Starlight of Physics: Persambungan Semikonduktor Ekstrinsik dan Intrinsik (n - i

oleh
Romi Nugraha (romi.nugraha@student.upi.edu)

Piranti semikonduktor, biasanya berupa persambungan semikonduktor tipe n dan tipe p. contohnya seperti dioda, transistor, LED, termistor, dan lainya. Selain itu, terdapat pula campuran persambungan semionduktor ekstrinsik (tipe-n dan tipe-p) dan semikonduktor intrinsik (i). Berikut sedikit digambarkan profil rapat muatan dan medan listrik dalam persambungan n-i-p.

Profil Rapat Muatan $\rho$

Grafik Rapat Muatan terhadap Jarak

$\rho = \begin{cases}0 & {0 < x < x_1} \\ qN_D & x_1 < x < x_2 \\ 0 & x_2<x<x_3\\ -qN_A & x_3<x<x_4\\ 0 & x>x_4 \end{cases}$

Profil Rapat Medan (E(x))

Persamaan Poisson

$\frac{dE(x)}{dx} = \frac{\rho}{\epsilon_s}$

$E(x)= \int \frac{\rho}{\epsilon_s} dx$

Daerah I (0 < x < x1 )

$E_1(x)=\int 0 \quad dx = C_1 ; \quad C_1=0 \quad syarat \quad kontinuitas$

Daerah II (x1 < x < x2 )

$E_2(x) = \int \frac{qN_D}{\epsilon_s} dx =\frac{qN_D}{\epsilon_s}x+C_2$
syarat batas di x = x1 maka E2(x) = 0
$0=\frac{qN_D}{\epsilon_s}x_1+C_2\\ C_2= \frac{qN_D}{\epsilon_s}x_1$
sehingga medan listrik di daerah II adalah
$E_2(x) = \frac{qN_d}{\epsilon_s} (x-x_1)$

Daerah III (x2 < x < x3 )

$E_3(x)=\int 0 \quad dx = C_3$
Agar medan listrik kontinyu, maka di x = x2 mengharuskan E3(x) = E2(x) = C3

Daerah IV (x3 < x < x4 )

$E_4(x)=\int -\frac{qN_A}{\epsilon_s}\quad dx = -\frac{qN_A}{\epsilon_s}x+C_4$
syarat batas di x = x4, nilai medan listrik E4(x) = 0 ,
sehingga

$0&=-\frac{qN_a}{\epsilon_s}x_4+C_4\\ C_4&=\frac{qN_a}{\epsilon_s}x_4$
seingga diperoleh
$E_4(x)=-\frac{qN_a}{\epsilon_s}(x-x_4)$

Daerah V ( x > x4 )

$E_5(x)=\int0 \quad dx = C_5 \quad ;C_5 = 0 \rightarrow syarat \quad Kontinuitas$
Sehingga

Dari perhitungan medan listrik diatas, ketika di plot kedalam grafik hubngan medan listrik terhadap jarak, maka menghasilkan profil medan listrik E(x) seperti gambar di bawah ini.

Grafik Hubungan Medan Listrik terhadap jarak

Starlight of Physics

Saturday, April 26, 2014

Persambungan Semikonduktor Ekstrinsik dan Intrinsik (n - i - p)