Unit2

SEPARUH PENGALIR E1002 /
unit
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 pincang
Menerangkan mengapa berlaku
kejadian pecah tebat.
Melukis dan menjelaskan maksud
voltan pincang hadapan dan voltan
pincang songsang.

2.1 AKSI SIMPANG P-N
 Rajah 2.1 di bawah menunjukkan bagaimana digambarkan
percantuman bahan jenis N dan bahan jenis P
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.

 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 2.2 ).
 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

 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.

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.

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

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

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.

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

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.

 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.

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.

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

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).
MAKLUMBALAS
PENILAIAN KENDIRI
MAKLUMBALAS
PENILAIAN 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

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)
Kaw. Kesusutan
Rajah 2.9 :Teknik Pincang Songsang
Kaw. Kesusutan

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.
Kaw. Kesusutan

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

 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.

Unit2

More Related Content

What's hot

Viewers also liked

Recently uploaded

Unit2