Dasar Teori Dioda

DIODA

Gambar Simbol Dioda

Pengertian Dioda

Dioda adalah komponen elektronik yang mempunyai dua buah elektroda yaitu anoda dan katoda. Anoda untuk polaritas positif dan katoda untuk polaritas negatif. Di dalam dioda terdapat junction (pertemuan) dimana semikonduktor type-p dan semi konduktor type-n bertemu.

Fungsi Dioda

Fungsi dioda ini memang unik, yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Fungsi dioda paling umum adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Karenanya, dioda dapat dianggap sebagai versi elektronik dari  katup pada transmisi cairan dimana katup akan terbuka jika ada air yang mengalir dari belakang katup menuju ke depan, sedangkan katup akan menutup oleh air yang mengalir dari depan menuju ke belakang.

Fungsi dioda yang lainnya adalah sebagai penyearah sinyal tegangan AC menjadi sinyal DC. Untuk dapat digunakan sebagai penyearah setengah gelombang Anda bisa menggunakan sebuah dioda. Namun jika ingin menjadi penyearah gelombang penuh, Anda harus menggunakan 4 buah dioda yang dirangkai seperti jembatan atau dengan menggunakan 2 buah dioda dengan trafo yang memiliki center tap (CT).

Dioda semikonduktor hanya dapat melewatkan arus searah saja, yaitu pada saat dioda diberikan catu maju (forward bias) dari anoda (sisi P) ke katoda (sisi N). Pada kondisi tersebut dioda dikatakan dalam keadaan menghantar (memiliki tahanan dalam sangat kecil). Sedangkan bila dioda diberi catu terbalik (reverse bias) maka maka pada kondisi ini dioda tidak menghantar (memiliki tahanan dalam yang tinggi sehingga arus sulit mengalir).

Untuk dioda silikon arus mulai dilewatkan setelah tegangan ≥ 0.7 Volt DC, sedangkan untuk dioda Germanium mulai dilewatkan setelah tegangan mencapai ≥ 0.3 Volt DC. Penerapan dioda semi konduktor yang umum adalah sebagai penyearah, selain fungsi lain seperti pembatas tegangan, detektor dan clipper.

Secara umum, jika diuraikan maka fungsi-fungsi diode adalah sebagai berikut:

1. Penyearah, contoh : dioda bridge
2. Penstabil tegangan (voltage regulator), yaitu dioda zener
3. Pengaman /sekering
4. Sebagai rangkaian clipper, yaitu untuk memangkas/membuang level sinyal yang ada di atas atau di bawah level tegangan tertentu.
5. Sebagai rangkaian clamper, yaitu untuk menambahkan komponen dc kepada suatu sinyal ac
6. Pengganda tegangan.
7. Sebagai indikator, yaitu LED (light emiting diode)
8. Sebagai sensor panas, contoh aplikasi pada rangkaian power amplifier
9. Sebagai sensor cahaya, yaitu dioda photo
10. Sebagai rangkaian VCO (voltage controlled oscilator), yaitu dioda varactor

Jenis-jenis Dioda

·  Dioda standar

Dioda jenis ini ada dua macam yaitu silikon dan germanium. Dioda silikon mempunyai tegangan maju 0.6V sedangkan dioda germanium 0.3V. Dioda jenis ini mempunyai beberapa batasan tertentu tergantung spesifikasi. Batasan batasan itu seperti batasan tegangan reverse, frekuensi, arus, dan suhu. Tegangan maju dari dioda akan turun 0.025V setiap kenaikan 1 derajat dari suhu normal.
Sesuai karakteristiknya dioda ini bisa dipakai untuk fungsi-fungsi sebagai berikut:

• Penyearah sinyal AC
• Pemotong level
• Sensor suhu
• Penurun tegangan
• Pengaman polaritas terbalik pada dc input

Contoh dioda jenis ini adalah 1N400x (1A), 1N5392 (1.5A), dan 1N4148 (500mA).

·         LED (light emiting diode)

Dioda jenis ini mempunyai lapisan fosfor yang bisa memancarkan cahaya saat diberi polaritas pada kedua kutubnya. LED mempunyai batasan arus maksimal yang mengalir melaluinya. Diatas nilai tersebut dipastikan umur led tidak lama. Jenis led ditentukan oleh cahaya yang dipancarkan. Seperti led merah, hijau, biru, kuning, oranye, infra merah dan laser diode. Selain sebagai indikator beberapa LED mempunyai fungsi khusus seperti LED inframerah yang dipakai untuk transmisi pada sistem remote control dan opto sensor juga laser diode yang dipakai untuk optical pick-up pada sistem CD. Dioda jenis ini dibias maju (forward).

