.png "Nurdin")
Daftar Isi
Pengertian dioda
Komponen dioda adalah salah satu komponen elektronika yang sering kita temukan pada berbagai peralatan elektronik.
Peralatan elektronik tersebut membutuhkan power supply sebagai sumber penggeraknya.
Dioda inilah yang akan berfungsi sebagai penyearahan didalam rangkaian power supply.
Dioda adalah bagian dari komponen penyearahan di dalam power supply, dimana komponen ini mampu berfungsi sebagai penyearah.
Seperti yang kita ketahui bahwa salah satu fungsi dioda adalah sebagai penyearahan.
Pada saat proses penyearahan, diharapkan arus dan tegangan output menghasilkan sinyal yang benar-benar rata, tanpa adanya denyut gelombang sedikit pun.
Penyearahan yang menghasilkan gelombang output yang buruk dapat mengakibatkan kerusakan pada perangkat elektronik.
Oleh sebab itu, dioda berperan penting sebagai penyearahan suatu gelombang.
Komponen dioda merupakan salah satu komponen yang termasuk kedalam komponen aktif elektronika.
Dioda terbuat dari bahan semikonduktor yang memiliki dua buah elektroda.
Elektroda terdiri dari anoda (positif) dan katoda (negatif).
Aliran listrik dapat mengalir melalui dioda ketika pertemuan p-n semikonduktor dialirkan arus listrik dari sisi tipe-p anoda (positif) menuju ke tipe-n katoda (negatif).
Jika kondisi ini dibalik, dimana arus yang dialirkan berawal dari tipe-n menuju ke tipe-p maka tidak akan terjadi adanya suatu aliran listrik didalamnya, dioda akan menghambat aliran listrik itu.
Bahan Dioda
Komponen dioda terbuat dari bahan semikonduktor.
Semikonduktor adalah bahan yang sulit dilewati oleh arus listrik jika dibandingkan dengan bahan konduktor, tetapi lebih mudah dilewati arus listrik jika dibandingkan dengan bahan isolator.
Dapat dikatakan bahwa semikonduktor adalah suatu bahan yang memiliki nilai konduktivitas listrik diantara konduktivitas listrik berbahan konduktor dan konduktivitas listrik berbahan isolator.
Nilai tahanan jenisnya berada diantara konduktor dan isolator yaitu 10-2 ohm cm sampai 10-6 ohm cm.
Didalam ilmu kimia, bahan semikonduktor banyak ditemukan pada unsur-unsur kimia golongan IV.
Bahan semikonduktor yang paling sering digunakan yaitu silikon (Si) dan germanium (Ge).
Silikon memiliki tegangan kerja sekiar 0,7 V dan germanium memiliki tegangan kerja sebesar 0,3 V.
Fungsi dioda
Dioda berfungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah saja atau disebut forward bias dan juga dioda dapat difungsikan sebagai penghambat arus listrik dari arah sebaliknya atau disebut dengan reverse bias.
Jadi, dapat disimpulkan bahwa komponen elektronika berfungsi sebagai penyearah arus listrik.
Komponen dioda ini sering digunakan dalam rangkaian elektronika sebagai komponen penyearahan.
Setiap jenis dioda memiliki fungsinya masing-masing, berikut fungsi dioda untuk setiap jenis dioda yang berbeda:
- Berfungsi sebagai penyearahan arus AC menjadi arus DC, dapat menggunakan dioda jenis biasa dan dioda bridge
- Berfungsi sebagai penyearah setengah gelombang
- Berfungsi untuk pengaman dan menstabilkan tegangan, dapat menggunakan dioda jenis zener
- Berfungsi sebagai lampu indikator, dapat menggunakan dioda LED
- Berfungsi sebagai sensor cahaya, dapat menggunakan dioda photo
- Berfungsi sebagai pengendali dapat menggunakan dioda schottky.
Simbol, Susunan dan Struktur Dioda
Dapat dilihat pada gambar diatas, dimana gambar-gambar tersebut terdiri dari simbol dioda, susunan dioda dan struktur dioda.
Dapat dilihat pada gambar struktur dioda diatas. Struktur dioda terdiri dari sambungan antara semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n dimana arus listrik hanya akan mengalir dari sisi P menuju sisi N. Diantara sambungan P dan N tersebut dipisahkan dengan lapisan deplesi atau depletion layer.
Lapisan pengosong atau depletion layer adalah daerah keseimbangan antara jumlah hole dan jumlah elektron. Pada sisi semikonduktor tipe-p banyak terbentuk hole yang siap menerima elektron-elektron. Sedangkan pada sisi semikonduktor tipe-n banyak terbentuk elektron yang siap untuk dilepas bebaskan.
