Penyearah Gelombang Penuh (Full Wave Rectifier){0Comments}inDiodaBagikanRangkaian Jembatan PenyearahLevel tegangan DC dari sinyal output pada penyearah setengah gelombang kurang dari 50% dari sinyal inputnya karena outputnya hanya separuh siklus dari sinyal inputnya. Level tegangan DC ini bisa ditingkatkan hingga 100% dengan menggunakan penyearah gelombang penuh. Rangkaian yang paling banyak digunakan sebagai penyearah umumnya berbentuk rangkaian jembatan dioda seperti ditunjukkan pada gambar 1.Gambar 1Rangkaian jembatan penyearah gelombang penuh (full wave bridge rectifier)Pada saat t = 0 hingga t = T/2, polaritas dari tegangan input, vi, ditunjukkan pada gambar 2.Dengan polaritas tegangan input seperti ditunjukkan pada gambar 2, membuat dioda D2dan D3menjadi on sedangkan dioda D1dan D4menjadi off. Dioda yang on diganti dengan short circuit sedangkan dioda yang off diganti open circuit. Kita bisa lihat bagaimana arus dapat mengalir melewati dioda D2dan D3. Apabila keempat dioda pada rangkaian tersebut ideal (tidak ada drop tegangan pada saat on) maka tegangan input, vi, sama dengan tegangan output, vo(vo= vi).Gambar 2Jalur konduksi yang dilewati arus pada saat siklus tegangan positif viSedangkan pada saat siklus negatif, dioda D1dan D4menjadi on sedangkan dioda D2dan D3menjadi off seperti ditunjukkan pada gambar 3. Arus mengalir dalam rangkaian melewati dioda D2dan D3. Hal penting yang perlu kita perhatikan pada gambar 3 adalah pada sinyal outputnya (vo). Pada saat tegangan input vibernilai negatif ternyata tegangan output vo bernilai positifnya (vo= -vi) sehingga menghasilkan sinyal positif yang kedua pada outputnya.Gambar 3Jalur yang dilewati oleh arus listrik pada saat siklus tegangan negatif. Perhatikan sinyal outputnya bernilai positif.Jadi, selama satu siklus penuh dari sinyal input vi, hasil sinyal outputnya ditunjukkan pada gambar 4. Kita lihat pada gambar 4 seakan-akan sinyal input yang bernilai negatif dibalik menjadi bernilai positif di outputnya.Gambar 4Bentuk gelombang tegangan input dan output dari rangkaian penyearah gelombang penuhKarena area di atas sumbu horisontal dari sinyal outputnya memiliki luas dua kali lipat sinyal output penyearah setengah gelombang, maka level tegangan DC nya (tegangan rata-rata) juga menjadi dua kali lipatVDC= 2 VDC setengah gelombang = 2(0.318 Vm)VDC= 0.636Vm untuk penyearah gelombang penuhApabila kita menggunakan model dioda yang tidak ideal, misal kita menggunakan dioda silikon, maka tegangan output tidak akan sama dengan tegangan input karena tegangan inputnya akan dipotong untuk membuat dioda on (VT, tegangan on). Karena pada saat siklus positif dan siklus negatif terdapat dua buah dioda yang on, dengan menggunakan hukum Kirchoff tegangan (KVL) pada jalur yang dilalui arus seperti ditunjukkan pada gambar 5, diperoleh persamaanvi VT vo VT= 0vo= vi 2VTdan tegangan output maksimum adalahVomax= Vm 2VTTegangan DC rata-rata dari outputnya apabila tegangan drop pada dioda diperhitungkanVDC= 0.636(Vm 2VT)Gambar 5Menghitung tegangan output apabila drop tegangan dioda diperhitungkanPenyearah Gelombang Penuh dengan Trafo Center-Tap (CT)Rangkaian penyearah gelombang penuh yang juga banyak digunakan ditunjukkan pada gambar 6. Penyearah gelombang penuh tersebut hanya menggunakan dua dioda tetapi harus menggunakan trafo center tap (CT). Keluaran dari trafo CT dimasukkan ke rangkaian penyearah gelombang penuh yang terdiri dari dua buah dioda ini.Gambar 6Rangkaian penyearah gelombang penuh menggunakan trafo center tap (CT)Pada saat tegangan input vi bernilai positif dan diinputkan pada lilitan primer dari trafo, maka rangkaian