Sejarah Dioda dan Pengertiannya


Sejarah Dioda dan Pengertiannya


APA ITU DIODA ?

Dioda adalah perangkat elektronik dua terminal yang memungkinkan arus mengalir dengan mudah ke satu arah sambil menghadirkan resistensi tinggi ke arah sebaliknya. Dioda telah melakukan berbagai fungsi di komputer. Pada tahun 1950, Biro Standar Nasional Komputer Otomatis Timur (SEAC) menggunakan 10.500 germanium dioda sebagai mesin pertama yang menggunakan perangkat semikonduktor sebagai sakelar logika. Dalam mesin yang berhasil mereka juga berfungsi dalam peran yang beragam seperti elemen penyimpanan memori dan rectifiers catu daya tegangan tinggi. Sifat pemancar dan penginderaan cahaya terus mengaktifkan layar dan perangkat input/output untuk interkoneksi serat optik.

 

Pengejaran William Shockley yang berpikiran tunggal terhadap perangkat dioda empat lapis novel yang dikandungnya sebagai pengganti relai elektro-mekanis dalam sistem switching telepon memainkan peran penting dalam sejarah Silicon Valley. Menyadari bahwa idenya lebih awal dari waktunya, pada tahun 1957 delapan karyawan utamanya keluar dari Shockley Semiconductor Laboratory di Mountain View dalam frustrasi untuk memulai Fairchild Semiconductor di mana mereka fokus pada peningkatan transistor silikon.

 

 

Awalnya diode disebut rectifier karena kemampuannya untuk mengkonversi arus bolak-balik (AC) menjadi arus langsung (DC), lalu berganti nama menjadi dioda pada tahun 1919 oleh fisikawan Inggris William Henry Eccles yang menciptakan istilah dari akar Yunani di, yang berarti "dua", dan ode, bentuk singkat dari "elektroda." Yang terakhir itu sendiri diciptakan oleh ilmuwan Michael Faraday dari kata-kata Yunani elektron (yang berarti amber, di mana kata listrik diturunkan) dan hodos; jalan, jalur, jalan, atau koneksi.

 

Kompleksitas etimologi ini sepenuhnya tepat. Sementara struktur fisik dioda mungkin tampak menipu sederhana, selain perbaikan, emisi cahaya, penginderaan cahaya, dan karakteristik resistensi negatif, dioda semikonduktor memperluas kemampuan mereka ke dalam setiap sistem listrik dan elektronik yang dapat dibayangkan dari detektor microwave radar hingga lampu light emitting diode (LED) yang banyak digunakan. Dua struktur dioda mendasar, thermionic (tabung vakum) dan solid state (semikonduktor), ditemukan dalam waktu 12 bulan satu sama lain pada paruh kedua abad ke-19.

 

THERMIONIC DIODA


Frederick Guthrie (1833–1886) menemukan dioda thermionic pada tahun 1873

 

Pada tahun 1873, ilmuwan Inggris Frederick Guthrie mencatat bahwa menempatkan pelat logam putih-panas yang terhubung ke dekat tanah, tetapi tidak benar-benar menyentuh, elektroskop bermuatan positif akan mengeluarkan instrumen. Ini tidak terjadi ketika elektroskop membawa muatan negatif.

 

Pada tahun 1880, William J. Hammer, asisten Thomas Edison di laboratorium Menlo Park, New Jersey, melaporkan cahaya biru di sekitar tiang positif dan menghitamkan kawat di tiang negatif dari bola lampu listrik awal. Awalnya disebut "Hammer's Phantom Shadow," majikannya mengubah nama fenomena itu menjadi "Edison Effect," ketika ia mematenkan bola lampu pijar pada tahun 1883.

 

Kedua peneliti telah secara independen menemukan aliran muatan yang diinduksi panas dalam satu arah yang dikenal sebagai emisi thermionic tetapi tidak membayangkan aplikasi praktis untuk pekerjaan mereka. Dua puluh tahun kemudian, mantan karyawan Edison John Ambrose Fleming menyadari bahwa efeknya dapat digunakan sebagai detektor untuk sinyal radio. Fleming mematenkan dioda thermionic, perangkat elektronik tabung vakum praktis pertama, di Inggris pada tahun 1904.

