e1002 unit 2
Post on 14-Jun-2015
1.776 Views
Preview:
TRANSCRIPT
SEPARUH PENGALIR
u nit
Mempelajari dan memahami simpang P-N dan reaksinya terhadap voltan pincang.
Menerangkan dengan bantuan gambarajah kejadian pembentukan simpang.
Menerangkan kesan ke atas keluasan kawasan kesusutan apabila dibekalkan voltan
Menerangkan mengapa berlaku kejadian pecah tebat.
Melukis dan menjelaskan maksud voltan pincang hadapan dan voltan pincang
SEPARUH PENGALIR
2.1 AKSI SIMPANG P-N
Rajah 2.1 di bawah menunjukkan bagaimana digambarkan
percantuman bahan jenis N dan bahan jenis P
Elektron-elektron bebas dan hol akan cuba bergerak ke cabang P dan N.
Bahan PBahan N
Rajah 2.1: Pencantuman Simpang P-N.
2.0 PENGENALAN
Dalam topik sebelum ini, anda telah didedahkan mengenai bahan jenis-N dan bahan jenis-P. Seperti yang telah diketahui bahawa bahan jenis-N mengandungi elektron-elektron bebas sebagai pembawa arus majoriti dan hol-hol sebagai pembawa arus minoriti. Bahan jenis P pula mengandungi hol-hol sebagai pembawa arus majoriti dan elektron-elektron sebagai pembawa arus minoriti.
Dalam topik ini pula, kita akan cuba mengkaji apa yang akan berlaku pada kedua-dua jenis bahan ini seandainya kedua-dua bahan ini dicantumkan. Kita akan cuba melihat aksi pembawa-pembawa arus pada kedua-dua bahan dan juga kesan ke atas simpang P-N ini.
SEPARUH PENGALIR
Elektron dalam bahan N akan tertarik untuk mengisi hol-hol dalam bahan
jenis P. Oleh itu berlaku penyeberangan elekron-elektron dari bahan
jenis-N ke bahan jenis-P( Rajah 2.2 ).
Kombinasi ini menyebabkan atom-atom berdekatan cantuman menjadi
neutral (kawasan tersebut tidak mempunyai pembawa-pembawa arus).
Penyeberangan elektron- hol akan terhenti.
Kawasan nuetral tanpa pembawa arus ini dikenali sebagai Kawasan
Kesusutan. (Rajah 2.3).
Rajah 2.2: Pergerakan Elektron Hol.
Bahan PBahan N
Rajah 2.3:Pembentukan Kawasan Kesusutan Dan Voltan Sawar
Bahan PBahan N
Kawasan Kesusutan
Voltan Sawar
SEPARUH PENGALIR
Ion positif dan negatif di sekitar cantuman menyebabkan terdapatnya beza
upaya diantara dua bahan. Keupayaan positif di sebelah bahan jenis-
N, dan keupayaan negatif di sebelah bahan jenis-P.
Bezaupaya ini sama seperti sebuah bateri kecil di mana bezaupaya ini
dikenali sebagai Voltan Sawar ( Rajah 2.3 ).
Nilai voltan sawar ini kecil sahaja,
Nilai voltan sawar untuk semikonduktor germanium lebih kurang
0.3 V dan semikonduktor silikon nilainya lebih kurang 0.7V.
SEPARUH PENGALIR
2a-1 Apakah pembawa arus minoriti dan majoriti untuk bahan jenis-P dan
bahan jenis –N.
2a-2 Nyatakan maksud ‘Kawasan Kesusutan’ ?
2a-3 Dengan bantuan gambarajah yang sesuai, apa yang berlaku apabila bahan
jenis N dan jenis P dicantumkan .
Sila rujuk maklumbalas dimukasurat berikutnya.Sekiranya terdapat sebarang masalah berkaitan unit ini, sila rujuk pensyarah anda untuk mendapatkan kepastian.
SEPARUH PENGALIR
2a-1 Bahan N – Arus Majoriti – Elektron bebas. Arus Minoriti – Hol – hol.
Bahan P – Arus Majoriti – Hol – Hol Arus Minoriti – Elektron-elektron.
2a-2 Kawasan Kesusutan ialah Kawasan yang tidak mempunyai pembawa arus.
2a-3 Apabila Bahan jenis –N dan jenis –P dicantumkan :
Elektron dalam bahan N akan tertarik untuk mengisi hol-hol dalam bahan jenis P. Oleh itu berlaku penyeberangan elekron-elektron dari bahan jenis-N ke bahan jenis-P.