ekivalennya ditunjukkan pada gambar 7. Ada dua keluaran tegangan dari trafo CT ini pada lilitan sekundernya. Kedua keluaran ini memiliki bentuk gelombang yang sama apabila susunan polaritas dari kedua tegangannya seperti ditunjukkan pada gambar 7. Pada saat siklus tegangan positif, dioda D1on dan dioda D2off. Arus dapat mengalir melewati dioda D1. Sehingga tegangan output vo(atau tegangan pada resistor R) memiliki bentuk yang sama dengan tegangan inputnya.Gambar 7Kondisi rangkaian pada saat siklus tegangan positif vi.Pada saat siklus tegangan negatif, kondisi rangkaian ditunjukkan pada gambar 8. Kali ini dioda D1off dan dioda D2on, arus masih bisa mengalir melewati dioda D2. Dan tegangan output, yaitu tegangan pada resistor R, bernilai positif sesuai dengan polaritas voyang telah ditentukan. Jadi, rangkaian ini memiliki fungsi yang sama dengan rangkaian penyearah gelombang penuh pada gambar 1.Gambar 8Kondisi rangkaian pada saat siklus tegangan negatif viSekilas, penyearah gelombang penuh dengan trafo CT ini terlihat lebih ringkas karena hanya menggunakan dua buah dioda. Tetapi untuk rangkaian dengan kebutuhan daya yang tinggi, trafo CT tersedia dalam ukuran yang sangat besar dan harganya yang mahal. Konsekuensinya, rangkaian penyearah dengan trafo CT ini lebih umum digunakan untuk membuat power supply daya rendah (low power).Contoh SoalTentukan bentuk gelombang output dari rangkaian pada gambar 9, lalu hitunglah level tegangan DC nya (tegangan rata-rata).Gambar 9Contoh soal angkaian jembatan penyearahSolusiPada saat tegangan input bernilai positif, kondisi rangkaian ditunjukkan pada gambar 10. Tetapi untuk mengitung tegangan output, vo, pada rangkaian gambar 10 ini agak sulit karena hubungan seri-paralel dari ketiga resistor itu tidak begitu jelas. Maka rangkaian pada gambar 10 digambar ulang sehingga tampak pada rangkaian gambar 11 dimana hubungan seri paralel antar resistor bisa terlihat. Dari rangkaian pada gambar 10, tegangan vodapat dihitung dengan mudah dengan menggunakan aturan pembagi tegangan (voltage divider) yaituMaka tegangan maksimum dari outputnya adalah

Gambar 10Kondisi rangkaian pada saat tegangan input bernilai positifGambar 11Rangkaian pada gambar 10 digambar ulang untuk mempermudah analisa seri-paralelTegangan maksimum dari outputnya adalah 5 V. Hasil yang sama persis diperoleh saat tegangan input bernilai negatif. Arus listrik mengalir melewati dioda yang sebelah kiri. Hasil tegangan output untuk satu siklus penuh tegangan input ditunjukkan pada gambar 12.Gambar 12Bentuk gelombang hasil tegangan output dari contoh soalPenyearah Gelombang Penuh Dua Kutub (Bipolar)Penyearah gelombang penuh dengan trafo CT pada penjelasan di atas menghasilkan tegangan output DC yang bernilai positif. Kita bisa memodifikasi rangkaian tersebut sehingga dapat menghasilkan tegangan output DC yang bernilai negatif. Caranya adalah dengan membalik arah dioda pada rangkaian gambar 6. Lebih jauh lagi, kita bisa menempatkan penyearah gelombang penuh positif dan penyearah gelombang penuh negatif secara paralel seperti ditunjukkan pada gambar 13.Gambar 13Rangkaian penyearah gelombang penuh dua kutub (bipolar) dengan trafo CT.Rangkaian penyearah gelombang penuh polaritas (kutub) positif menggunakan dua dioda berwarna hitam. Sedangkan rangkaian penyearah gelombang penuh polaritas negatif menggunakan dua dioda yang berwarna biru. Bisa anda lihat pada gambar 13, rangkaian ini menghasilkan dua sinyal output yaitu tegangan DC positif dan tegangan DC negatif dengan menggunakan sebuah trafo CT dan satu sinyal input AC (tegangan AC satu fasa).Alternatif lain dari rangkaian penyearah