Dioda Schottky, juga dikenal sebagai dioda barrier metal atau dioda hot-carrier, adalah jenis dioda semikonduktor yang memiliki karakteristik unik. Dioda ini dinamai berdasarkan nama Walter Schottky, seorang ahli fisika Jerman yang pertama kali mengusulkan konsep dioda ini pada tahun 1938.
Pengertian Dioda Schottky
Dioda Schottky adalah jenis dioda semikonduktor yang terdiri dari sebuah logam dan bahan semikonduktor n-type. Pada dioda Schottky, tidak ada pn-junction seperti pada dioda biasa, namun terdapat kontak antara logam dan bahan semikonduktor n-type yang disebut barrier metal. Kontak ini membentuk sebuah potensi penghalang yang disebut Schottky barrier.
Cara Kerja Dioda Schottky
Cara kerja dioda Schottky didasarkan pada potensi penghalang Schottky barrier yang terbentuk antara logam dan bahan semikonduktor n-type. Potensi penghalang ini menyebabkan aliran arus hanya dalam satu arah, dari logam ke bahan semikonduktor.
Dalam dioda Schottky, elektron-elektron bebas dari bahan semikonduktor n-type menyebar ke logam ketika terjadi kontak antara keduanya. Elektron-elektron ini membentuk lapisan tipis pada permukaan logam yang disebut layer depletion. Lapisan ini mengurangi konduktivitas logam, sehingga hanya terjadi sedikit penghantar arus dalam arah sebaliknya.
Kelebihan Dioda Schottky
Dioda Schottky memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan dioda biasa, di antaranya:
- Waktu recovery yang cepat
Dioda Schottky memiliki waktu recovery yang sangat cepat karena tidak ada muatan yang disimpan di dalam pn-junction. Hal ini membuat dioda Schottky lebih cocok untuk aplikasi di mana waktu recovery yang cepat sangat penting, seperti dalam sistem switching.
- Tegangan penghalang yang rendah
Potensi penghalang Schottky barrier pada dioda Schottky jauh lebih rendah daripada potensi penghalang pn-junction pada dioda biasa. Hal ini menyebabkan tegangan penghalang pada dioda Schottky lebih rendah, sehingga dioda ini lebih efisien dan memiliki daya tahan yang lebih baik.
- Kecepatan switching yang tinggi
Dioda Schottky memiliki kecepatan switching yang tinggi karena tidak ada waktu recovery yang diperlukan. Hal ini membuat dioda Schottky lebih cocok untuk aplikasi high-speed dan high-frequency, seperti dalam sistem komunikasi nirkabel.
Kegunaan Dioda Schottky
Dioda Schottky digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, di antaranya:
- Rectifier
Dioda Schottky digunakan sebagai rectifier dalam sirkuit catu daya dan konverter DC-DC. Kecepatan switching yang tinggi dan waktu recovery yang cepat membuat dioda Schottky lebih efisien daripada dioda biasa.
- Switching
Dioda Schottky digunakan sebagai switch dalam sirkuit digital dan sistem kontrol motor. Kecepatan switching yang ting.
Struktur Dioda Schottky
Dioda Schottky terdiri dari sebuah logam dan bahan semikonduktor n-type yang membentuk sebuah kontak. Logam yang digunakan pada dioda Schottky umumnya adalah logam transisi seperti platinum, titanium, atau tungsten, sedangkan bahan semikonduktor n-type yang digunakan adalah silikon atau germanium.
Struktur dioda Schottky tidak memiliki pn-junction seperti pada dioda biasa, namun terdapat potensi penghalang Schottky barrier yang terbentuk di antara kontak logam dan bahan semikonduktor n-type. Potensi penghalang ini terbentuk karena adanya perbedaan potensial antara logam dan bahan semikonduktor, yang menyebabkan muatan-muatan mengalami penolakan di permukaan kontak.
Pada dioda Schottky, muatan-muatan elektron bebas dari bahan semikonduktor n-type menyebar ke logam ketika terjadi kontak antara keduanya. Elektron-elektron ini membentuk lapisan tipis pada permukaan logam yang disebut layer depletion. Lapisan ini mengurangi konduktivitas logam, sehingga hanya terjadi sedikit penghantar arus dalam arah sebaliknya.
Struktur dioda Schottky dapat dijelaskan dengan gambar berikut:
________________
| |
| Semikonduktor|
| n-type |
| |
______|____Schottky____|________
| | |
| Logam | Semikonduktor|
| | n-type |
|________________|_____________|
Pada gambar di atas, Schottky barrier terbentuk di antara logam dan bahan semikonduktor n-type, membentuk sebuah potensi penghalang. Muatan-muatan elektron dari bahan semikonduktor menyebar ke logam dan membentuk lapisan depletion. Arus hanya mengalir dari logam ke bahan semikonduktor n-type, dan hampir tidak ada arus yang mengalir dari bahan semikonduktor ke logam.
Struktur dioda Schottky memiliki kelebihan dalam hal waktu recovery yang cepat, tegangan penghalang yang rendah, dan kecepatan switching yang tinggi. Oleh karena itu, dioda Schottky sering digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, seperti rectifier, switching, dan sistem komunikasi nirkabel.
