TUGAS 2

Perancangan Dioda

Spesifikasi dioda :

Rancangan manual :

Asumsi dioda adalah one sided abrupt junction dengan

Untuk one sided abrupt junction << , sehingga dapat diasmumsikan = 100 .

Tegangan deplesi pada keseimbangan termal (pada 300K)

Beban Deplesi : w =

Dimana V = , lebar daerah deplesi

=

Karakteristik I-V :

Pada rancangan dibutuhkan agar luas permukaan tidak terlalu lebar sehingga kapasitansi parasitik kecil.

Kapasitansi difusi :

Untuk A <

Nilai kapasitansi diatas menjadi cukup kecil jika diambil harga A = . Pengambilan harga A juga mempertimbangkan supaya arus yang lewat adalah 1 A, antara lain dengan menentukan harga Is dan rs yang sesuai.

Resistansi seri pada forward bias :

Pada forward bias, daerah deplesi akan nol sehingga resistansi seri adalah

dp= panjang/ kedalaman p-type

dn= panjang/ kedalaman n-type

Supaya Rs kecil, dp dan dn harus kecil tapi dibatasi oleh = 19.89

, diambil dp = dan dn =

Jika diambil A = , maka

Sehingga diperoleh untuk I = 1 A,

harga V = 1.53 V,

Nilai Rs diharapkan kecil agar mampu mengeluarkan arus yang besar dengan disipasi relatif kecil. Untuk memperkecil nilai Rs, maka nilai Dp dan Dn dapat diperkecil, tapi tidak terlalu kecil karena dibatasi oleh lebar daerah deplesi .

sendiri ditentukan oleh konsentrasi donor. Jadi secara tak langsung dipengaruhi oleh tegangan breakdown.

Hasil dari perancangan ini berupa parameter :

Dari Pisces2B kita peroleh kurva karakteristik :

 

 

 

 

 

 

 

 

Simulasi dengan Program SUPREM3 dan PISCES2B

Doping Profile Dioda dengan SUPREM3

Title SSUPREM3 Contoh file Dioda

$ Dioda Sambungan pn

Comment Inisialisasi substrat silikon

Initialialize <111> Silicon,phosphorus Concentr=1.2e15

+ Thickness=27. dx=0.01 Spaces=80

Comment Dioksidasi basah setinggi 6500 A

Diffusion Temperature=1000 Time=60 WetO2

Print Layer

Comment Etsa untuk mendapat mask difusi

Etch Oxide

Comment Difusi Phosphor untuk mendapatkan tipe-n

Diffusion Temperature=975 Time=90 Boron Solidsolubility

Diffusion Temperature=975 Time=120 DryO2

Diffusion Temperature=975 Time=90

Comment Plot Distribusi ketidakmurnian

Print Concentr Che Phosphor Filename=konstra.out

Print Layer

Plot Chemical Boron Xmin=0 Xmax=30 Clear Axis LineType=2

+ title=Percobaan_dioda Symbol=1

Plot Chemical Phosphorus Xmin=0 Xmax=30 ^Clear ^Axis LineType=3

Plot Chemical net Xmin=0 Xmax=30 ^Celar ^Axis

+ symbol=2 color grid

Stop End of dioda percobaan

 

Doping Profile dengan menggunakan PISCES2B

Title File : diode.gr0

$ Tugas EL-312 (Devais Mikroelektronika)

$ Entering doping profile into Pisces2B

$ Grid of the structure and doping distribution

mesh rect nx=20 ny=40 smooth=1 diag.flip

x.m n=1 l=0.0 r=1.0

x.m n=20 l=50.0 r=1.0

y.m n=1 l=0.0 r=1.0

y.m n=40 l=169.3 r=1.0

$ Regions and Electrodes

region num=1 silicon

elec num=1 left length=25

elec num=2 bottom

$ Doping Profile

doping uniform conc=1.1739e16 n.type outf=doping.dio

doping gauss conc=1.1739e18 p.type junc=2 ratio=0.7

regrid doping ratio=4 log smooth.k=1 outf=mesh.dio dopfile=doping.dio

regrid doping ratio=4 log smooth.k=1 dopfile=doping.dio

$ Plotting

plot.1d x.s=0.0 x.e=5.0 y.s=0.0 y.e=0.0 doping abs log pa

plot.1d x.s=1.0 x.e=1.0 y.s=0.0 y.e=5.0 doping abs log pa

plot.2d grid boundary no.top no.fill pa

plot.2d junction boundary l.elect=2 l.bound=3 l.junct=6 no.fill pa

end

Output plotnya:

 

 

 

 

 

 

 

Karakteristik Transient Dioda

Title File : diode.gr1

$ Tugas EL-312 (Devais Mikroelektronika

$ PN diode transient simulation

mesh inf=mesh.dio

mater region=1 taup0=2.e-6 taun0=2.e-6

contac num=1 resist=1.e5

symb newton carr=2

method xnorm trap atrap=0.5 autonr

models srh auger conmob fldmob

solve init

log outf=dio1

solve v1=2.0 tstep=2.e-12 tstop=50.e-9 outf=dioA

end

Title File : diode.gr2

$ Tugas EL-312 (Devais Mikroelektronika)

$ Low frequency (1kHz) analysis

mesh inf=mesh.dio

symb newton carr=2

method xnorm autonr

models srh auger conmob fldmob

log acfile=ac.dio ivfile=iv.dio

solve init

solve local v1=-3 ac freq=1e3

solve vstep=0.25 nsteps=12 elect=1 ac freq=1e3

solve vstep=0.1 nsteps=4 elect=1 ac freq=1e3

end

Title File : diode.iv1

$ Tugas EL-312 (Devais Mikroelektronika)

$ Plot Current and voltage versus time

mesh inf=mesh.dio

$ plot.1d inf=dio1 x.ax=time y.ax=i1 x.max=7.0e-10 points

$ + title="Plot Current vs Time" pa

plot.1d inf=dio1 x.ax=time y.ax=v1 x.max=7.0e-10 points

+ title="Plot Voltage vs Time" pa

end

Output plot :

Karakteristik I-V Dioda

Title File : diode.iv2

$ Tugas EL-312 (Devais Mikroelektronika)

$ Plot Current vs Voltage

mesh inf=mesh.dio

plot.1d inf=iv.dio x.ax=v1 y.ax=i1 x.min=0.1 abs

+ line=1 x.label=V y.label=I title="Plot Current vs Voltage" pa

end

Output plot :

 

Karakteristik C-V Dioda

Title File : diode.cv2

$ Tugas EL-312 (Devais Mikroelektronika)

$ Plot Capacitance vs Voltage

mesh inf=mesh.dio

plot.1d inf=ac.dio x.ax=v1 y.ax=c21 abs line=1 pa

+ title="Plot kapasitansi vs Voltage"

end

Output plot :