Kombinasi ini menyebabkan atom-atom berdekatan cantuman menjadi neutral ( kawasan tersebut tidak mempunyai pembawa-pembawa arus ).
Kawasan Kesusutan akan terbentuk
Ion positif dan negatif di sekitar cantuman menyebabkan terdapatnya beza upaya diantara dua bahan. Keupayaan positif di sebelah bahan jenis-N, dan keupayaan negatif di sebelah bahan jenis-P.
Bezaupaya ini sama seperti sebuah bateri kecil di mana bezaupaya ini dikenali sebagai Voltan Sawar ( Rajah 2.1-c ).
Bahan PBahan N N
Bahan PBahan N
Kaw. Kesusutan
SEPARUH PENGALIR
2.2 VOLTAN PINCANG .
Takrifan : Voltan Pincang ialah voltan yang dibekalkan merentasi cantuman P-N.
Terdapat 2 jenis voltan pincang :
i. Pincang Hadapan
ii. Pincang Songsang
2.21 Pincang Hadapan (VD) :
Takrifan : Punca Negatif disambungkan ke bahan jenis-N dan Punca
Positif disambungkan ke bahan jenis-P. (Rajah 2.4 )
Rajah 2.4 :Teknik Pincang Hadapan
Kaw. Kesusutan
SEPARUH PENGALIR
Operasi Litar : (Rujuk rajah 2.4)
Elektron dalam bahan N akan tertolak menghala ke kawasan
cantuman menyebabkan kawasan kesusutan menjadi nipis (kecil)
dan kerintangannya turut berkurangan.
Apabila Voltan pincang ditambah sehingga mengatasi Voltan
sawar (0.3V untuk semikonduktor Germanium dan 0.7V untuk
semikonduktor Silikon), kerintangan cantuman P-N menjadi rendah
maka elektron-elektron akan dapat menyeberangi kawasan
cantuman dan cuba menuju ke punca positif bekalan.
Pengaliran arus elektron mula berlaku.
Jika nilai Voltan pincang ditambah lagi, arus akan semakin
meningkat menyebabkan dan kerintangan cantuman semakin
rendah.
Semakin tinggi voltan, semakin rendah kerintangan cantuman dan
semakin meningkat nilai arus.
Arus ini disebut Arus Depan ( ID ). Kerintangan cantumannya yang
semakin kecil itu disebut Kerintangan Depan (RD) .
Kerintangan Depan ini akan menyebabkan voltan yang merentasi
kawasan kawasan cantuman itu semakin susut, sehinggalah
nilainya akan menyamai lebih kurang nilai voltan sawar sesuatu
bahan iaitu 0.3V untuk Germanium dan 0.7V untuk Silikon.
SEPARUH PENGALIR
2.22 Pincang Songsang/Balikan (Vs)
Takrifan : Bahan jenis-N mendapat bekalan voltan positif dan bahan
jenis-P mendapat voltan negatif, voltan pincang itu disebut voltan Pincang
Songsang ( Vs) (Rajah 2.5 )
Operasi Litar : ( Rujuk Rajah 2.5 )
Elektron-elektron dalam bahan N akan tertarik ke
terminal positif bekalan Vs. Ini menyebabkan kawasan kesusutan
bertambah luas.
Rintangan cantuman turut menjadi tinggi, Ia
disebut sebagai
Kerintangan Songsang – Rs.
Oleh itu tiada pengaliran arus elektron yang
berlaku melintasi
kawasan cantuman.
Semakin tinggi nilai Vs, semakin besar luas
kawasan kesusutan dan kerintangannya juga turut menjadi tinggi.
Maka arus tidak dapat langsung mengalir melaluinya.
Rajah 2.5 :Teknik Pincang Songsang
Kaw. Kesusutan
SEPARUH PENGALIR
2.3 ARUS BOCOR :
Ia adalah arus minoriti dalam bahan .
Ia wujud apabila cantuman P-N diberikan Voltan Pincang Songsang.
Elektron-elektron di dalam bahan jenis P akan ditolak oleh voltan pincang
ke arah cantuman dan terus melintasinya.
Maka terhasil satu aliran arus yang nilainya amat kecil .
Arus ini disebut sebagai Arus Bocor atau Arus Songsang.
