TUGAS III

DIODA

Disusun Oleh:

Rizal Tri Susilo

( 2201081007 )

UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO D3

CIMAHI

2009

DIODA

1. Teori Dasar

Dioda atau diode adalah sambungan bahan p-n yang berfungsi terutama sebagai penyearah. Bahan tipe-p akan menjadi sisi anode sedangkan bahan tipe-n akan menjadi katode. Bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan kepadanya, diode bisa berlaku sebagai sebuah saklar tertutup (apabila bagian anode mendapatkan tegangan positif sedangkan katodenya mendapatkan tegangan negatif, gambar a) dan berlaku sebagi saklar terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan negatif sedangkan katode mendapatkan tegangan positif, gambar b). Kondisi tersebut terjadi hanya pada diode ideal-konseptual. Pada diode faktual (riil), perlu tegangan lebih besar dari 0,7V (untuk diode yang terbuat dari bahan silikon) pada anode terhadap katode agar diode dapat menghantarkan arus listrik. Tegangan sebesar 0,7V ini disebut sebagai tegangan halang (barrier voltage). Diode yang terbuat dari bahan Germanium memiliki tegangan halang kira-kira 0,3V.

Dioda ialah jenis VACUUM tube yang memiliki dua buah elektroda. Dioda tabung pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904.

Gambar Struktur Dioda

Struktur dan skema dari dioda dapat dilihat pada gambar di atas., Pada dioda, plate diletakkan dalam posisi mengelilingi katoda sedangkan heater disisipkan di dalam katoda. Elektron pada katoda yang dipanaskan oleh heater akan bergerak dari katoda menuju plate.

2. Karakteristik Dioda

Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu.

Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam rangkaian elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam rangkaian dioda, diantaranya : penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier). Di bawah ini merupakan gambar yang melambangkan dioda penyearah.

Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensional dimana arus mudah mengalir dari sisi P ke sisi N.

Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain :

Dioda germanium

Dioda silikon

Dioda selenium

Dioda zener

Dioda cahaya (LED)

Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N

.

Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau menggunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Sebaliknya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas

tegangan lebih besar dari sisi P.

Tentu jawabannya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus. Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta di atas 0 volt, tetapi memang

tegangan beberapa volt di atas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (depletion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.3 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.

Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.

 3. Macam-macam Dioda

1. Dioda pemancar cahaya(LED) berfungsi sebagai indikator peralatan elektronika.

    simbol:   

 2. Dioda photo berfungsi sebagai detektor cahaya. Makin kuat cahaya, makin besar pula arus balik dioda.

    simbol:

3. Varaktor berfungsi merupakan dioda silikon yang memanfaatkan efek kapasitansi yang berubah-ubah.

    simbol:

4. Zener berfungsi sebagai regulator tegangan.

    simbol:

5. Dioda bridge berfungsi sebagai penyearah gelombang penuh. Dioda ini terdiri dari 4 buah dioda dalam satu komponen.

    simbol:

4. Penyearah

Dioda semikonduktor digunakan sebagai penyearah yaitu : Penyearah setengah gelombang , penyearah gelombang penuh dan penyearah jembatan.

Penyearah setengah gelombang

Rangkaian penyearah yang paling sederhana adalah rangkaian penyearah setengah gelombang. Cara kerjanya adalah sebagai berikut; masukan ac menghasilkan ggl bolak-balik di bagian sekunder transformator, yang berusaha mendorong arus melalui rangkaian sekunder, saat pertama ke salah satu arah dan kemudian kea rah yang berlawanan secara bergantian. Tanpa penyearah, ac akan mengalir melalui resistor beban. Dengan penyearah, arus dapat mengalir pada satu arah saja. Meskipun tegangan sekunder-transformator dapat bolak-balik, arus yang mengalir melaluinya hanya berlangsung selama setengah siklus saja. Hal ini akan menghasilkan pulsa dc atau ac yang berpulsa di dalam rangkaian sepertiyang diperlihatkan pada gambar. Jatuh-tegangan pada titik A dan B berupa pulsa dan besarnya tegangan sama seperti setengah siklus ac yang berasal dari sekunder-transformator.

Rangkaian penyearah setengah gelombang mempunyai beberapa kerugian. Yang digunakan hanya setiap setengah siklus, sehingga arus rata-rata hanya sama dengan 0,318 (setengah dari 0,636, Pasal 4-5) dari arus puncak. Dibandingkan dengan rangkaian penyearah gelombang penuh, maka rangkaian ini lebih sulit melakukan penyaringan agar rata.

Pada penyearah setengah gelombang, maka dioda akan berlaku sebagai penghantar selama putaran setengah Positif dan tidak berlaku sebagai penghantar pada setengah siklus negatif, sehingga dinamakan sebagai Sinyal setengah Gelombang

Tegangan setengah gelombang menghasilkan arus beban satu arah, artinya arus mengalir hanya pada satu arah, tegangan setengan gelombang tersebut merupakan tegangan DC yang bergerak naik sampai nilai max dan turun sampai nol dan tetap nol selama siklus setengan negatif

Bentuk Setengah Gelombang

Penyearah Gelombang Penuh

Rectifier gelombang penuh adalah equivalen dengan dua kali rectifier stengah gelombang, sebab center tap masing-masing Rectifier mempunyai tegangan masukan yang equal dengan setengah tegangan sekunder

Gambar Rangkaian

Cara kerJa :

Dioda D1 menghantar ke putaran setengah positif dan Dioda D2 menghantar ke putaran setengah negatif. Sebagai hasilnya arus beban rectifier mengalir selama setengah putaran bersama-sama Rangkaian equivalen pada putaran maju stengah siklus positif, D1 merupakan Dioda dengan bias maju yang akan menghasilkan sebuah tegangan beban positif yang diindikasikan sebagai Polarity Plus-Minus melalui Resistor beban. Rangkaian equivalen pada putaran maju stengah siklus Negatif, D2 merupakan Dioda dengan bias maju yang akan menghasilkan sebuah tegangan beban positif.

Selama kedua putaran setengah, tegangan beban mempunyai polaritas yang sama dan arus beban berada dalam satu arah, Rangkaian ini disebut sebagai Rectifier gelombang penuh, sebab mengganti tegangan masukan AC ke Pulsating (getaran) tegangan keluaran DC

Bentuk Gelombang Penuh