Jangan salah ini fungsi dioda yang sebenarnya
Di susun oleh: ikram sufi. Perodi: elektronika
Komponen Elektronika Dioda
Pengertian dioda
Diode adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (kondisi bias maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi bias mundur). Diode dapat disamakan sebagai fungsi katup di dalam bidang elektronika. Diode sebenarnya tidak menunjukkan karakteristik ke searahan yang sempurna, melainkan mempunyai karakteristik hubungan arus dan tegangan kompleks yang tidak linier dan sering kali tergantung pada teknologi atau material yang digunakan serta parameter penggunaan. Beberapa jenis diode juga mempunyai fungsi yang tidak ditujukan untuk penggunaan penyearah.
Sejarah penemuan dioda
Dioda (semikonduktor) atau (dioda kristal) adalah dioda yang pertama kali di populerkan sebelum dioda termionik, diode termionik dan diode kristal dikembangkan secara terpisah pada waktu yang bersamaan. Prinsip kerja dari diode termionik ditemukan oleh Frederick Guthrie pada tahun 1873 Sedangkan prinsip kerja diode kristal ditemukan pada tahun 1874 oleh peneliti Jerman, Karl Ferdinand Braun.
Jenis-Jenis dioda dan cara kerjanya
1. Dioda termionik
Diode termionik adalah sebuah peranti katup termionik yang merupakan susunan elektrode-elektrode di ruang hampa dalam sampul gelas. Diode termionik pertama bentuknya sangat mirip dengan bola lampu pijar.
Dalam diode katup termionik, arus listrik yang melalui filamen pemanas secara tidak langsung memanaskan katode (Beberapa diode menggunakan pemanasan langsung, di mana filamen wolfram berlaku sebagai pemanas sekaligus juga sebagai katode), elektrode internal lainnya dilapisi dengan campuran barium dan strontium oksida, yang merupakan oksida dari logam alkali tanah. Substansi tersebut dipilih karena memiliki fungsi kerja yang kecil. Bahang yang dihasilkan menimbulkan pancaran termionik elektron ke ruang hampa. Dalam operasi maju, elektrode logam disebelah yang disebut anode diberi muatan positif jadi secara elektrostatik menarik elektron yang terpancar.
Walaupun begitu, elektron tidak dapat dipancarkan dengan mudah dari permukaan anode yang tidak terpanasi ketika polaritas tegangan dibalik. Karenanya, aliran listrik terbalik apapun yang dihasilkan dapat diabaikan.
2. Dioda kristal atau dioda (semikonduktor)
Diode semikonduktor adalah diode Schottky yang dibentuk dari pertemuan antara logam dan semikonduktor (sawar Schottky) sebagai ganti pertemuan p dan n konvensional.Sebagian besar diode saat ini berdasarkan pada teknologi pertemuan p dan n semikonduktor. Pada diode p dan n, arus mengalir dari sisi tipe-p (anode) menuju sisi tipe-n (katode), tetapi tidak mengalir dalam arah sebaliknya.Karakteristik arus–tegangan dari diode, atau kurva arus(I) dan tegangan(V), berhubungan dengan perpindahan dari pembawa melalui yang dinamakan lapisan penipisan atau daerah pengosongan (hole) yang terdapat pada pertemuan p-n di antara semikonduktor. Ketika pertemuan p-n dibuat, elektron pita konduksi dari daerah N menyebar ke daerah P di mana terdapat banyak lubang yang menyebabkan elektron bergabung dan mengisi lubang yang ada, baik lubang dan elektron bebas yang ada lenyap, meninggalkan donor bermuatan positif pada sisi-N dan akseptor bermuatan negatif pada sisi-P. Daerah disekitar pertemuan p-n menjadi dikosongkan (hole) dari pembawa muatan dan karenanya berlaku sebagai isolator.
3. Dioda jembatan
Diode jembatan merupakan salah satu bentuk pengaplikasian diode sebagai penyearah arus bolak-balik menjadi arus searah. Biasanya, rangkaian penyearah ini menggunakan empat diode yang disusun dalam bentuk segi empat dengan diode di setiap sisinya. Hal ini memungkinkan listrik yang disalurkan dari pembangkit listrik dapat dimanfaatkan untuk menghidupkan barang elektronik di rumah.
Konfigurasi jembatan pada keempat diode memungkinkan penyearahan arus listrik dilakukan dalam dua tahap sehingga dapat juga dinamakan sebagai penyearahan gelombang penuh.
• Cara kerja dioda jembatan
Tampak pada gambar kondisi pertama bahwa diode yang posisinya saling berseberangan akan memiliki kedaan on/off yang seragam. Hal ini memungkinkan terjadinya aliran tegangan listrik dalam rangkaian tertutup jika bagian atas sumber bernilai positif.
Kondisi kedua memiliki kesamaan konsep aliran dengan kondisi pertama. Hal yang membedakannya hanya aliran tegangannya berubah karena perubahan polaritas sumbernya. Hal ini juga mengubah kondisi diode sehingga memiliki keadaan yang berkebalikan dengan diode kondisi pertama.
4. Dioda zener
Diode Zener adalah diode yang memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “tegangan tembus” (breakdown voltage) atau “tegangan Zener”. Ini berlainan dari diode biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah
Sebuah diode Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan diode biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tegangan tembus yang jauh dikurangi, disebut tegangan Zener. Sebuah diode Zener memiliki p-n junction yang memiliki doping berat, yang memungkinkan elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi material tipe-p ke dalam pita konduksi material tipe-n.