gelombang penuh bisa anda perhatikan pada gambar 14.Gambar 14Rangkaian jembatan penyearah gelombang penuh alternatif.Satu keuntungan bila kita menggunakan rangkaian penyearah pada gambar 14, yaitu kita bisa mengembangkan rangkaian penyearah ini untuk sistem sumber AC tiga fasa (three-phase) seperti ditunjukkan pada gambar 15.Gambar 15Rangkaian jembatan penyearah gelombang penuh tiga fasaMasing-masing line dari sistem tiga fasa ini dihubungkan diantara sepasang dioda : satu dioda menyediakan jalan menuju kutub positif dari beban dan satu dioda lainnya menyediakan jalan menuju kutub negatif dari beban. Bahkan sistem yang lebih dari 3 fasa juga bisa menggunakan rangkaian penyearah model ini. Seperti rangkaian penyearah 6 fasa pada gambar 16.Gambar 16Rangkaian penyearah gelombang penuh 6 fasaKetika tegangan AC polifasa disearahkan, beda fasa dari masing-masing pulsanya akan saling menindih satu sama lain sehigga menghasilkan tegangan DC yang lebih halus (riak tegangan DC nya lebih kecil) dari pada sinyal yang dihasilkan dari penyearah tegangan AC fasa tunggal. Bentuk sinyal input tegangan tiga fasa dan hasil outputnya ditunjukkan pada gambar 17.Gambar 17Output penyearah gelombang penuh tiga fasaSalah satu kelebihan dari penyearah gelombang penuh tiga fasa ini adalah hasil tegangan outputnya yang lebih halus (perhatikan garis hijau pada gambar 17) daripada output penyearah gelombang penuh fasa tunggal (bentuk gelombangnya seperti gunung-gunung). Sehingga diperlukan suatu filter untuk memperkecil bentuk gunung-gunung dari output penyearah fasa tunggal ini. Sedangkan pada penyearah tiga fasa, kita tidak memerlukan filter lagi.Terkadang metode penyearahan (rectification) ini diberi nama berdasarkan jumlah pulsa tegangan DC yang dihasilkan setiap 1 periode sinyal input AC (360o). Misalkan pada rangkaian penyearah setengah gelombang fasa tunggal, rangkaian tersebut diberi namapenyearah 1 pulsa(1 pulse rectifier) karena rangkaian tersebut menghasilkan satu pulsa tegangan DC untuk tiap 1 periode tegangan inputnya.Sedangkan penyearah gelombang penuh fasa tunggal disebut denganpenyearah 2 pulsa(2 pulse rectifier) karena rangkaian ini menghasilkan dua pulsa DC tiap 1 periode sinyal inputnya. Berdasarkan penamaan ini, maka penyearah gelombang penuh 6 fasa disebut denganpenyearah 6 pulsa.Teknik elektro modern menggunakan suatu istilah penyederhanaan untuk tiap-tiap model rangkaian penyearah. Istilah penyederhanaan ini menunjukkan tiga parameter dari rangkaian penyearah tersebut, yaitu jumlah fasa, jumlah arah arus, dan jumlah pulsa DC outputnya. Misalkan rangkaian penyearah setengah gelombang fasa tunggal yang memiliki nama 1Ph1W1P (1 phase, 1 way, 1 pulse) atau (1 fasa, 1 arah, 1 pulsa). 1 fasa menunjukkan rangkaian tersebut menggunakan tegangan AC 1 fasa (fasa tunggal), 1 arah menunjukkan bahwa arus yang lewat dalam rangkaian penyearah tersebut memiliki 1 jalur arah, 1 pulsa karena rangkaian tersebut menghasilkan 1 pulsa tegangan DC tiap 1 periode tegangan inputnya. Rangkaian penyearah gelombang penuh fasa tunggal dengan trafo CT disebut dengan 1Ph1W2P karena inputnya adalah tegangan AC 1 fasa, hanya ada 1 jalur arah yang dilewati arus dalam rangkaian itu dan ada 2 pulsa tegangan DC yang dihasilkan tiap 1 periode tegangan inputnya. Sedangkan rangkaian jembatan penyearah gelombang penuh fasa tunggal disebut dengan 1Ph2W2P karena tegangan inputnya 1 fasa, ada 2 arah jalur yang bisa dilewati arus dalam rangkaian penyearah itu, dan ada 2 pulsa tegangan DC tiap 1 periode tegangan inputnya. Jadi, untuk rangkaian penyearah gelombang penuh tiga fasa disebut dengan 3Ph2W6P.Ada satu tips