Post on 01-Dec-2015
description
MAKALAH DIODA SCHOTTKY
kELOMPOK 1 :
INDAH ZAHROTUL ANSHORI1111 100 020
KEVIN DEVALENTINO1111 100 080
AZIZ NUGROHO1111 100 082
WILDAN MANGGARA HIDAYATULLAH1111 100 084
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
BAB I
PENDAHULUAN
Seiring dengan perkembangan kemajuan teknologi, semakin banyak aplikasi-aplikasi
yang membutuhkan divais dengan kecepatan operasi tinggi. Dioda Schottky sebagai sebuah
divais dengan kecepatan operasi tinggi banyak dipakai dalam aplikasi-aplikasi seperti power
converter, RF detectors dan mixers. Dioda Schottky yang dipakai sekarang ini masih
menggunakan bahan semikonduktor konvensional seperti Silikon sebagai material dasarnya.
Terdapat pada rangkaian-rangkaian dengan supply tegangan rendah seperti motherboard
komputer, HP, regulator solar-cell, dan juga sebagai rectifier pada pada rangkaian switching-
mode power-supply.
Dioda schottky dengan tegangan yang lebih rendah sering digunakan untuk
perlindungan sirkuit. Karena salah satu bahan dari dioda schottky adalah logam, peranti
dengan resistansi yang lebih rendah dapat diproduksi. Dioda schottky dapat mencapai
kecepatan pensakelaran yang jauh lebih tinggi daripada diode sambungan p-n, membuatnya
lebih diutamakan untuk menyearahkan frekuensi.
BAB II
DASAR TEORI
A. Pengertian Dioda Schottky
Dioda Schottky (diambil dari nama seorang ahli fisika Jerman Walter H. Schottky
pada tahun 1938[1], juga dikenal sebagai diode pembawa panas) adalah diode semikonduktor
dengan tegangan rendah. Dioda schottky merupakan sebuah penghalang potensial yang
terbentuk pada pertemuan logam-logam semikonduktor yang mempunyai karakteristik
penyearah.
Dioda Schottky adalah tipe khusus dari diode dengan tegangan yang rendah. Ketika
arus mengalir melalui diode akan ditahan oleh hambatan internal, yang menyebabkan
tegangannya menjadi kecil di terminal diode. Dioda normal antara 0.7-1.7 volt, sementara
diode Schottky tegangan kira-kira antara 0.15-0.45 volt. Dioda Schottky menggunakan
simpangan logam-semikonduktor sebagai sawar Schottky (dari sebuah simpangan
semikonduktor-semikonduktor seperti dalam diode konvensional). Sawar Schottky ini
dihasilkan dengan waktu kontak yang sangat cepat dan tegangan yang rendah.
Gambar 1. Grafik Perbedaan Dioda Schottky Dengan Dioda Konvensional
Perbedaan yang paling penting antara p-n dan diode Schottky adalah dari
membalikkannya waktu pemulihan, ketika beralih dari keadaan tidak menghantarkan
ke keadaan menghantarkan dan sebaliknya. Dimana dalam diode p-n waktu
pemulihan balik dapat dalam orde ratusan nano-detik dan kurang dari 100 nano-detik
untuk diode cepat. Masalah pengisian penyimpanan sambungan pn dapat dihilangkan
( atau minimalkan ) dalan diode schottky dengan mengatur “potensial barrier” dengan
sebuah kotak antara metal dan semikonduktor. Sebuah lapisan metal didepositkan
pada lapisan epitaksi tipis silikon tipe n. potensial barrier mensimulasikan perilaku
sambungan pn .aksi penyearah tergantung pada pembawa mayoritas dan sebagai
hasilnya tidak ada kelebihan pembawa minoritas untuk merekombinasi. Urutan
dooping (pengotor penambahan) merupakan urutan dari 1 bagian 10 atom. Dalam
semikonduktor type -n, pembawa mayoritas elektron saat ini mayoritas saat ini
elektron minoritas membawa menjadi lubang. Efek pemulihan semata-mata karena
kapasitansi dari sambungan semikonduktor. Pengisian pemulihan diode schottky jauh
lebih kecil dari pada sebuah diode sambungan pn yang ekuivalen. Jika hanya
kapasitansi sambungan, pengisian pemulihan memiliki ketidaktergantungan yang
besar dari di/dt mundur. Sebuah diode schottky memilki tegangan yang jatuh maju
relative kecil.
