haidaroh blog: Dioda - Pertemuan 4a

Dioda/ Diode adalah semikonduktor yang terdiri dari persambungan (junction) P-N.
Merupakan gabungan dari dua kata elektroda, yaitu anoda dan katoda .
Sifat dioda yaitu dapat menghantarkan arus pada tegangan maju dan menghambat arus pada tegangan balik).

Gambar 1. Simbol Dioda

Dioda akan hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga dipakai untuk aplikasi rangkaian penyearah (rectifier).

Jika dua tipe bahan semikonduktor ini dilekatkan, maka akan didapat sambungan P-N (p-n junction) yang dikenal sebagai dioda. Pada pembuatannya memang material tipe P dan tipe N bukan disambung secara harfiah, melainkan dari satu bahan (monolitic) dengan memberi doping (impurity material) yang berbeda.

Jika diberi tegangan maju (forward bias), dimana tegangan sisi P lebih besar dari sisi N, elektron dengan mudah dapat mengalir dari sisi N mengisi kekosongan elektron (hole) di sisi P.

Gambar 2. Forward dan Backward Bias

Gambar 3. Dioda PN dengan Forward Bias

Sebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), dapat dipahami tidak ada elektron yang dapat mengalir dari sisi N mengisi hole di sisi P, karena tegangan potensial di sisi N lebih tinggi.

Fungsi dioda

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

Jenis-jenis dioda, secara umum ada 5, yaitu :

Dioda Standar
LED (light emiting diode)
Dioda Zener
Dioda Photo

Gambar 3b. Forward Bias

Dioda Varactor

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 itu seperti batasan tegangan reverse, frekuensi, arus, dan suhu.
Tegangan maju dari dioda akan turun 0.025V setiap kenaikan 1 derajat dari suhu normal

Gambar 3a. Backward Bias

Fungsi dioda standar adalah 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)

Gambar 4. Tampilan LED

Gambar 5. Struktur LED

Dioda Zener

Gambar 6. 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)
Pada dasarnya, Dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “Breakdown Voltage” atau Tegangan Tembus Dioda Zenernya.
Karakteristik ini berbeda dengan Dioda biasa yang hanya dapat menyalurkan arus listrik ke satu arah. Tegangan Tembus (Breakdown Voltage) ini disebut juga dengan Tegangan Zener.

Gambar 7. Contoh Perhitungan Tegangan

Dalam Rangkaian disamping, Dioda Zener dipasang dengan prinsip Bias Balik (Reverse Bias),
Rangkaian tersebut merupakan cara umum dalam pemasangan Dioda Zener.
Dalam Rangkaian tersebut, tegangan Input (masuk) yang diberikan adalah 12V tetapi Multimeter menunjukan tegangan yang melewati Dioda Zener adalah 2,8V. Ini artinya tegangan akan turun saat melewati Dioda Zener yang dipasang secara Bias Balik (Reverse Bias).
Sedangkan fungsi Resistor dalam Rangkaian tersebut adalah untuk pembatas arus listrik.
Untuk menghitung Arus Listrik (Ampere) tersebut, dapat menggunakan Hukum Ohm

(Vinput – Vzener) / R = I
(12 – 2,8) /460 = 19,6mA

Jika menggunakan Tegangan yang lebih tinggi, contohnya 24V. Maka arus listrik yang mengalir dalam Rangkaian tersebut akan semakin besar :

(24 – 2,8) / 460 = 45mA

Akan tetapi, tegangan yang melewati Dioda Zener akan sama yaitu 2,8V. Oleh karena itu, Dioda Zener merupakan Komponen Elektronika yang cocok untuk digunakan sebagai Voltage Regulator (Pengatur Tegangan),

Contoh cara test dioda sebagai berikut :

Gambar 8. Cara test Dioda

Dioda photo

Gambar 9. Contoh Dioda Photo

Dioda photo merupakan jenis komponen peka cahaya.
Dioda ini akan menghantar jika ada cahaya yang masuk 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)

Dioda varactor

Gambar 10. Dioda Varactor

Dioda Varactor adalah Dioda yang mempunyai sifat kapasitas berubah-ubah sesuai dengan tegangan yang diberikannya.
Sesuai dengan sifatnya ini, Dioda Varactor juga disebut dengan Dioda Kapasitas Variabel atau Varicap Diode (Variable Capacitance Diode).
Dioda Varactor pada umumnya digunakan pada rangkaian yang berkaitan dengan Frekuensi seperti pada 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.
Rangkaian-rangkaian Elektronika ini dapat ditemukan pada perangkat-perangkat Elektronika seperti Ponsel, Radio Penerima, Radio Pemancar dan Televisi.
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

Spesifikasi Dioda Varactor

Dalam memilih Dioda Varactor (Varikap), beberapa spesifikasi Dioda Varactor yang harus diperhatikan adalah :
Minimum Voltage Breakdown (contoh : 12V, 14V, 25V, 30V)
Power Dissipation (contoh : 225mW, 300mW, 330mW)
Nominal Kapasitansi Dioda Varactor (contoh : 2.8pF, 22pF, 33pF, 47pF, 100pF)
Maximum Peak Current (contoh : 4mA, 300mA, 500mA, 1A)

Contoh aplikasi perangkat menggunakan dioda :

1. Power Supply

Gambar 11. Contoh Power Supply

Gambar 12. Power Supply 2

Gambar 13. Power Supply 3

2. Lampu Otomatis

Gambar 14. Lampu Otomatis

Komponen yang diperlukan untuk rangkaian di atas adalah sebagai berikut :

4 bh dioda IN4002/IN4007
3 bh Resistor R1 820k , R2 33k , R3 4k7
1 bh ldr (kecil , sedang , besar , sesuai keinginan anda)
1 bh SCR FIR3D/2P4M
Lampu biasa (5watt/10 watt)

Cara pasangnya adalah sebagai berikut :