Tugas SKO Bab 4

8/19/2019 Tugas SKO Bab 4

1/22

SKO BAB 4Haity Me

Shasa Sa

Oktaria S


2/22

Sumber cahaya yang digunakan untuk komunikasi fber optik astruktur heterojunction semikonduktor Laser Diodes dan LEDs

Heterojunction tersusun dari gabungan antara dua materialsemikonduktor yang terpisah oleh band gap energy

"aser dan "#$ cocok untuk sistem transmisi fber karena Memiliki output po%er yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi

Output po%ernya dapat dimodulasi oleh arus masuk yang ber&ariasi secara

Memiliki efsiensi yang tinggi

Karakteristik dari dimensinya yang sesuai dengan fber optik


3/22

'O()*S +S#M)*O,$-*

(H.4/0


4/22

'O()*S +S#M)*O,$-*

(H.

4/0/0Bond

4/0


5/22

Material semikonduktor memiliki si1at konduksi terletak diantara isolator

*ontoh material semikonduktor adalah silikon Si! terletak memiliki 4 elektron terluar! yang bisa berikatan ko&alen de

lainnya sehingga membentuk kristalSi1at konduksi dapat diinterpretasikan dengan bantuan diagram p

-ntuk kristal murni pada suhu rendah3 di pita konduksi tidak asama sekali dan di pita &alensi sangat penuh elektron

Kedua pita tersebut dipisahkan oleh celah energi energy gapyang tidak terdapat le&el energi didalamnya

5ika suhu dinaikan atau energi ditambah!3 beberapa elektron

melintasi celah energi dari pita &alensi menu6u ke pita konduksi

(erpindahan itu menyebabkan bertambahnya konsentrasi n) elepita konduksi dan meninggalkan konsentrasi p) hole yang nila

pada pita &alensi


6/22

a! $iagram pita energi yang menun6ukan perpindahan elektrondari pita &alensi valence band! ke pita konduksi conduction band!b! Konsentrasi elektron dan hole yang sama pada semikonduktor

intrinsik

contoh7 untukmaterial Si energiyang diperlukanagar elektronberpindah haruslebih besar dari 0/0e2 yang disebutsebagai band-gapenergy


7/22

• Konsentrasi elektron dan hole dikenalsebagai konsentrasi pemba%a intrinsik7

$imana7

T : suhu mutlak

k B : konstanta Boltzman = 1.38 x 10-23 J/oK

m : massa diam elektron = .11 x 10-31 K!

h : Konstanta "lan#k = $.$2$ x 10-3% J&

me : massa e'ekti' elektron

mh : massa e'ekti' hole

(! : ener!i !a) *+and !a) ener!,

ni : konsentrasi )em+aa intrinsik

8

−===

T k ( K n )n

B

! i

2exp

( )mhme% / 32 / 3

2h

T Bk 22 K

=

π


8/22

Si1at konduksi dapat ditingkatkan dengan doping yaitu penambahan camdari golongan atom 2A e97 (3 As3 Sb! yang memiliki : elektron di kulit atom

5ika atom bahan tersebut menggantikan sebuah atom Si3 4 elektron diguikatan ko&alen dan elektron ke;: adalah elektron bebas yang digukonduksi

*ampuran bahan tersebut disebut sebagai donor karena dapat membeelektron pada pita konduksi

(ada bahan tersebut arus konduksi! ditimbulkan oleh aliran elektron bahan tipe-n

Si1at konduksi 6uga dapat ditingkatkan dengan penambahan bahan dari go

)))A e97 Al3 Ga3 )n! yang memiliki < elektron di kulit atom terluarnya

< elektron membentuk ikatan ko&alen3 sehingga tersisa sebuah hole konmeningkat di pita &alensi

*ampuran bahan tersebut disebut sebagai akseptor karena konduksi mdari aliran hole positip! bahan tipe-p


9/22

'O()*S +S#M)*O,$-*

(H.