 

DIODA SEMIKONDUKTOR

Fisikawan Jerman Ferdinand Braun, lulusan Universitas Berlin berusia 24 tahun, mempelajari karakteristik elektrolit dan kristal yang melakukan listrik di Universitas W├╝rzburg. Pada tahun 1874 saat menyelidiki kristal galena (lead sulfida) dengan titik kawat logam tipis, ia mencatat bahwa arus mengalir bebas ke satu arah saja. Braun telah menemukan efek perbaikan listrik yang terjadi pada titik kontak antara logam dan bahan kristal tertentu. Braun menunjukkan perangkat semikonduktor ini di Leipzig pada tahun 1876, tetapi tidak menemukan aplikasi yang berguna sampai munculnya radio pada awal 1900-an.

 

Ferdinand Braun (1850 –1918) menemukan dioda semikonduktor pada tahun 1874

 

C.E Fitts membangun penyearah arus menggunakan selenium di AS sekitar tahun 1886. Karyanya tidak menghasilkan perangkat praktis apa pun sampai dihidupkan kembali pada tahun 1930-an di mana ia menemukan aplikasi yang luas sebagai cara yang efisien untuk mengubah tegangan AC ke DC dalam aplikasi industri dengan persyaratan daya yang relatif besar.

 

Pada tahun 1901, Jagadis Chandra Bose, seorang profesor fisika di Calcutta, India, mengajukan paten AS untuk dioda semikonduktor kontak kristal galena untuk mendeteksi sinyal radio. Mulai tahun 1902, insinyur Telepon dan Telegraf Amerika Greenleaf W. Pickard menguji ribuan sampel mineral untuk menilai sifat perbaikan mereka. Dia mengajukan paten untuk detektor kontak titik silikon pada tahun 1906 dan kemudian mendirikan Perusahaan Aparat Khusus Nirkabel untuk memasarkan detektor radio kristal "kumis kucing". Dia mungkin perusahaan pertama yang membuat dan menjual perangkat semikonduktor silikon komersial. Banyak penemu lain bereksperimen dengan bahan alternatif.Dia adalah Henry Dunwoody ia menerima hak paten untuk detektor karborundum (silikon karbida),hebatnya lagi hanya dua minggu setelah Pickard. Wichi Torikata juga mendapatkan paten Jepang untuk detektor mineral pada tahun 1908.

 

Meskipun perangkat semikonduktor memungkinkan set radio sederhana beroperasi tanpa daya eksternal, pada pertengahan 1920-an kinerja dioda tabung vakum yang lebih dapat diprediksi menggantikannya di sebagian besar aplikasi radio. Semikonduktor kembali menonjol dalam Perang Dunia II sebagai detektor radar karena kemampuan mereka untuk beroperasi pada frekuensi microwave.

 

LIGHT EMITTING DIODA (LED)

Arena dioda pemancar cahaya telah sangat kaya akan pekerjaan perintis. Dalam surat kepada Electrical World pada tahun 1907, H. J. Round, seorang pelopor radio Inggris yang bekerja untuk Guglielmo Marconi di New York, menggambarkan elektroluminesensi dari kristal karborundum (silikon karbida). Ini adalah laporan emisi cahaya pertama yang diketahui dari semikonduktor, prinsip di balik lampu LED modern.

 

Replikasi H. R. Round demonstrasi emisi cahaya (inset) dari Silicon Carbide

Courtesy: Biolippi (2009)

Replikasi H. R. Round demonstrasi emisi cahaya (inset) dari Silicon Carbide Courtesy: Biolippi (2009)

 

Pada 1922-23, insinyur Rusia Oleg Losev melaporkan emisi cahaya dari kristal radio dan pada tahun 1927 mengajukan paten untuk 'estafet cahaya' yang mengusulkan perangkatnya "untuk komunikasi telegraf dan telepon yang cepat." Karya ini meramalkan pengembangan dioda optoelektronik yang mendasar bagi tautan serat optik modern.

 

Rubin Braunstein dari Radio Corporation of America melaporkan adanya emisi inframerah dari sebuah gallium arsenide (GaAs) pada tahun 1955. Kemudian dua peneliti di Texas Instruments, James R. Biard dan Gary Pittman, dianugerahi paten LED pertama, dan Nick Holonyak Jr. dari General Electric Company telah disebut "bapak LED" untuk mengembangkan perangkat praktis pertama yang dipancarkan dalam spektrum yang terlihat pada tahun 1962.

 

MENJELASKAN OPERASI DIODA SEMIKONDUKTOR

Diterjemahkan ke dalam bahasa Inggris sebagai "semikonduktor," kata Jerman "halbleiter" pertama kali digunakan pada tahun 1911 untuk menggambarkan bahan dengan konduktor listrik antara logam (konduktor) dan insulator. Tetapi penjelasan tentang perilaku semikonduktor menghindari para ilmuwan selama beberapa dekade. Pada akhir 1931, fisikawan Wolfgang Pauli berpendapat bahwa "seseorang tidak boleh bekerja pada semikonduktor, itu adalah kekacauan kotor; siapa yang tahu apakah ada semikonduktor."