Nilainya bergantung kepada suhu. Semakin rendah suhu, semakin rendah
nilainya dan begitulah sebaliknya.
2.4 TAKAT PECAH TEBAT :
Jika cantuman P-N dibekalkan dengan voltan pincang songsang yang
terlalu tinggi nilainya, ia akan mengganggu kestabilan ikatan kovalen .
Elektron akan tertarik kepada keupayaan positif dan terbebas sebagai
pembawa arus.
Elektron-elektron yang terbebas ini akan melanggar ikatan-ikatan yang lain.
Pengaliran arus songsang akan berlaku dan nilainya akan menjadi tinggi
secara mendadak.
Takat ini dikenali sebagai takat pecah tebat.
Ini boleh menyebabkan cantuman P-N terbakar.
SEPARUH PENGALIR
Untuk mengatasinya, voltan pincang songsang yang paling maksimum
yang boleh dibekalkan pada cantuman P-N ini mestilah tidak melebihi
voltan takat pecah tebat.
2b-1 Nyatakan dua jenis voltan pincang yang ada .
2b-2 Dengan bantuan gambarajah yang sesuai terangkan apakah yang
berlaku pada simpang P-N apabila di berikan voltan Pincang Songsang
dan Pincang Depan .
2b-3 Apakah Perkaitan Arus bocor dengan takat Pecah tebat.
SEPARUH PENGALIR
2b-1 Pincang Depan, Pincang Songsang.
2b-2 Sila rujuk jawapan di halaman 8 & 9
2b-3 Arus Bocor merupakan arus yang amat kecil yang terhasil semasa
simpang P-N diberikan voltan pincang songsang.
Takat Pecah Tebat berlaku kerana adanya elekton bebas yang terhasil
apabila simpang dikenakan voltan pincang Songsang yang terlalu
tinggi. Elektron bebas akan melanggar Ikatan Kovalen dan akan
menghasilkan arus bocor yang bernilai tinggi secara mendadak. Pada
takat inilah di sebut sebagai takat Pecah Tebat.
SEPARUH PENGALIR
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam penilaian kendiri ini. Jika ada masalah yang timbul, sila berjumpa dengan pensyarah anda bagi tujuan semakan jawapan .
1. Terangkan beserta dengan bantuan gambarajah peringkat demi peringkat kejadian pembentukan simpang, bagaimana terwujudnya voltan sawar akibat kejadian ini.
2. Lukiskan dan jelaskan secara ringkas maksud voltan pincang hadapan dan voltan pincang songsang.
3. Terangkan kesan ke atas keluasan kawasan kesusutan, rintangan simpang, pengaliran arus apabila simpang P-N dibekalkan Voltan Pincang Depan.
4. Terangkan kesan ke atas keluasan kawasan kesusutan, rintangan simpang, pengaliran arus apabila simpang P-N dibekalkan Voltan Pincang Songsang.
5. Terangkan mengapa berlakunya kejadian Pecah tebat.
6. Jelaskan kaitan Arus Bocor dengan kenaikan dan kejatuhan suhu.
PENILAIAN KENDIRIPENILAIAN KENDIRI
SEPARUH PENGALIR
1. Elektron-elektron bebas dan hol akan cuba bergerak ke cabang P dan N. Elektron
dalam bahan N akan tertarik untuk mengisi hol-hol dalam bahan jenis P. Oleh itu
berlaku penyeberangan elekron-elektron dari bahan jenis-N ke bahan jenis-P( Rajah
2.6 ).
Kombinasi ini menyebabkan atom-atom berdekatan cantuman menjadi neutral
(kawasan tersebut tidak mempunyai pembawa-pembawa arus).
Penyeberangan elektron - hol akan terhenti. Kawasan nuetral tanpa pembawa arus ini dikenali sebagai Kawasan Kesusutan. (Rajah 2.7).
MAKLUMBALASPENILAIAN KENDIRI
MAKLUMBALASPENILAIAN KENDIRI
Rajah 2.7:Pembentukan Kawasan Kesusutan Dan Voltan Sawar
Bahan PBahan N
Kawasan Kesusutan
Voltan Sawar
Rajah 2.6: Pergerakan Elektron Hol.
Bahan PBahan N
SEPARUH PENGALIR
Ion positif dan negatif di sekitar cantuman menyebabkan terdapatnya beza
upaya di antara dua bahan. Keupayaan positif di sebelah bahan jenis-N, dan
keupayaan negatif di sebelah bahan jenis-P.