untuk meningkatkan jumlah pulsa tegangan DC output dari rangkaian peyearah khususnya pada sistem 3 fasa. Caranya adalah dengan memodifikasi trafo 3 fasanya dan meletakkan sepasang rangkaian penyearah pada outputnya secara paralel. Pada trafo tiga fasa, apabila model konfigurasi pada lilitan primer dan sekundernya berbeda, maka tegangan output pada bagian sekundernya memiliki beda fasa sebesar 30oterhadap tegangan lilitan primernya. Apabila model konfigurasinya sama antara lilitan primer dan sekunder, maka tidak akan ada beda fasa. Jadi, untuk trafo dengan model wye to delta (Y-) atau delta to wye (-Y), tegangan pada lilitan primer dan sekundernya memiliki beda fasa sebesar 30o. Sedangkan trafo yang memiliki hubungan wye to wye (Y-Y) dan delta to delta (-), tegangan pada lilitan primer dan sekundernya memiliki beda fasa sebesar 0o. Kita bisa memanfaatkan kedua prinsip ini untuk menghasilkan pulsa tegangan output yang lebih banyak yaitu dengan menyusun sepasang penyearah yang diparalel dan trafo 3 fasa seperti ditunjukkan pada gambar 17. Lilitan sekunder yang di atas memiliki hubungan wye to wye (Y-Y) sehingga tegangan pada lilitan sekunder ini memiliki beda fasa 0odengan tegangan primernya dan menghasilkan 6 pulsa DC dari rangkaian penyearahnya. Sedangkan lilitan sekunder yang di bawah memiliki hubungan wye to delta (Y-) sehingga tegangan pada lilitan ini memiliki beda fasa sebesar 30odengan tegangan pada lilitan primer dan lilitan sekunder yang atas. Dari rangkaian penyearah pada lilitan sekunder bawah ini juga menghasilkan 6 pulsa DC. Karena kedua lilitan primer ini (atas dan bawah) dirangkai paralel, maka jumlah pulsa output penyearahnya adalah 6 pulsa + 6 pulsa = 12 pulsa. Jadi, untuk satu siklus/periode tegangan AC 3 fasa, bisa menghasilkan tegangan output 12 pulsa DC. Lalu, apa keuntungan dari jumlah pulsa DC yang lebih banyak seperti ini? Tentu saja, semakin banyak pulsa DC yang dihasilkan, maka semakin halus tegangan DC output yang dihasilkan oleh penyearah tersebut.Gambar 18Rangkaian penyearah tiga fasa : 3 phase 2 way 12 pulse (3Ph2W12P)

Prinsip Kerja DiodaSebuah dioda adalah komponen listrik yang dapat mengalirkan arus dalam satu arah dan menahan arus litrik dalam arah yang sebaliknya. Jenis dioda modern yang banyak digunakan dalam mendisain rangkaian adalah dioda semikonduktor, walaupun dioda dengan teknologi lainnya juga ada. Dioda semikonduktor memiliki simbol rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar 1. Biasanya, istilah dioda menunjuk pada komponen yang digunakan untuk sinyal-sinyal kecil , yaitu untuk arus yang kurang dari 1 A (I < 1 A). Sedangkan dioda untuk keperluan daya besar (I > 1 A) biasanya lebih dikenal dengan namapenyearah(rectifier).Gambar 1Simbol rangkaian dioda semikonduktor. Arah panah menunjukkan arah arus listrik yang dapat dilewati oleh elektron.Ketika dioda digunakan pada rangkaian lampu sederhana, dioda dapat mengalirkan atau menahan arus listrik yang menuju ke lampu, tergantung dari polaritas dari sumber tegangan yang dihubungkan pada terminal dioda. Perhatikan gambar 2.Gambar 2Operasional dioda : (a) Arus bisa lewat menuju lampu; pada kondisi ini dioda mengalami bias maju (forward bias). (b) Arus tidak bisa lewat ke lampu; dioda mengalami bias terbalik (reverse bias)Ketika polaritas baterai yang terhubung pada dioda memungkinkan arus dapat mengalir ke lampu, dioda dikatakan mengalamibias maju(forward bias). Sebaliknya, ketika polaritas baterai dibalik sehingga dioda menahan arus dalam rangkaian, dioda dikatakan mengalamibias terbalik(reverse bias).Cukup jelas, arah anak panah dari simbol dioda menunjukkan kemana