 

Penjelasan memuaskan tentang perbaikan dalam perangkat semikonduktor akhirnya muncul pada tahun 1938. Boris Davydov di Ioffe Physico-Technical Institute of the Russian Academy of Sciences, Leningrad, Nevill Mott di Bristol University, Inggris, dan Walter Schottky di Siemens and Halske di Munich, Jerman secara independen mengaitkan fenomena itu dengan konsentrasi elektron di permukaan semikonduktor yang memasang penghalang asimetris untuk aliran arus.

 

SEL SURYA DAN DETEKTOR RADAR

Saat menyelidiki penggunaan dioda silikon sebagai detektor radar pada tahun 1940, Russell Ohl, seorang elektrokimia di Bell Telephone Labs di Holmdel, NJ, menguji lempengan silikon kecil yang menghasilkan hasil aneh. Ketika terkena cahaya terang, arus yang mengalir melalui lempengan melompat dengan sangat baik.

 


Contoh khas rectifiers kristal frekuensi microwave PD II dalam koleksi museum

 

Ohl dan kolega Jack Scaff menemukan bahwa jahitan di lempengan menandai pemisahan silikon ke daerah yang mengandung jenis kotoran yang berbeda. Satu ketidaksensahan, elemen fosfor, menghasilkan sedikit kelebihan elektron dalam sampel sementara yang lain, boron, menyebabkan sedikit kekurangan (kemudian diakui sebagai "lubang"). Mereka menyebut wilayah n-type (untuk negatif) dan tipe p (positif); permukaan atau "penghalang" di mana daerah-daerah ini bertemu menjadi dikenal sebagai persimpangan p-n. Cahaya yang mencolok di persimpangan inilah yang merangsang elektron untuk mengalir dari sisi n ke sisi p, menghasilkan arus listrik. Ohl telah menemukan efek fotovoltaik yang kekuatan sel surya hari ini.

 

Pekerjaan Ohl dan Scaff menyebabkan lompatan raksasa ke depan dalam teknologi material semikonduktor karena silikon dan dioda germanium dikerahkan untuk upaya perang. Para peneliti di Inggris Raya dan Amerika Serikat mengembangkan teknik untuk memurnikan kedua elemen dan "obat bius" mereka dengan kotoran yang dipilih untuk mendapatkan karakteristik yang diinginkan. Dioda frekuensi microwave yang tak terhitung jumlahnya dibuat untuk digunakan dalam penerima radar Sekutu. Peningkatan kualitas material semikonduktor yang mengalir dari pekerjaan ini memungkinkan fabrikasi transistor pertama di Bell Labs pada tahun 1947.

 

JADI SIAPA PENEMU DIODE?

Dioda semikonduktor dan transistor secara bertahap menggantikan tabung vakum di komputer digital selama tahun 1950-an. Pada tahun 1960, semua desain baru menggunakan semikonduktor untuk fungsi logika. Berbagai aplikasi lain yang mungkin telah muncul untuk dioda sejak penemuannya merangsang penelitian di laboratorium di seluruh dunia tentang bagaimana teknik manufaktur baru dapat diterapkan untuk menghasilkan perangkat yang lebih baik untuk sistem elektronik. Ketika dikombinasikan dengan proses planar revolusioner Jean Hoerni, pekerjaan yang dijelaskan oleh para peneliti di Fairchild menghasilkan produk komersial baru yang menyumbangkan sumber pendapatan penting di masa-masa awal perusahaan.

 

Dengan sejarah panjang yang melibatkan ratusan insinyur dan ilmuwan di seluruh dunia, apakah pantas untuk mengurapi salah satu dari mereka sebagai "penemu dioda?" Beberapa akan memberikan kehormatan pada mereka yang pertama kali menemukan efeknya (Guthrie dan Braun). Yang lain mendukung pencalonan mereka yang mematenkan perangkat berguna pertama (Fleming dan Bose). Ahli etimologi dapat memilih mereka yang menciptakan nama (Eccles dan Faraday). Preferensi saya adalah untuk mengenali bahwa ini adalah salah satu dari begitu banyak contoh dalam sejarah sains dan teknologi di mana kesuksesan memiliki banyak ayah, termasuk dalam hal ini para peneliti awal di Fairchild Semiconductor.


demikianlah artikel tentang Sejarah Dioda dan Pengertianya semoga bermanfaat


LihatTutupKomentar