SIMULASI KARAKTERISTIK I-V DIODA Si PADA VARIASI TEMPERATUR OPERASIONAL AKIBAT EFEK HAMBURAN IMPURITAS TERIONISASI

Abstract

Pada penelitian ini telah dilakukan simulasi untuk mendapatkan nilai rapat arus yang dihasilkan oleh Dioda Si yang dipengaruhi oleh peristiwa hamburan impuritas terionisasi pada temperatur 200 K, 223 K, 273 K, 323 K, 373 K, 423 K, dan 473 K dengan menggunakan metode elemen hingga. Dalam hal ini nilai mobilitas pembawa muatan berubah sesuai dengan perubahan temperatur dioda. Penelitian diawali dengan pembuatan geometri dioda. Geometri dioda digambarkan dalam bentuk 2D dengan panjang 7 m dan lebar 5 m yang kemudian dibagi menjadi subdomain-subdomain yang lebih kecil. Sehingga solusi umumnya merupakan hasil penjumlahan dari masing-masing subdomain. Kemudian dilakukan input data parameter Dioda Si, pengaturan kondisi batas, dan penyelesaian persamaan Poisson dan Kontinuitas. Berdasarkan distribusi konsentrasi pembawa muatan elektron dan hole, maka rapat arus difusi yang mengalir dalam dioda dapat diperoleh. Nilai rapat arus difusi yang dihasilkan disajikan dalam kurva hubungan arus dan tegangan (I-V). Pengamatan dilakukan pada tiga titik, yakni daerah dekat anoda, persambungan, dan daerah dekat katoda. Hasil simulasi menunjukkan nilai elektron maksimal pada daerah dekat katoda dan semakin menurun ketika mendekati daerah anoda, dan sebaliknya konsentrasi hole maksimal pada daerah dekat anoda dan semakin berkurang ketika mendekati daerah katoda. Ketika temperatur dirubah, maka konsentrasi pembawa muatan pada setiap titik mengalami perubahan, dimana konsentrasi elektron di daerah dekat anoda cenderung meningkat, sedangkan di daerah persambungan dan daerah dekat katoda cenderung menurun seiring dengan meningkatnya temperatur. Sedangkan konsentrasi hole cenderung menurun di daerah dekat anoda, dan cenderung meningkat di daerah persambungan dan daerah dekat katoda seiring dengan meningkatnya temperatur. Konsentrasi pembawa muatan ini kemudian digunakan digunakan menentukan arus difusi yang mengalir dalam dioda. Dari hasil simulasi karakteristik I-V dioda, dapat diperoleh hasil bahwa ketika tegangan semakin besar maka nilai rapat arus difusi yang dihasilkan juga semakin besar, karena tegangan yang besar (mendekati nilai potensial penghalang) mempermudah pembawa muatan untuk berdifusi. Namun ketika temperatur dioda meningkat diperoleh nilai rapat arus yang semakin menurun, sehingga rapat arus maksimal diperoleh ketika temperatur minimal dan rapat arus minimal diperoleh ketika temperatur maksimal. Hal ini dikarenakan mobilitas pembawa muatan yang menurun sebagai akibat dari peristiwa hamburan impuritas terionisasi.