umumnya adalah tipe downlight  (cahayanya mengarah ke bawah) seperti

halnya lampu etalase di toko-toko perhiasan, jam tangan, maupun toko-toko lainnya. Hal ini

dikarenakan keunggulan dan kekurangan LED itu sendiri, dimana LED diproduksi dan

didesain mengeluarkan cahaya yang bersinar terang pada sudut tertentu dari LED tersebut,

 jadi tidak lagi diperlukan reflector (rumah lampu pijar untuk mengarahkan dan memperkuat

intensitas sinar yang dihasilkan lampu pijar).

Untuk memahami karakteristik LED, Anda harus mengerti bagaimana dioda itu bekerja,

karena LED adalah varian dari komponen dioda. Dalam tulisan ini saya tidak akan

menjelaskan karakteristik dioda secara detail seperti halnya dalam mata pelajaran Fisika

maupun mata kuliah Elektronika Dasar.

Pada gambar di atas dapat dilihat bahwa terdapat 3 hal penting dalam LED.Pertama adalah P-type yang disebut hole,N-type yang tersusun atas elektron dan depletion zone yang

merupakan daerah normal / tiada muatan berlebih.Pada LED dapat terbentuk daerah P dan

daerah N dikarenakan telah diperlakukan doping pada material tersebut.Yaitu sedikit

impurities dimasukan kedalam material semikonduktor murni.Untuk membuat P-type

impurities yang biasa digunakan adalah boron atau galium,sedangkan untuk N-

type,impurities yang biasa digunakan adalah fosfor atau arsenic.

Page 15: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 15/20

Saat N-type dihubungkan dengan sisi negative dan P-type dihubungkan dengan sisi positif

dari sumber listrik.Maka akan terjadi arus listrik pada LED.Arus listrik tersebut tersusun atas

elektron-elektron bebas.Dan elektron bebas tersebut dapat memasuki hole pada P-type yang

menyebabkan elektron tersebut akan terikat pada lower orbital dari atom

semikonduktor.Seperti yang sudah diketahui bahwa elektron pada arus listrik dianggap

menempati conductance band,yang memiliki tingkat energy lebih tinggi dari atom

semikonduktor.Dan bila terjadi ikatan antara elektron dan atom semikonduktor berarti

elektron mengalami penurunan tingkat energy yang berakibat pada dipancarkannya energy

dalam bentuk foton

Besarnya foton yang dipancarkan tergantung pada gap energy antara pita konduktansi dan

orbital atom.Bila semakin besar maka frekuensi foton yang dipancarkan maka semakin besar

 pula.Dan hal tersebut berakibat pada warna cahaya yang berbeda-beda.

2. 

Kenapa LED bisa menghasilkan cahaya?Light-emitting diode (LED) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya

monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Gejala ini termasuk bentuk

elektroluminesensi.  Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang

dipakai,.

Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi

 penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut

 p-n junction.  Pembawa-muatan - elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektroda

Page 16: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 16/20

Page 17: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 17/20

 

LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang bervariasi, menghasilkan warna

sebagai berikut:

  aluminium gallium arsenide (AlGaAs) - merah dan inframerah

  gallium aluminium phosphide - hijau

  gallium arsenide/phosphide (GaAsP) - merah, oranye-merah, oranye, dan kuning

  gallium nitride (GaN) - hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan biru

  gallium phosphide (GaP) - merah, kuning, dan hijau

  zinc selenide (ZnSe) - biru

  indium gallium nitride (InGaN) - hijau kebiruan dan biru

  indium gallium aluminium phosphide - oranye-merah, oranye, kuning, dan hijau

  silicon carbide (SiC) - biru

  diamond (C) - ultraviolet

  silicon (Si) - biru (dalam pengembangan)

  sapphire (Al2O3) - biru

Kekurangan LED yang lain adalah untuk pemakaian LED 1 Watt ke atas ( High Power LED),

dibutuhkan heat sink  sebagai pendingin, karena High Power LED mengeluarkan panas yang

harus dialihkan dan dibuang agar tidak merusak LED itu sendiri. Biasanya kita dapat melihat

 pada casing  lampu LED produksi pabrik-pabrik yang menggunakan kisi-kisi aluminium padacasing -nya, ini digunakan untuk membuang panas LED yang digunakan pada lampu LED

tersebut.

Bagaimana kita dapat mulai mengadopsi penggunaan LED dalam kehidupan sehari-hari? Hal

ini tentunya berhubungan dengan keadaan finansial kita masing-masing. Apabila

Page 18: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 18/20

Sumber Pustaka :

http://oc.its.ac.id/ambilfile.php?idp=141 

http://kambing.ui.ac.id/onnopurbo/orari-diklat/teknik/elektronika/elektronika-dasar-I-univ-

negeri-jember/bab06-bahan-semikonduktor.pdf  

http://staff.uny.ac.id/system/files/pendidikan/Jumadi,%20M.Pd.,%20Dr./Bahan%20Semikon

duktor.pdf  

cheung, nathan. “semiconductor and Carier Concentration”. UC Berkeley 

Http://cnej.wordpress.com 

Page 19: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 19/20

 

Page 20: Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Kelompok Fisika Dasar 2 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-kelompok-fisika-dasar-2-2012 20/20