4/0/= and eMater

4/0


10/22

Bahan semikonduktor yang tidak ada campurannya disebut baha2ibrasi thermal dari atom kristal beberapa elektron yang berapita &alensi memiliki energi yang cukup untuk keluar menu6u ke konduksi

(roses pembangkitan thermal menghasilkan membangkitkanelektron;hole karena setiap elektron berpindah ke pita konduksi meninggalkan hole/ (roses rekombinasi elektron bebas melepenergi photon;cahaya! dan turun dari pita konduksi menu6u ke berada di pita &alensi

Kondisi seimbang7 "a6u pembangkitan > "a6u rekombinasi

Bahan intrinsik 7 pn > p?n? > ni=

p? 7 konsentrasi hole seimbang

n? 7 konsentrasi elektron seimbang

ni 7 kepadatan konsentrasi pemba%a intrinsik


11/22

(emberian sedikit campuran kimia pada kristal murni menghasilkansemikonduktor ekstrinsik

Konduktiftas elektris sebanding dengan konsentrasi pemba%a

bahan pemba%a muatan7 (emba%a mayoritas majority carrier !7 elektron pada bahan tipe;n atau hobahan tipe; p

(emba%a minoritas minority carrier !7 hole pada bahan tipe;n atau elektrotipe; p

Antara ma6ority carrier dan minority carrier adalah selalu berkebalika

dari komponen yang berperan elektron atau hole!

Operasi perangkat semikonduktor "#$ dan "aser! secara umum didpada proses in6eksi dan ekstraksi dari pemba%a minoritas


12/22

'O()*S +S#M)*O,$-*

(H.

4/0/ 5unc

4/0


13/22

Bahan tipe n atau tipe p masing;masingberperan seperti si1at konduktor sehinggauntuk membuat bahan bersi1atsemikonduktor maka yang dilakukan

adalah menggabungkan kedua bahantersebut men6adi satu struktur kristaltersambung dan disebut sebagai pn

junction yang berperan dalampenggunaan karakteristik elektris dariperangkat semikonduktor nantinya/Ketika eksternal baterai dicatu kedalam

pn junction dengan kutub positi1dihubungkan dengan material tipe n dan

kutub negati1 dihubungkan denganmaterial tipe p hubungan ini disebutsebagai reverse bias/ Akibat dari re&ersebias ini adalah daerah deplesi semakinmelebar baik di sisi (p) maupun (n) sehingga secara e1ekti1 mampumeningkatakan barrier potential danmencegah majority carrier untukmelintasi daerah sambungan pn

junction!3 tetapi minority carrier tetapbisa ber erak melintasi! daerah


14/22

'O()*S +S#M)*O,$-*

(H.

4/0/4 )ndireGaps

4/0


15/22

@Rekombinasi elektron dan emisi photon yangberkaitan pada suatu bahan direct-band-gap elektron dan hole memiliki nilai momentum

sama!


16/22

Grafk yang menun6ukan hubungan antara bandgapenergy dan avelength dengan lattice constant pada

suhu


17/22

"

4/=


18/22

"#$S

4/=/0Semico$e&ice

4/=


19/22

Spektrum daya keluaran pola emisi! "#$ Al9Ga0;

9As

dengan 9 > ?3??


20/22

Hubungan 1undamental Cuantum;mechanic

atau

-ntuk campuran tiga bahan AlGaAs3 besarnya #g

Eg = 1,424 + 1,266 x +0,266 x2

-ntuk campuran empat bahan )n0;9Ga9Asy(0;y3 besarny

Eg= 1,35 -0,72 y + 0,12 y2

dengan y D =3= 9


21/22

"

4/=/< #Fcie"#$ (

4/=


22/22

Kepadatan ekses pemba%a minority carrier !7

no 7 kepadatan ekses elektron yangdiin6eksikan dia%al 7 carrier li1etime bergantung kepadakomposisi material t 7 %aktu lamanya in6eksi

#fsiensi kuantum internal !int !7

"r 7 la6u rekombinasi radiati1 per satuan &olume

6umlah photon yang dihasilkan secara radiati1setiap detiknya 6umlah photon per detik!"nr 7 la6u rekombinasi nonradiati1

-ntuk penurunan eksponen li1etime rekombinasi radiat

"i1etime rekombinasi non r

#fsiensi kuantum internal

"i1etime rekombinasi bulk

h 7 konstanta plac 7 kecepatan ca # 7 pan6ang gelo$ 7 besarnya aru

τ

t

oenn−

∆=∆

nr r

r

/ /

/

+

=int

η

nr r =+

0

1 r

intη =

λ η 0

h#1

" intint =

Tugas SKO Bab 4

Documents

Transcript of Tugas SKO Bab 4