arah arus listrik dapat mengalir. Sebelum membahas arah arus pada dioda. Pertama kita perlu mengetahui, dalam analisa rangkaian listrik ada dua aturan arah arus listrik. Pada jaman awal-awal penemuan listrik, orang-orang menganggap listrik adalah gerakan muatan listrik positif yang mengalir dari kutub positif menuju kutub negatif baterai/sumber tegangan. Namun seiring kemajuan ilmu pengetahuan, diketahui bahwa yang sebenarnya bergerak adalah muatan listrik negatif atau disebut elektron. Dan pada kenyataannya, arus listrik adalah gerakan elektron dari kutub negatif menuju kutub positif. Tentu saja penemuan gerakan elektron ini bertentangan dengan pendapat orang jaman dahulu. Jadi kesimpulannya, aturan lama (arah arus konvensional) menyatakan arus listrik mengalir dari kutub positif menuju negatif, sedangkan aturan baru (arah arus elektron) menyatakan bahwa arus listrik mengalir dari kutub negatif menuju positif. Tetapi karena arah arus konvensional ini sudah dipakai terlebih dahulu, maka banyak literatur yang menggunakan arah arus konvensional ini daripada menggunakan arah arus elektron. Begitu juga dengan simbol anak panah dari dioda. Pada saat dioda ditemukan, orang-orang menganggap arus mengalir dari kutub positif menuju negatif, sehingga simbol anak panah dioda memakai aturan arah arus konvensional. Semua pembahasan dalam artikel ini menggunakan aturan arah arus konvensional.Dioda dapat mengalirkan arus listrik apabila terminal anoda dari dioda (simbol anak panah, ), dihubungkan ke terminal yang tegangannya lebih positif daripada terminal katodanya (simbol garis lurus tegak,|) sehingga arus listrik konvensional dapat mengalir sesuai dengan arah panah simbol dioda. Sebaliknya, apabila katoda diberi tegangan yang lebih positif daripada anoda, arus tidak dapat mengalir.Perhatikan gambar 3, apabila arah arus listrik yang keluar dari sumber tegangan memiliki arah yang sesuai dengan arah anak panah dari dioda, maka dioda mengalami bias maju (forward bias) dan arus dapat mengalir dalam rangkaian. Sebaliknya, apabila arah arus listrik yang keluar dari baterai memiliki arah yang berlawanan dengan arah panah dari dioda, maka dioda mengalami bias terbalik (reverse bias) dan arus listrik tidak dapat mengalir dalam rangkaian.Gambar 3Agar arus dapat mengalir dalam rangkaian, maka arah arusnya harus sesuai dengan arah panah dari diodaSekarang mari kita lihat rangkaian sederhana yang terdiri dari sumber tegangan, dioda, dan lampu pada gambar 4. Kita akan mengukur tegangan pada masing-masing komponen pada saat dioda mengalami bias maju dan bias terbalik.Gambar 4Mengukur tegangan pada rangkaian dioda : (a) Bias maju. (b) Bias terbalikPada saat dioda mengalami bias maju (forward bias), dioda dapat mengalirkan listrik. Pada kondisi ini, dioda seakan-akan menjadi short circuit. Tetapi walaupun dioda mengalami short circuit, tetapi hasil pengukuran tegangan pada dioda tidak menunjukkan angka nol volt. Ada sedikit tegangan yang terukur pada dioda saat mengalami bias maju, pada voltmeter nilai tegangan yang terukur sekitar 0.7 V. Pada saat yang bersamaan tegangan pada lampu hampir sama dengan tegangan sumber, yaitu 5.3 V. Sebaliknya, pada gambar b, dioda mengalami bias terbalik (reverse bias). Pada kondisi ini, arus listrik tidak dapat mengalir menuju lampu sehingga lampu tidak menyala. Tegangan dioda sama dengan tegangan sumbernya, sedangkan tegangan lampu menunjukkan angka nol volt. Dari percobaan sederhana ini, bisa dikatakan bahwa dioda hampir mirip dengan saklar. Pada saat bias maju, dioda seperti saklar yang tertutup, sedangkan pada saat bias terbalik, dioda seperti saklar yang