Prinsip Kerja Dioda
Bias Maju (Forward Bias)
Perhatikan pada gambar pertama diatas. Kondisi forward bias adalah kondisi dimana terminal P dioda dihubungkan dengan kutub positif baterai dan terminal N dioda dihubungkan dengan kutub negatif baterai.
Pada kondisi ini, kutub positif baterai mendorong hole di P-N menuju N dan elektron bebas yang berada di N didorong ke P oleh kutub baterai. Sehingga timbul arus listrik forward current atau arus maju. Arus listrik ini akan terus-menurus mengalir selama baterai masih memberikan suplai energi.
Bias Mundur (Reverse Bias)
Kondisi reverse bias adalah kondisi dimana terminal P dioda dihubungkan dengan kutub negatif baterai dan terminal N dihubungkan pada kutub positif baterai.
Pada kondisi ini, hole di P ditarik oleh kutub-kutub baterai menjauhi sambungan, begitu pula dengan elektron bebas di N ditarik oleh kutub positif baterai sehingga pada kondisi ini tidak terjadi arus listrik.
Baca juga : Kurva Karakteristik Dioda
Jenis-jenis dioda
Dioda yang sering kita temukan pada rangkaian elektronika, memiliki jenis dan fungsi yang berbeda-beda. Masing-masing dari dioda tersebut diperuntukan sesuai dengan fungsi dan kebutuhannya.
1. Dioda penyearah atau dioda normal
Dioda penyearah atau rectifier atau ada juga yang menyebutnya sebagai dioda normal adalah dioda yang berfungsi sebagai penyearah tegangan, dari yang semulanya berupa tegangan AC dirubah menjadi tegangan DC pada power supply atau pencatu daya. Dioda ini memiliki konstruksi dasar pertemuan P dan N atau disebut juga P-N junction. Berikut ini adalah bentuk dan simbol dioda normal.
Dari gambar simbol dioda diatas kita lihat bentuk segitiga dan garis lurus membujur. Bentuk segitiga memiliki arti arah aliran arus listrik dan bentuk garis lurus membujur didepan segitiga memiliki arti seperti sekat penghalang yang artinya arus listrik tidak dapat mengalir dari yang arah berlawanan.
2. Dioda bridge
Dioda bridge adalah dioda yang tersusun dari 4 dioda normal (dalam satu dioda bridge terdapat 4 dioda normal). Dioda bridge yang biasa ditemukan pada rangkaian elektronika ini digunakan sebagai penyearah gelombang penuh dalam rangkaian pencatu daya (power supply). Dibawah ini adalah gambar bentuk dan simbol dioda bridge.
Dapat dilihat pada gambar simbol dioda bridge diatas bahwa dioda bridge memiliki 4 kaki terminal diantaranya yaitu :
- 2 kaki terminal input untuk jalur masukan tegangan atau arus bolak-balik AC
- 2 kaki terminal output sebagai keluaran tegangan atau arus searah DC (output positif + dan output negatif - )
3. Dioda zener
Pada umumnya dioda zener memiliki fungsi yang sama dengan dioda normal lain. Didalam pemanfaatannya pada suatu rangkaian elektronika yaitu pada saat kondisi forward bias atau bias maju bahwa dioda zener ini mampu menghantarkan aliran arus listrik.
Tetapi, ada satu hal yang menarik disini, yang membedakan dari segi karakteristik antara dioda zener dengan dioda normal lainya yaitu pada karakteristik dioda zener itu sendiri. Secara karakteristik dioda zener mampu beroprasi mengalirkan arus listrik pada saat kondisi reverse bias atau bias balik, tentunya itupun saat tegangan telah mencapai titik breakdown tegangannya. Itulah yang membedakan antara dioda zener dengan dioda normal lainnya. Berikut ini adalah bentuk dan simbol dari dioda zener.
Dalam pemanfaatannya pada sebuah rangkaian elektronika, dioda zener ini memiliki fungsi dan kegunaannya tersendiri. Salah satu fungsi dari dioda zener ini yaitu dapat dipergunakan sebagai penstabil tegangan pada rangkaian regulator.
4. Dioda LED (Light Emitting Diode)
Light Emitting Diode atau disingkat LED, adalah dioda yang dapat menghasilkan sinar cahaya terang yang dapat memancar ketika diberikan tegangan maju atau forward bias.
Karakteristik LED ini sama dengan dioda normal biasa yaitu akan bekerja saat diberikan tegangan tertentu. Sesuaikan dengan kemampuan tegangan LED tersebut, jika nilai tegangan terlalu besar maka LED akan mengalami kerusakan.
Implementasi LED ini dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya saja dapat kita temukan pada lampu penerangan rumah tinggal yang sudah banyak menggunakan LED, lampu indikator yang kita temukan pada beberapa peralatan elektronik juga menggunakan LED seperti remote TV, dan masih banyak lagi.