Sebuah diode Zener yang dicatu-balik akan menunjukan perilaku tegangan tembus yang terkontrol dan akan melewatkan arus listrik untuk menjaga tegangan jatuh supaya tetap pada tegangan Zener. Sebagai contoh, sebuah diode Zener 3.2 Volt akan menunjukan tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika diberi catu-balik. Namun, karena arusnya terbatasi, sehingga diode Zener biasanya digunakan untuk membangkitkan tegangan referensi, untuk menstabilisasi tegangan aplikasi-aplikasi arus kecil, untuk melewatkan arus besar diperlukan rangkaian pendukung IC atau beberapa transistor sebagai output.
Tegangan Sunting
Tegangan tembusnya dapat dikontrol secara tepat dalam proses doping. Toleransi dalam 0.05% bisa dicapai walaupun toleransi yang paling biasa adalah 5% dan 10%.
Efek ini ditemukan oleh seorang fisikawan Amerika, Clarence Melvin Zener.
5. Dioda LED
Dioda LED merupakan kependekan dari Light Emitting Diode, yakni salah satu dari banyak jenis perangkat semikonduktor yang mengeluarkan cahaya ketika arus listrik melewatinya.
Selain pencahayaan, LED juga merupakan bagian dari 7 segmen dalam jam dan pengatur waktu digital dan digunakan di remote control
CARA KERJA LED
Cara kerja dari LED hampir sama dengan keluarga dioda yang memiliki dua kutub, yaitu Kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias foward) dari Anoda ke Katoda.
6. Dioda Varactor (Varactor Diode)
Dioda Varactor pertama kali dikembangkan oleh Pacific Semiconductor yaitu sebuah anak perusahaan dari Ramo Wooldridge Corporation yang memperoleh hak paten Dioda Varactor pada tahun 1961.
Dioda Varactor merupakan Dioda yang mempunyai sifat kapasitas berubah-ubah sesuai tegangan yang diberikannya.
Sesuai dengan sifatnya, Dioda Varactor juga disebut dengan Dioda Kapasitas Variabel atau Varicap Diode (Variable Capacitance Diode).
Pada umumnya, Dioda Varactor digunakan pada rangkaian yang berkaitan dengan frekuensi.
Seperti rangkaian
• VCO (Voltage Controlled
• Oscillator), VFO (Variable Frequency Oscillator),
• RF Filter (Tapis Frekuensi Radio),
• PLL Oscilator (Phase-Locked Loop Oscillator),
• Tuner Radio dan Tuner Televisi.
Cara kerja Dioda Varactor (Varactor Diode)
Pada umumnya, Dioda Varactor terbuat dari bahan Semikonduktor Silikon dengan sambungan PN yang dirancang khusus untuk memiliki sifat kapasitansi pada rangkaian bias balik (Reverse Bias) seperti Dioda Zener.
7. Dioda Tunnel (Tunnel Diode)
(Tunnel Diode)Dioda Tunnel adalah macam dioda yang mampu beroperasi pada kecepatan yang sangat tinggi dan dapat berfungsi dengan baik pada gelombang mikro (Microwave). Dioda Tunnel ini biasanya digunakan di rangkaian pendeteksi frekuensi dan konverter.
Cara kerja dioda tunnel
Berdasarkan teori mekanika, sebuah partikel harus memperoleh energi yang sama dengan tinggi penghalang energi potensial. Jika harus bergerak dari satu sisi penghalang ke sisi lain.
Jika tidak, energi harus disupply dari beberapa sumber eksternal. Sehingga elektron persimpangan sisi-N dapat melompati penghalang persimpangan untuk mencapai sisi-P persimpangan.
Proses ini terjadi tanpa kehilangan energi pada bagian elektron. Perilaku mekanika kuantum tersebut menunjukkan proses tunneling.
Perangkat PN-junction dengan pengotor tinggi disebut sebagai dioda tunnel. Fenomena tunneling
tersebut memberikan efek pembawa mayoritas.
P∝exp (-A* E_b *W)
Dimana :
‘E’ adalah energi penghalang,
‘P’ adalah probabilitas bahwa partikel melintasi penghalang,
‘W’ adalah lebar penghalang
8. Dioda infrared (dioda infra merah)
LED Infra Merah merupakan salah satu jenis LED (Light Emiting Diode) yang dapat memancarkan cahaya infra merah yang tidak kasat mata. Cahaya infra merah merupakan gelombang cayaha yang berapa pada spectrum cahaya tak kasat mata. LED infra merah dpat memacarkan cahaya infra merah pada saat diode LED ini diberikan tegangan bias maju pada anoda dan katodanya. LED infra merah ini dapat memancarkan gelombang cahaya infra merah karena dibuat dengan bahan khusus untuk memendarkan cahaya infra merah. Bahan pembuatan LED infra merah tersebut adalah bahan Galium Arsenida (GaAs). Secara teoritis LED infra merah mempuyai panjang gelombang 7800 Å dan mempuyai daerah frekuensi 3.104 sampai 4.104 Hz. Dilihat dari jangkah frekuensi yang begitu lebar, infra merah sangat fleksibel dalam pengunaanya. LED ini akan menyerap arus yang lebih besar dari pada dioda biasa. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar daya pancarnya dan semakin jauh jarak sapuannya.