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