5.2 Diod Semikonduktor

Elektronik merupakan kajian dan penggunaan peranti elektrik yang beroperasi dengan kawalan aliran elektron atau sebarang partikel bercaj elektrik. Ia adalah sebahagian daripada cabang sains dan teknologi yang melibatkan litar elektrik serta komponen elektrikal aktif

BAB 5

ELEKTRONIK

seperti tiub vakum, transistor, diod dan litar bersepadu. Sifat bukan linear komponen-komponen ini serta kemampuannya mengawal aliran elektron membolehkan penguatan isyarat lemah dapat dilakukan dan sering diaplikasikan dalam telekomunikasi dan pemprosesan isyarat.

INDEX

5.1 Elektron

5.2 Diod Semikonduktor

5.3 Transistor

5.2 diod semikonduktor

Diod semikonduktor

Komponen elektronik yang membenarkan arus elektrik mengalir dalam satu arah tertentu sahaja

semikonduktor

Bahan yang mempunyai rintangan elektrik di antara konduktor dan penebat

Sifat kekonduksian elektrik bahan semikonduktor bergantung kepada suhu:

Pada suhu mutlak, seminkonduktor tulen bertindak sebegai penebat

Tiada Elektron bebas

Pada suhu bilik, elektron memperolehi tenaga daripada getaran kekisi atom dan terbebas daripada ikatan atom. Elektron bebas meningkatkan kekonduksian elektrik bahan semikonduktor

Hanya mengkonduksikan arus kecil

Elektron & Lohong

Bercase +ve

Bercase -ve

Lohong ialah kekosongan yang terhasil apabila elektron valens meninggalkan sesuatu atom. Ia boleh menarik elektron valens yg berhampiran utk mengisi kekosongan

Semasa elektron valens mengisi kekonsongan pada satu arah tertentu, lohong seolah-olah bergerak pada arah yg bertentangan

+info

Mekanisme Pergerakan elektron valens & lohong

Elektron valens bergerak mengisi lohong pertama dan meninggalkan lohong kedua

Elektron valens bergerak mengisi lohong kedua dan meninggalkan lohong ketiga

Elektron bebas meninggalkan lohong apabila terlepas daripada ikatan kekisi atom

Semasa elektron valens mengisi lohong pada satu arah tertentu, lohong kelihatan bergerak pada arah bertentangan

+info

Pendopan

Proses penambahan sejumlah kecil atom asing ke atas semikonduktor tulen untuk meningkatkan kekonduksian.

Jenis Semikonduktor yang terhasil daripada proses pendopan:

Semikonduktor jenis-p

Semikonduktor jenis-n

+info

Semikonduktor jenis-n

• Apabila atom dari unsur pentavalens didopkan dalam bahan semikonduktor tulen yang mempunyai 4 elektron valens
• Atom pentavalens mempunyai 5 elektron valens
• Jadi, wujudlah satu elektron berlebihan
• Atom penta valens merupakan atom penderma
• Semikonduktor yang terhasil ini mempunyai elektron sebagai pembawa cas majoriti
• Contoh: Silikon (4 elektron valens) didopkan dengan atom pentavalens seperti antimoni, fosforus dan arsenik untuk meningkatkan elektron bebas

Cas Negatif

Elektron

Semikonduktor jenis-p

• Apabila atom dari unsur trivalens didopkan dalam bahan semikonduktor tulen yang mempunyai 4 elektron valens, wujudlah satu kekurangan elektron
• Kekosongan ini diisi oleh elektron bebas yang berjiranan. Pada masa yang sama, lohong terhasil akibat peninggalan elektron valens
• Atom trivalens merupakan atom penerima
• Semikonduktor yang terhasil ini mempunyai lohong sebagai pembawa cas majoriti
• Contoh: Silikon didopkan dengan atom trivalens seperti boron, indium dan gallium yang mempunyai lebih lohong positif.

Cas Positif

Lohong

Bagaimanakah diod semikonduktor dihasilkan?

Diod semikonduktor dihasilkan dengan menggabungkan semikonduktor jenis-p dan semikonduktor jenis-n untuk membentuk satu simpang p-n.

SIMULASI diod semikonduktor

+info

Aktiviti mini

Sila melukisan litar ringkas bagi diod pincang depan dan pincang songsang pada suatu kertas dan meletakkan jawapan anda di padlet..

klik sini!

+info

sambungan diod dalam litar ringkas

Kegunaan Diod Semikonduktor dan Kapasitor dalam Rektifikasi Arus Ulang-alik

Gambar sebelah menunjukkan sebuah telefon pintar yang disambungkan kepada bekalan kuasa arus ulang-alik di rumah. Namun begitu, telefon pintar hanya dapat dicas dengan arus terus. Bagaimanakah diod semikonduktor dapat menukarkan arus ulang-alik kepada arus terus?

+info

Diod sebagai Rektifier

Rektifikasi: Proses penukaran arus ulang-alik kepada arus terus

Jenis Rektifier

Rektifikasi Gelombang Penuh

Rektifikasi Gelombang Setengah

+info

Diod sebagai Rektifier

• Arus ulang alik ialah arus yang sentiasa mengubah arah pengaliran
• Satu kitar a.u. dibahagikan kepada 2 separuh kitar, iaitu:

i) Separuh kitar +ve ii) Separuh kitar -ve

+info

Rektifikasi gelombang separuh

• Semasa separuh kitar positif, diod semikonduktor adalah pincang depan dan membenarkan arus mengalir melaluinya.
• Semasa separuh kitar negatif, diod semikonduktor adalah pincang songsang dan tiada pengaliran arus

+info

SIMULASI rektifikasi gelombang separuh

+info

Rektifikasi gelombang penuh

Separuh kitar Positif

Separuh kitar Negatif

+info

Paparan rektifikasi gelombang penuh pada osiloskop sinar katod

Bentuk gelombang input

Bentuk gelombang output

+info

SIMULASI rektifikasi gelombang penuh

+info

Aktiviti mini

Daripada rajah di atas, sila lukiskan litar untuk rektifikasi gelombang penuh untuk separuh kitar positif dan separuh kitar negatif,melabelkan aliran arus secara urutan nombor.

klik sini!

+info

kapasitor

• Menyimpan cas di dalam litar
• disambung secara selari di dalam litar
• Apabila kapasitor diletakkan di dalam litar rektifikasi, ia akan sentiasa mengalami proses mengecas dan menyahcas yang berterusan di dalam litar
• Semasa diod mengalami pincang hadapan, kapasitor akan mengecas tetapi ia akan menyahcas apabila diod mengalami pincang songsang

Perataan Output Rektifikasi Gelombang Separuh

Perataan Output Rektifikasi Gelombang Penuh

+info

proses output rektifikasi gelombang separuh dan gelombang penuh oleh kapasitor

Kapasitor, C disambungkan selari dengan beban, R. Apabila bekalan kuasa dihidupkan, arus output boleh diratakan

Ketika beza keupayaan meningkat, kapasitor akan dicas dan tenaga disimpan dalam kapasitor tersebut.

Ketika beza keupayaan menyusut, kapasitor akan dinyahcas agar arus output tidak menurun ke nilai sifar. Tenaga yang disimpan dalam kapasitor akan mengekalkan beza keupayaan merentasi perintang, R.

Daripada bentuk gelombang output yang diratakan, maka kapasitor berfungsi sebagai perata arus.

Masa untuk cek balik apa yang kamu belajar hari ini!

Sila buka Quizziz masing-masing

+info

THANK YOU!

That's all for class today!