terbuka. Perbedaan utama dengan saklar adalah, pada saat bias maju (saklar menutup) dan arus dapat mengaliri dioda, tegangan dioda tidak sama dengan nol volt, tetapi ada nilai drop tegangan pada dioda yaitu sebesar 0.7 V.Drop tegangan sebesar 0.7 V saat kondisi bias maju ini disebabkan ada sesuatu yang terjadi padadaerah pemisah(depletion region). Daerah pemisah (depletion region) adalah suatu titik/daerah sambungan yang memisahkan antara dua jenis bahan semikonduktor yang menyusun dioda, yaitu bahan semikonduktor jenis P dan jenis N. Materaial tipe P adalah penyusun utama dari anoda, sedangkan material tipe N adalah penyusun utama katoda. Apabila tidak ada tegangan pada katoda dan anodanya, daerah pemisah ini hadir diantara dua jenis material semikonduktor tersebut dan mencegah terjadinya aliran listrik (Gambar 5a). Daerah pemisah ini adalah daerah netral yang mencegah terjadinya aliran muatan listrik dan bertindak sebagai isolator:Gambar 5Representasi dioda : (a) model sambungan PN (PN-junction), (b) simbol dioda, (c) bentuk fisik komponen diodaSimbol rangkaian dioda ditunjukkan pada gambar 5b. Bagian anak panah disebut dengan anoda dan tersusun dari materaial tipe P. Bagian katoda adalah garis tegak yang ditunjuk oleh anak panah dan tersusun dari material tipe N. Untuk membedakan anoda dan katoda, pada badan dioda diberi suatu strip berwarna putih untuk menandakan bahwa kaki tersebut adalah katodanya.Sekarang, apabila dioda mengalami bias terbalik yaitu saat kutub positif sumber tegangan dihubungkan ke katoda, dan kutub negatif ke anoda, daerah pemisah (depletion region) akan semakin lebar. Hal ini disebabkan, material tipe N pada katoda tertarik menuju kutub positif sumber tegangan, dan material tipe P pada anoda tertarik menuju kutub negatif sumber tegangan. Akibatnya kedua jenis material ini sama-sama tertarik ke arah luar dan daerah pemisahnya semakin lebar dan arus semakin sulit untuk bisa lewat. Penjelasan ini diilutrasikan pada gambar 6.Gambar 6Daerah pemisah (depletion region) semakin lebar saat bias terbalik (reverse bias)Sebaliknya, pada saat dioda mengalami bias maju (forward bias), daerah pemisah ini semakin sempit dan akhirnya jebol sehingga arus dapat mengalir melewati dioda. Pada saat bias maju, kutub positif sumber tegangan dihubungkan pada anoda (bahan tipe-P) dan kutub negatif dihubungkan pada katoda (bahan tipe-N). Sebagaimana kita ketahui, muatan listrik sejenis akan saling tolak menolak. Bahan tipe-P akan ditolak oleh kutub positif sumber tegangan dan bahan tipe-N ditolak oleh kutub negatif sumber tegangan, akibatnya material tipe P dan N ini sama-sama didesak ke arah tengah dan daerah pemisahnya menjadi semakin sempit. Apabila sumber tegangan cukup kuat untuk mendesak terus (sumber tegangan > 0.7 V), maka daerah pemisah ini akan jebol dan arus dapat mengalir melewati dioda. Penjelasan ini diilutrasikan pada gambar 7.Gambar 7Dioda mengalami bias maju. (a) Tegangan maju tapi masih belum terlalu kuat untuk menjebol daerah pemisah. (b) Tegangan sudah cukup besar untuk dapat menjebol daerah pemisahUntuk dioda yang dibuat dari bahan silikon,tegangan maju(forward voltage) adalah 0.7 V. Sedangkan untuk dioda berbahan germanium memiliki tegangan maju sebesar 0.3 V. Perbedaan bahan kimia antara silikon dan germanium yang membuat tegangan maju kedua jenis dioda ini memiliki perbedaan. Tegangan maju ini akan relatif bernilai konstan berapapun besarnya arus yang mengaliri dioda, ini berarti dioda memiliki sifat yang berbeda dengan resistor dimana tegangan resistor linier dengan arus yang mengaliri resistor. Untuk mempermudah analisa rangkaian, biasanya