Bila dioda dibias forward, electron pita konduksi melewati junction dan jatuh ke dalam hole. Pada saat elektron-elektron jatuh dari pita konduksi ke pita valensi, mereka memancarkan energi. Pada dioda LED energi dipancarkan sebagai cahaya, sedangkan pada dioda penyearah energi ini keluar sebagai panas. Dengan menggunakan bahan dasar pembuatan seperti gallium, arsen dan phosfor pabrik dapat membuat LED dengan memancarkan cahaya warna merah, kuning, dan infra merah (tak kelihatan). Led yang menghasilkan pancaran cahaya tampak biasanya digunakan untuk display mesin hitung, jam digital dan lain-lain. Sedangkan Led infra merah dapat digunakan dalam sistim tanda bahaya pencuri dan lingkup lainnya yang membutuhkan cahaya tak kelihatan, juga untuk remote control. Keuntungan lampu Led dibandingkan lampu pijar adalah umurnya panjang, teganagnnya rendah dan saklar nyala matinya cepat. Gambar 2.1 dibawah ini menjukkan lambang atau simbol dari macam dioda.

·         Dioda photo

Dioda photo merupakan jenis komponen peka cahaya. Dioda ini akan menghantar jika ada cahaya yang mauk dengan intensitas tertentu. aplikasi dioda photo banyak pada sistem sensor cahaya (optical). Contoh:pada optocoupler dan optical pick-up pada sistem CD. Dioda photo dibias maju (forward).

Energi thermal menghasilkan pembawa minoritas dalam dioda, makin tinggi suhu makin besar arus dioda yang terbias terbalik. Energi cahaya juga menghasilkan pembawa minoritas. Dengan menggunakan jendela kecil untuk membuka junction agar terkena sinar, pabrik dapat membuat dioda photo. Jika cahaya luar mengenai junction dioda photo yang dibias terbalik akan dihasilkan pasangan electron-hole dalam lapisan pengosongan. Makin kuat cahaya makin banyak jumlah pembawa yang dihasilkan cahaya makin besar arus reverse. Oleh sebab itu dioda photo merupakan detektor cahaya yang baik sekali.

·         Dioda varactor

Kelebihan dari dioda ini adalah mampu menghasilkan nilai kapasitansi tertentu sesuai dengan besar tegangan yang diberikan kepadanya. Dengan dioda ini maka sistem penalaan digital pada sistem transmisi frekuensi tinggi mengalami kemajuan pesat, seperti pada radio dan televisi. Contoh sistem penalaan dengan dioda ini adalah dengan sistem PLL (Phase lock loop), yaitu mengoreksi oscilator dengan membaca penyimpangan frekuensinya untuk kemudian diolah menjadi tegangan koreksi untuk oscilator. Dioda varactor dibias reverse. Dengan mengubah-ubah tegangan riverse pada varactor kita dapat mengubah frekuensi resonansi. Penerapan dioda varaktor ini biasanya pada tuner yang ditala menggunakan tegangan.

·         Dioda Schottky

Dioda schottky menggunakan logam emas, perak atau platina pada salah satu sisi junction dan silicon yang di dop (biasanya type-n) pada sisi yang lain. Dioda semacam ini adalah piranti unipolar karena electron bebas merupakan pembawa mayoritas pada kedua sisi junction. Dan dioda Schottky ini tidak mempunyai lapisan pengosongan atau penyimpanan muatan, sehingga mengakibatkan ia dapat di switch nyala dan mati lebih cepat dari pada dioda bipolar. Sebagai hasilnya piranti ini dapat menyearahkan frekuensi diatas 300 Mhz dan jauh diatas kemampuan dioda bipolar.

·         Dioda Step-Recovery

Dengan mengurangi tingkat doping dekat junction pabrik dapat membuat dioda step-recovery piranti yang memanfaatkan penyimpanan muatan. Selama konduksi maju dioda berlaku seperti dioda biasa dan bila dibias terbalik dioda ini konduksi sementara lapisan pengosongan sedang diatur dan kemudian tiba-tiba saja arus balik menjadi nol. Dalam keadaan ini seolah-olah dioda tiba-tiba terbuka menjepret (snaps open) seperti saklar, dan inilah sebabnya kenapa dioda step-recovery sering kali disebut dioda snap. Dioda step-recovery digunakan dalam rangkaian pulsa dan digital untuk menghasilkan pulsa yang sangat cepat. Snap-off yang tiba-tiba dapat menghasilkan pensaklaran on-off kurang dari 1 ns. Dioda khusus ini juga digunakan dalam pengali frekuensi.

·         Dioda Zener

Fungsi dari dioda zener adalah sebagai penstabil tegangan. Selain itu dioda zener juga dapat dipakai sebagai pembatas tegangan pada level tertentu untuk keamanan rangkaian. Karena kemampuan arusnya yang kecil maka pada penggunaan dioda zener sebagai penstabil tegangan untuk arus besar diperlukan sebuah buffer arus. Dioda zener dibias mundur (reverse).

Dioda zener dibuat untuk bekerja pada daerah breakdown dan menghasilkan tegangan breakdown kira-kira dari 2 sampai 200 Volt. Dengan memberikan tegangan terbalik melampaui tegangan breakdown zener, piranti berlaku seperti sumber tegangan konstan, dengan kata lain dioda zener akan membatasi tegangan agar tidak lebih besar dari tegangan breakdownnya. Dioda Zener banyak digunakan kedua setelah dioda penyearah, dioda zener adalah komponen utama regulator tegangan.

Kerusakan yang sering ditemui pada Dioda

• Arus bocor saat di beri bias terbalik
• Hubung singkat / tegangan tembus saat di beri bias terbalik
• Sirkuit terputus 

 Lihat lainnya di www.um.ac.id