Arus bocor diode schottky lebih tinggi dari diode sambungan pn. Sebuah
diode schottky dengan tegangan konduksi relative kecil memiliki arus bocor, dan
sebaliknya. Sebagai hasil, tegangan maksimum yang diizinkan biasanya dibatasi pada
100 V. Tingkat arus diode schottky bervariasi dari 1 sampai 300 A. diode schottky
ideal untuk arus tinggi tegangan rendah catu daya dc. Meskipun begitu, diode tersebut
juga digunakan pada catun daya arus kecil untuk meningkatkan efisiensi.schootky
penyearah ganda 20 dan 30 A[4].
B. Prinsip Kerja Dioda Schottky
Dioda schottky adalah salah satu jenis dioda yang bekerja berdasarkan prinsip
schottky barrier. Cara kerja dari dioda schottky ini memanfaatkan schottky barrier
yang terbentu pada persambungan antara metal dan semikonduktor. Karakteristik
schottky barrier ini bersifat rectifying (menyearahkan) dimana pada saat diberikan
forward bias dapat dilewati oleh majority carriers namun pada saat diberikan reverse
bias, schottky barrier yang terbentuk meghalangi perpindahan majority carriers
sehingga tidak dapat dilewati arus.
Dioda schottky ini disebut juga sebagai majority carriers divais. Hal ini berarti,
bila semikonduktor yang digunakan menggunakan doping tipe n, hanya carrier tipe n
1
(elektron) yang berperan besar dalam operasi divais tersebut. Hal ini berbeda dengan
dioda pn konvesional dimana proses penyearahan melibatkan rekombinasi antara
elektron dan hole (majority carriers dan minority carriers) yang cukup lambat. Hal ini
menyebabkan proses transisi divais dari kondisi ON ke OFF atau sebaliknya memiliki
waktu yang cukup signifikan, hal ini yang disebut dengan switching time. Pada dioda
pn, switching time ini dapat mencapai skala microseconds[2]. Berbeda dengan dioda
pn, proses rekombinasi pada dioda schottky tidak terjadi, oleh sebab itu switching
time pada dioda schottky dapat lebih cepat daripada dioda pn[1].
Karena tidak terdapat rekombinasi pn pada dioda schottky maka kecepatan
operasi pada divais ini sangat dipengaruhi oleh kapasitansi yang terbentuk antara
persambungan metal dan semikonduktor. Kapasitansi pada junction ini disebut juga
parasitic capacitance[3]. Besar kapasitansi yang terdapat pada persambungan tersebut
dirumuskan sebagai berikut[4]:
Cj =
dimana : Cj = kapasitansi persambungan (Farad)
= permitivitas semikonduktor (F/m)
A = luas permukaan junction (m2)
W = lebar dari schottky barrier (m)
Salah satu parameter yang digunakan untuk menentukan kualitas sebuah dioda
schottky adalah dengan melihat nilai frekuensi cut-off dioda tersebut[6], dimana besar
dari frekuensi cut-off sebuah dioda schottky dirumuskan sebagai berikut[7][8]:
dimana : fc = frekuensi cut-off (Hz)
Rs = resistansi seri dioda schottky (Ohm)
Parameter frekuensi cut-off dari dioda schottky ini terkait langsung dengan performa
sebuah dioda schottky dimana semakin besar nilai frekuensi cut-off ini maka dioda
2
schottky tersebut akan mampu semakin cepat dalam beroperasi. Dioda schottky yang
ada di pasaran saat ini mampu beroperasi pada skala gigahertzC.
C. Aplikasi Dioda Schottky
Aplikasi termasuk perlindungan muatan pada sel surya yang dihubungkan
dengan batere timbal-asam dan dalam mode saklar-sumber listrik; dalam kedua kasus
rendahnya tegangan akan meningkatkan efisiensi. Dioda silicon standar tegangan
kira-kira sekitar 0.7 volt dan diode germanium 0.3 volt[1]. Terdapat pada rangkaian-
rangkaian dengan supply tegangan rendah seperti motherboard komputer, HP,
regulator solar-cell, dan juga sebagai rectifier pada pada rangkaian switching-mode
power-supply.