Namun, perlu diingat bahwa dioda Schottky memiliki tegangan penghalang yang lebih rendah daripada dioda biasa. Oleh karena itu, dioda Schottky harus dipilih dengan tepat untuk memastikan bahwa tegangan penghalangnya dapat menangani beban pada sirkuit yang digunakan.
Kelebihan dan Kekurangan Dioda Schottky
Dioda Schottky memiliki kelebihan dan kekurangan seperti halnya komponen elektronik lainnya. Berikut ini adalah beberapa kelebihan dan kekurangan dari dioda Schottky:
Kelebihan Dioda Schottky:
- Waktu recovery yang cepat: Dioda Schottky tidak memiliki muatan penyimpan pada junction-nya sehingga memungkinkan untuk switching yang lebih cepat dan memperkecil waktu recovery-nya. Hal ini membuat dioda Schottky cocok untuk aplikasi switching dan kontrol yang memerlukan waktu respons yang cepat.
- Tegangan penghalang yang rendah: Potensi penghalang Schottky barrier pada dioda Schottky jauh lebih rendah daripada potensi penghalang pn-junction pada dioda biasa. Hal ini menghasilkan tegangan penghalang yang lebih rendah pada dioda Schottky, sehingga menghasilkan daya tahan yang lebih baik dan meningkatkan efisiensi pada rangkaian elektronik.
- Kecepatan switching yang tinggi: Dioda Schottky memiliki kecepatan switching yang sangat cepat karena tidak memiliki muatan penyimpan pada junction-nya. Kecepatan switching ini membuat dioda Schottky lebih cocok untuk aplikasi high-speed dan high-frequency seperti pada sistem komunikasi nirkabel dan perangkat elektronik lainnya.
- Arus jeblok yang tinggi: Dioda Schottky memiliki karakteristik arus jeblok yang tinggi karena penghantarannya tidak bergantung pada minoritasi karier. Hal ini memungkinkan dioda Schottky untuk digunakan pada aplikasi yang membutuhkan arus jeblok yang tinggi, seperti pada regulator tegangan.
Kekurangan Dioda Schottky:
- Tegangan terbalik yang rendah: Salah satu kelemahan dioda Schottky adalah tegangan terbalik yang rendah. Hal ini memungkinkan dioda Schottky rentan terhadap breakdown pada voltase rendah dan menghasilkan tegangan terbalik yang lebih rendah dibandingkan dengan dioda biasa.
- Rentan terhadap suhu tinggi: Dioda Schottky sangat sensitif terhadap suhu yang tinggi. Pada suhu yang tinggi, lapisan depletion di sekitar junction-nya dapat menipis dan mengakibatkan penghantaran arus yang buruk. Oleh karena itu, dioda Schottky perlu dijaga pada suhu yang aman untuk menghindari kerusakan pada rangkaian elektronik.
- Harga yang lebih mahal: Dibandingkan dengan dioda biasa, dioda Schottky memiliki harga yang lebih mahal. Hal ini disebabkan oleh proses manufaktur dan material yang digunakan dalam pembuatan dioda Schottky.
Secara keseluruhan, dioda Schottky memiliki kelebihan dan kekurangan yang perlu dipertimbangkan dalam penggunaannya pada rangkaian elektronik. Namun, dengan karakteristik uniknya, dioda Schottky tetap menjadi pilihan yang populer dalam aplikasi yang memerlukan waktu recovery yang cepat dan kecepatan switching yang tinggi.
Sejarah Singkat Dioda Schottky
Dioda Schottky dinamai berdasarkan nama Walter H. Schottky, seorang ilmuwan Jerman yang pertama kali mempublikasikan makalah tentang dioda Schottky pada tahun 1938. Schottky lahir pada tahun 1886 di Zurich, Swiss, dan menjadi profesor fisika di Berlin setelah menyelesaikan studinya.
Pada tahun 1938, Schottky menerbitkan makalah yang berjudul “Zur Theorie des thermischen Elektronenemission und der thermionischen Gleichrichter” (Teori tentang Emisi Elektron Termal dan Dioda Thermoionik). Dalam makalah tersebut, Schottky mengusulkan penggunaan kontak metal-semikonduktor dengan potensi penghalang rendah sebagai alternatif untuk dioda biasa dengan pn-junction.
Kontak metal-semikonduktor yang diusulkan oleh Schottky ini tidak memiliki lapisan pemutihan seperti pada dioda biasa, namun memiliki potensi penghalang yang lebih rendah dan waktu recovery yang lebih cepat. Dalam praktiknya, dioda Schottky pertama kali diproduksi oleh IBM pada tahun 1960 untuk aplikasi switching dalam sirkuit elektronik.
Dalam perkembangannya, dioda Schottky telah digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, seperti rectifier pada sirkuit catu daya dan konverter DC-DC, switching pada sirkuit digital dan sistem kontrol motor, serta dalam sistem komunikasi nirkabel. Dioda Schottky juga telah mengalami pengembangan dan peningkatan kinerja dalam hal kecepatan switching dan efisiensi, sehingga tetap menjadi pilihan yang populer dalam rangkaian elektronik modern.
Dalam sejarahnya, dioda Schottky telah menjadi salah satu kontribusi besar dalam perkembangan teknologi semikonduktor dan pengembangan sirkuit elektronik. Kini, dioda Schottky terus digunakan dan dikembangkan untuk mendukung berbagai aplikasi teknologi modern.