Bezaupaya ini sama seperti sebuah bateri kecil di mana bezaupaya ini dikenali
sebagai Voltan Sawar
2. Punca Negatif disambungkan ke bahan jenis-N dan Punca
Positif disambungkan ke bahan jenis-P.
Pincang Songsang/Balikan (Vs)
Takrifan : Bahan jenis-N mendapat bekalan voltan positif dan bahan jenis-P
mendapat voltan negatif, voltan pincang itu disebut voltan Pincang Songsang
(Vs)
Rajah 2.8 :Teknik Pincang Hadapan
Kaw. Kesusutan
Rajah 2.9 :Teknik Pincang Songsang
Kaw. Kesusutan
SEPARUH PENGALIR
3. Elektron dalam bahan N akan tertolak menghala ke kawasan cantuman
menyebabkan kawasan kesusutan menjadi nipis (kecil) dan kerintangannya turut
berkurangan.
Apabila Voltan pincang ditambah sehingga mengatasi Voltan sawar (0.3V untuk
semikonduktor Germanium dan 0.7V untuk semikonduktor Silikon), kerintangan
cantuman P-N menjadi rendah maka elektron-elektron akan dapat
menyeberangi kawasan cantuman dan cuba menuju ke punca positif bekalan.
Pengaliran arus elektron mula berlaku.
Jika nilai Voltan pincang ditambah lagi, arus akan semakin meningkat
menyebabkan dan kerintangan cantuman semakin rendah.
Semakin tinggi voltan, semakin rendah kerintangan cantuman dan semakin
meningkat nilai arus.
Arus ini disebut Arus Depan ( ID ). Kerintangan cantumannya yang semakin kecil
itu disebut Kerintangan Depan (RD) .
Kerintangan Depan ini akan menyebabkan voltan yang merentasi kawasan
kawasan cantuman itu semakin susut, sehinggalah nilainya akan menyamai lebih
kurang nilai voltan sawar sesuatu bahan iaitu 0.3V untuk Germanium dan 0.7V
untuk Silikon.
Rajah 2.10 :Teknik Pincang Hadapan
Kaw. Kesusutan
SEPARUH PENGALIR
4. Pincang Songsang :
Elektron-elektron dalam bahan N akan tertarik ke
terminal positif bekalan Vs. Ini menyebabkan kawasan kesusutan
bertambah luas.
Rintangan cantuman turut menjadi tinggi, Ia
disebut sebagai
Kerintangan Songsang – Rs.
Oleh itu tiada pengaliran arus elektron yang
berlaku melintasi
kawasan cantuman.
Semakin tinggi nilai Vs, semakin besar luas
kawasan kesusutan dan kerintangannya juga turut menjadi tinggi.
Maka arus tidak dapat langsung mengalir melaluinya.
5 . TAKAT PECAH TEBAT :
Rajah 2.11:Teknik Pincang Songsang
Kaw. Kesusutan
SEPARUH PENGALIR
Jika cantuman P-N dibekalkan dengan voltan pincang songsang yang
terlalu tinggi nilainya, ia akan mengganggu kestabilan ikatan kovalen .
Elektron akan tertarik kepada keupayaan positif dan terbebas sebagai
pembawa arus.
Elektron-elektron yang terbebas ini akan melanggar ikatan-ikatan yang lain.
Pengaliran arus songsang akan berlaku dan nilainya akan menjadi tinggi
secara mendadak.
Takat ini dikenali sebagai takat pecah tebat.
Ini boleh menyebabkan cantuman P-N terbakar.
Untuk mengatasinya, voltan pincang songsang yang paling maksimum
yang boleh dibekalkan pada cantuman P-N ini mestilah tidak melebihi
voltan takat pecah tebat.
6. ARUS BOCOR :
Ia adalah arus minoriti dalam bahan .
Ia wujud apabila cantuman P-N diberikan Voltan Pincang Songsang.
Elektron-elektron di dalam bahan jenis P akan ditolak oleh voltan pincang
ke arah cantuman dan terus melintasinya.
Maka terhasil satu aliran arus yang nilainya amat kecil .
Arus ini disebut sebagai Arus Bocor atau Arus Songsang.
Nilainya bergantung kepada suhu. Semakin rendah suhu, semakin rendah
nilainya dan begitulah sebaliknya.
SEPARUH PENGALIR
top related