Fungsi lain dari diode adalah proses pengubahan atau konversi cahaya
matahari menjadi listrik ini dimungkinkan karena bahan material yang menyusun sel
surya berupa semikonduktor. Lebih tepatnya tersusun atas dua jenis semikonduktor;
yakni jenis n dan jenis p.
Semikonduktor jenis n merupakan semikonduktor yang memiliki kelebihan
elektron, sehingga kelebihan muatan negatif, (n = negatif). Sedangkan semikonduktor
jenis p memiliki kelebihan hole, sehingga disebut dengan p ( p = positif) karena
kelebihan muatan positif. Caranya, dengan menambahkan unsur lain ke dalam
semkonduktor, maka kita dapat mengontrol jenis semikonduktor tersebut,
sebagaimana diilustrasikan pada gambar di bawah ini. Pada awalnya, pembuatan dua
jenis semikonduktor ini dimaksudkan untuk meningkatkan tingkat konduktifitas atau
tingkat kemampuan daya hantar listrik dan panas semikonduktor alami. Di dalam
semikonduktor alami (disebut dengan semikonduktor intrinsik) ini, elektron maupun
hole memiliki jumlah yang sama. Kelebihan elektron atau hole dapat meningkatkan
daya hantar listrik maupun panas dari sebuah semikoduktor.
Misal semikonduktor intrinsik yang dimaksud ialah silikon (Si).
Semikonduktor jenis p, biasanya dibuat dengan menambahkan unsur boron (B),
aluminum (Al), gallium (Ga) atau Indium (In) ke dalam Si. Unsur-unsur tambahan ini
akan menambah jumlah hole. Sedangkan semikonduktor jenis n dibuat dengan
menambahkan nitrogen (N), fosfor (P) atau arsen (As) ke dalam Si. Dari sini,
tambahan elektron dapat diperoleh. Sedangkan, Si intrinsik sendiri tidak mengandung
unsur tambahan. Usaha menambahkan unsur tambahan ini disebut dengan doping
yang jumlahnya tidak lebih dari 1 % dibandingkan dengan berat Si yang hendak di-
doping.
3
BAB II
PENUTUP
A. KESIMPULAN
Dioda schottky dengan tegangan yang lebih rendah sering digunakan untuk
perlindungan sirkuit. Karena salah satu bahan dari dioda schottky adalah logam,
peranti dengan resistansi yang lebih rendah dapat diproduksi. Dioda schottky dapat
mencapai kecepatan pensakelaran yang jauh lebih tinggi daripada diode sambungan p-
n, membuatnya lebih diutamakan untuk menyearahkan frekuensi.
B. SARAN
Penulisan makalah diperlukan penulisan lanjutan untuk meningkatkan ilmu
pengetahuan. Dan, disarankan mencari referensi yang lebih luas lagi. Ssehingga
pembahasan akan semakin mendalam dan lebih efektif.
4
DAFTAR PUSTAKA
[1] http://id.wikipedia.org/wiki/Dioda_schottky, diakses tanggal 8 mei 2013 jam 6.28 [2] http://www.powerdesigner.com/InfoWeb/design_center/articles/Diodes, diakses
tanggal 18 Mei 2013 jam 16.10[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Parasitic-capacitance, diakses tanggal 18 Mei 2013
jam 16.13[4] http://www.mtmi.vu.lt/pfk/funck_dariniai/diod/schottky.htm, diakses tanggal 18
Mei 2013 jam 16.15 [5] http://sndelektronik.blogspot.com/2013/01/dioda.html, diakses tanggal 18 Mei
2013 jam 16.29
[6] Peter J. Burke, “Carbon Nanotube Devices for GHz to The Applications”, Invited Paper, 2005
[7]Swaminathan Sankaran, Kenneth K.O, “Schottky Barrier Diodes for Milimeter
Wave Detection in a Foundry CMOS Process”, Silicon Microwave Integrated
Circuits and System Research Group (SiMICS) University of Florida, 2002
[8] “Basic of Schottky Barrier Diodes”, Application note
[9]H. M. Manohara, E. W. Wong, E. Schlecht, B. D. Hunt, and P. H. Siegel, “Carbon
Nanotube Schottky Diodes Using Ti-Schottky and Pt-Ohmic Contacts for High
Frequency Applications”, Nano Letters. Vol. 5, No. 7, 1469-1474 (2005)
5