Untuk penggunaan LED membutuhkan komponen resistor didalam rangkaiannya.
5. Photodiode (Dioda foto)
Photodiode atau dalam bahasa indonesianya yaitu dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi untuk mengubah energi cahaya yang diterima menjadi arus listrik. Photodiode ini dapat diklasifikasikan menjadi :
- dioda photovoltaic
- dioda photoconductive
Dioda photovoltaic
adalah photodiode yang dapat mengeluarkan output tegangan, seperti yang dapat kita temukan pada sistem kerjanya sel surya.
Dioda photoconductive
adalah photodiode yang tidak dapat menghasilkan tegangan, sehingga pada saat akan menggerakan beban membutuhkan sumber tegangan lain.
Jenis dioda photodiode ini sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari yang digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi cahaya, misalnya pada sensor cahaya kamera dan scanner barcode.
Photodiode dapat bekerja untuk mendeteksi cahaya karena memiliki lensa dan filter optik yang terpasang dipermukaannya sehingga cahaya dapat terdeteksi oleh photodiode ini. Cahaya apa saja yang dapat terdeteksi oleh photodiode ini, diantaranya adalah cahaya matahari, cahaya tampak, sinar inframerah, sinar ultra-violet hingga sinar X.
6. Dioda Laser (Laser Diode)
LASER adalah sebuah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, yaitu alat yang dapat memancarkan radiasi elektromagnetik.
Laser diode atau dalam bahasa indonesia dioda laser adalah jenis dioda yang mampu menghasilkan radiasi atau cahaya. Cahaya tersebut dapat dilihat oleh mata kita ketika komponen dioda laser tersebut dialiri oleh arus listrik. Bentuk dan simbol dari dioda laser ini dapat dilihat pada gambar diatas.
Komponen ini banyak ditemukan dan digunakan pada perangkat bluray, scanner, laser pointer, dll.
7. Dioda Schottky (Schottky Diode)
Jika dibandingkan dengan dioda normal lainnya, dioda Schottky ini memiliki tegangan jatuh atau drop voltage yang rendah. Pada arus rendah, tegangan jatuhnya dapat berkisar antara 0,15V hingga 0,4V nilai tersebut lebih kecil jika dibandingkan dengan dioda jenis silikon yang memerlukan 0,6V.
Dioda jenis Schottky ini banyak digunakan pada rangkaian frekuensi radio, switching berkecepatan tinggi dan rangkaian penyearahan pencatu daya.
8. Dioda varactor (varactor diode)
Dioda varactor adalah jenis dioda yang memiliki sifat kapasitas yang nilainya berubah-ubah sesuai dengan nilai tegangan masukan yang diberikan. Karena sifat dari dioda varactor ini, maka dioda ini disebut juga sebagai dioda kapasitas variabel atau variable capacitance diode.
Dioda varactor banyak ditemukan pada rangkaian Variable Frequency Oscillator, Voltage Controlled Oscillator, RF Filter atau Tapis Frekuensi Radio, Phase-Locked Loop Oscillator, Tuner Radio dan Tuner Televisi.
9. Dioda tunnel
Pada tahun 1957 telah ditemukan sebuah dioda yang mampu beroperasi pada kecepatan yang sangat tinggi dan dapat berfungsi dengan sangat baik pada gelombang mikro (microwave).
Dimana kita dapat menemukan dioda tunnel ? dioda tunnel banyak ditemukan pada rangkaian pendeteksi frekuensi dan konverter.
Dioda tunnel ini sering disebut juga sebagai dioda Esaki yang diambil dari nama seorang penemunya yaitu Dr. Leo Esaki.
10. Dioda SCR (Silicon Controlled Rectifier)
Penyerah terkendali silikon atau dalam bahasa inggris Silicon Controlled Rectifier atau disingkat SCR adalah salah satu jenis dioda yang dapat bekerja sebagai pengendali. Dioda SCR ini memiliki 3 pin terminal sambungan yang berbeda dengan dioda-dioda lainnya yang hanya memiliki 2 pin terminal sambungan.
Pada bagian gambar simbol SCR diatas dapat kita lihat kaki pin dari SCR yang terdiri dari anode, cathode dan gate. Kaki pin gate (G) berfungsi sebagai pengendalinya atau gerbang untuk melakukan pengontrolan.
Dioda jenis SCR ini sering disebut juga sebagia thyristor.
Thyristor dapat difungsikan sebagai saklar (switch) atau pun pengendali (controller) dalam rangkaian elektronika karena memiliki kemampuan untuk pengendalian tegangan dan daya yang relatif tinggi.