Apakah junction PN?
Apakah PN Junction?
Definisi PN Junction
PN junction didefinisikan sebagai antara antara bahan semikonduktor tipe p dan tipe n dalam satu kristal.
Membuat PN Junction
Mari kita periksa bagaimana pn junction ini dibuat. Terdapat banyak lubang di semikonduktor tipe p dan banyak elektron bebas di semikonduktor tipe n.
Kembali ke semikonduktor tipe p, terdapat banyak atom impuritas trivalen, dan idealnya, setiap lubang di semikonduktor tipe p dikaitkan dengan satu atom impuritas trivalen.
Kami menggunakan kata 'ideal' karena kami mengabaikan elektron dan lubang yang dihasilkan secara termal dalam kristal. Ketika elektron mengisi lubang, atom impuritas yang terkait dengan lubang tersebut menjadi ion negatif.
Karena sekarang mengandung elektron tambahan. Sebagai atom impuritas trivalen menerima elektron dan menjadi bermuatan negatif, impuritas disebut impuritas penerima. Atom-atom impuritas menggantikan jumlah yang sama dari atom semikonduktor dalam kristal dan menempatkan diri mereka dalam struktur kristal.
Oleh karena itu, atom-atom impuritas statis dalam struktur kristal. Ketika atom-atom impuritas trivalen ini menerima elektron bebas dan menjadi ion negatif, ion-ion tersebut tetap statis. Demikian pula, ketika kristal semikonduktor diberi dop dengan impuritas pentavalen, setiap atom impuritas menggantikan atom semikonduktor dalam struktur kristal; oleh karena itu atom-atom impuritas ini menjadi statis dalam struktur kristal.
Setiap atom impuritas pentavalen dalam struktur kristal memiliki satu elektron ekstra di orbit terluar yang dapat dengan mudah dilepaskan sebagai elektron bebas. Ketika ia melepaskan elektron tersebut, ia menjadi ion bermuatan positif.
Karena atom-atom impuritas pentavalen menyumbangkan elektron ke kristal semikonduktor, mereka disebut impuritas donor. Kami membahas atom-atom impuritas penerima dan donor statis karena mereka memainkan peran kunci dalam pembentukan PN junction.
Mari kita datang ke titik ketika semikonduktor tipe p berhubungan dengan semikonduktor tipe n, elektron bebas pada semikonduktor tipe n yang lebih dekat dengan junction pertama-tama migrasi ke semikonduktor tipe p karena difusi karena konsentrasi elektron bebas jauh lebih tinggi di daerah tipe n daripada daerah tipe p.
Elektron yang datang ke daerah p akan bergabung dengan lubang yang mereka temui pertama kali. Itu berarti elektron bebas yang datang dari daerah tipe n akan bergabung dengan atom-atom impuritas penerima yang lebih dekat dengan junction. Fenomena ini membuat ion negatif.
Sebagai atom-atom impuritas penerima yang lebih dekat dengan junction di daerah tipe p, menjadi ion negatif, akan ada lapisan ion negatif statis di daerah p yang berdekatan dengan junction.
Elektron bebas di daerah tipe n akan migrasi terlebih dahulu ke daerah tipe p daripada elektron bebas di daerah tipe n yang jauh dari junction. Ini membuat lapisan ion positif statis di daerah tipe n yang berdekatan dengan junction.
Setelah terbentuknya lapisan ion positif yang cukup tebal di daerah tipe n dan lapisan ion negatif di daerah tipe p, tidak akan ada lagi difusi elektron dari daerah tipe n ke daerah tipe p karena ada dinding negatif di depan elektron bebas. Kedua lapisan ion ini membentuk PN junction.
Karena satu lapisan bermuatan negatif dan yang lainnya bermuatan positif, potensial listrik terbentuk di seberang junction, bertindak sebagai hambatan potensial. Hambatan potensial ini tergantung pada bahan semikonduktor, tingkat doping, dan suhu.
Ditemukan bahwa potensial hambatan untuk semikonduktor germanium adalah 0.3 volt pada 25oC, dan untuk semikonduktor silikon 0.7 volt pada suhu yang sama.
Hambatan potensial ini tidak mengandung elektron bebas atau lubang karena semua elektron bebas telah bergabung dengan lubang di daerah ini dan karena pengurangan pembawa muatan (elektron atau lubang) di daerah ini, daerah ini juga disebut daerah penipisan. Meskipun difusi elektron bebas dan lubang berhenti setelah pembentukan lapisan penipisan tertentu, ketebalan lapisan penipisan ini sangat kecil, biasanya dalam rentang mikrometer.