dioda diganti dengan sumber tegangan sebesar 0.7 V (untuk dioda silikon) saat dioda mengalami bias maju, berapapun itu nilai arus yang mengaliri diioda.Sebenarnya, tegangan maju pada suatu dioda dapat dihitung tetapi sangat sulit karena untuk menghitung tegangan maju suatu dioda harus mempertimbangkan banyak variabel. Sebuah persamaan pendekatan untuk menghitung tegangan maju dioda bergantung pada beberapa variabel yaitu arus yang mengaliri dioda, suhu sambungan P-N nya, dan beberapa konstanta fisika. Berikut ini persamaan dioda yang umum :Dimana,ID: arus dioda dalam ampereIS: arus saturasi dalam ampere (biasanya bernilai 1 10-12ampere)e : konstanta euler (~ 2.718281828)q : muatan elektron (1.6 10-19coulomb)VD: sumber tegangan yang dihubungkan ke dioda dalam voltN : koefisien emisi atau ketidakidealan (biasanya diantara 1 atau 2)k : konstanta Boltzman (1.38 10-23)T : suhu sambungan PN dalam KelvinVariabel kT/q menunjukkan bahwa tegangan maju yang dihasilkan diantara sambungan P-N dipengaruhi oleh suhu, dan ia disebut dengan tegangan thermal, atau Vtdari sambungan. Pada suhu ruangan, nilainya sekitar 26 milivolt. Dengan mengetahui ini, dan kita mengasumsikan dioda koefisien emisi sama dengan satu, kita dapat menyederhanakan persamaan di atas menjadi:dimanaID: arus dioda dalam ampereIS: arus saturasi dalam ampere (biasanya 1 10-12ampere)e : konstanta euler (~ 2.718281)VD: tegangan yang dihubungkan ke diodaAnda tidak perlu familiar dengan persamaan ini untuuk menganalisa rangkaian dioda yang sederhana. Yang perlu dimengerti adalah tegangan dioda tidak akan berubah saat dilalui arus, berapapun itu besar arusnya. Inilah mengapa dalam banyak referensi dikatakan bahwa tegangan dari dioda semikonduktor akan bernilai konstan 0.7 V untuk silikon dan 0.3 V untuk germanium.Selain itu ada hal lain yang harus anda perhatikan, pada saat dioda mengalami bias terbalik, arus memang tidak bisa melewati dioda. Tapi pada kenyataannya terdapat arus dalam jumlah yang sangat kecil (nano hingga mikro ampere) yang mengaliri dioda. Arus ini disebut denganarus bocor(leakage current). Karena nilainya yang sangat kecil, biasanya arus ini diabaikan. Arus bocor ini disebabkan adanya aliran daripembawa minoritas(minority carriers) yang mengalami bias maju saat dioda mengalami bias terbalik. Penjelasan lebih lengkap mengenai arus dari pembawa minoritas ini akan dibahas pada bagian dioda zener.Dioda memang bisa menahan arus apabila tegangan dari sumber terbalik terhadap arah dioda. Tetapi sama seperti kebanyakan insulator, dioda memiliki keterbatasan terhadap tegangan reverse ini. Mungkin tegangan reverse 10 hingga 30 V dapat ditahan oleh dioda yang mengalami bias terbalik. Tetapi apabila tegangan baliknya sudah sekitar ratusan volt bisa saja dioda yang seharusnya bisa menahan arus, tiba-tiba jebol (break down) sehingga arus bisa mengalir saat dioda mengalami bias terbalik. Tegangan bias terbalik maksimum yang bisa ditahan oleh dioda disebut dengantegangan balik puncak(Peak Inverse Voltageatau disingkatPIV). Berapa besar dari PIV ini dapat anda lihat pada datasheet yang dikeluarkan oleh pabrikan dioda tersebut. Sama seperti tegangan bias maju, rating dari PIV juga dipengaruhi oleh suhu. Biasanya rating PIV untuk dioda yang umum berkisar 50 V pada suhu ruangan. Tetapi ada juga dioda dengan PIV ratusan bahkan hingga ribuan volt namun tentunya dengan harga yang lebih mahal.Gambar 8Kurva dioda yang menunjukkan hubungan antara arus dengan tegangan dioda. Perhatikan tegangan bias maju untuk dioda silikon sebesar 0.7 V. Selain itu dioda juga memiliki batas maksimum tegangan balik (tegangan break down).