Home / Materi Fisika / Jenis Dioda

Jenis Dioda

Jenis Dioda – Dioda adalah komponen elektronika yang tersusun dari bahan semikonduktor tipe-P dan tipe-N sehingga mempunyai sifat dari bahan semikonduktor yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (forward bias) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (reverse bias). Apabila dioda mendapat sumber tegangan luar dimana sisi-P mendapat polaritas positip (+) dan sisi-N mendapat polaritas negatip (-) yang dinamakan arah maju (forward bias) maka akan mengalir arus pada dioda. Sebaliknya apabila sisi-P mendapat polaritas negatip (-) dan sisi-N mendapat polaritas positip (+) yang dinamakan arah balik (reverse bias) maka tidak ada arus yang mengalir pada dioda. Sifat diatas terjadi apabila dioda dianggap ideal yaitu tidak ada tegangan drop pada dioda dan tidak mempunyai resistansi dalam. Sisi-P dari dioda dinamakan Anoda (A) dan sisi-N dinamakan Katoda (K).

Diode dapat berfungsi sebagai katup di dalam bidang elektronika. Diode sebenarnya tidak menunjukkan karakteristik kesearahan yang sempurna, melainkan mempunyai karakteristik hubungan arus dan tegangan kompleks yang tidak linier dan seringkali tergantung pada teknologi atau material yang digunakan serta parameter penggunaan. Beberapa jenis diode juga mempunyai fungsi yang tidak ditujukan untuk penggunaan penyearahan.

Awal mula dari diode adalah peranti kristal Cat’s Whisker dan tabung hampa (juga disebut katup termionik).

Dioda Tabung Vakum
Dioda Tabung Vakum

Dalam elektronika, sebuah tabung vakum adalah sebuah alat yang biasanya digunakan untuk menguatkan sinyal. pada zaman dahulu banyak digunakan pada alat-alat elektronik tetapi kini tabung vakum hanya digunakan dalam aplikasi khusus. Untuk banyak tujuan, tabung vakum telah diganti oleh transistor yang murah dan jauh lebih kecil, baik sebagai alat terpisah maupun dalam sirkuit terpadu (Integrated circuit).

Pada awal abad ke-21 muncul kembali kesukaan terhadap tabung vakum, kali ini dalam bentuk tabung mikro field-emitter. Tabung vakum pertama diciptakan oleh John Ambrose Fleming pada tahun 1904. Saat ini diode yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau germanium.

Kapan Dioda mulai diciptakan ?

Walaupun diode kristal (semikonduktor) dipopulerkan sebelum diode 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.

Frederick Guthrie
Frederick Guthrie

Sedangkan prinsip kerja diode kristal ditemukan pada tahun 1874 oleh peneliti Jerman, Karl Ferdinand Braun. Pada waktu pertama kali ditemukan, komponen elektronika seperti ini dikenal sebagai penyearah (rectifier). nah, Pada tahun 1919, William Henry Eccles memperkenalkan istilah diode yang berarti dua, dan ode (dari ὅδος) berarti “jalur”.

Karl Ferdinand Braun
Karl Ferdinand Braun

Bagaimana prinsip kerja dioda ?

Apabila dioda mendapat sumber tegangan luar dimana sisi-P mendapat polaritas positip (+) dan sisi-N mendapat polaritas negatip (-) yang dinamakan arah maju (forward bias) maka akan mengalir arus pada dioda. Sebaliknya apabila sisi-P mendapat polaritas negatip (-) dan sisi-N mendapat polaritas positip (+) yang dinamakan arah balik (reverse bias) maka tidak ada arus yang mengalir pada dioda. Sifat diatas terjadi apabila dioda dianggap ideal yaitu tidak ada tegangan drop pada dioda dan tidak mempunyai resistansi dalam. Sisi-P dari dioda dinamakan Anoda (A) dan sisi-N dinamakan Katoda (K).

kurva dioda I-V
kurva dioda I-V

Karakteristik arus–tegangan dari diode, atau kurva I–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 (hole) 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 kosong (hole) dari pembawa muatan dan karenanya berperan sebagai isolator.

Walaupun begitu, lebar dari daerah pengosongan tidak dapat tumbuh tanpa batas. Untuk setiap pasangan elektron-lubang (hole) yang bergabung, ion pengotor bermuatan positif ditinggalkan pada daerah terkotori-n dan ion pengotor bermuatan negatif ditinggalkan pada daerah terkotori-p. Saat penggabungan berlangsung , lebih banyak ion ditimbulkan, sebuah medan listrik terbentuk di dalam daerah pegosongan yang memperlambat penggabungan dan akhirnya menghentikannya. Medan listrik ini menghasilkan tegangan tetap dalam pertemuan.
lihat video penjelasan dioda

Macam macam dioda

  1. Dioda Termionik
  2. Dioda Semikonduktor

Dioda Termionik

Dioda termionik adalah sebuah peranti katup termionik yang merupakan susunan elektrode-elektrode di ruang hampa dalam sampul gelas. Dioda termionik jenis pertama bentuknya sangat mirip dengan bola lampu pijar.

Struktur dari diode tabung hampa
Struktur dari diode tabung hampa

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 (forward bias), elektrode logam di bagian anode diberi muatan positif jadi secara elektrostatik menarik elektron yang terpancar.

Simbol untuk diode tabung hampa pemanasan taklangung, dari atas kebawah adalah anode, katode dan filamen pemanas
Simbol untuk diode tabung hampa pemanasan taklangung, dari atas kebawah adalah anode, katode dan filamen pemanas

Walaupun begitu, elektron tidak dapat dipancarkan dengan mudah dari permukaan anode yang tidak terpanasi ketika polaritas tegangannya dibalik. Karenanya, aliran listrik balik apapun yang dihasilkan dapat diabaikan.

Dalam sebagian besar abad ke-20, diode katup termionik digunakan dalam penggunaan isyarat analog, dan sebagai penyearah pada pemacu daya. Saat ini, diode katup termionik hanya digunakan pada penggunaan khusus seperti penguat gitar listrik, penguat audio kualitas tinggi serta peralatan tegangan dan daya tinggi.

Dioda Semikonduktor

Sebagian besar diode saat ini berdasarkan pada teknologi pertemuan p-n semikonduktor. Pada diode p-n, arus mengalir dari sisi tipe-p (anode) menuju sisi tipe-n (katode), tetapi arus tidak mengalir dalam arah yang sebaliknya. Tipe lain dari diode semikonduktor adalah diode Schottky yang dibentuk dari pertemuan antara logam dan semikonduktor (sawar Schottky) sebagai ganti pertemuan p-n konvensional.

Jenis jenis dioda

Ada berbagai jenis dioda yang dibuat sesuai dengan fungsinya tanpa meninggalkan karakteristik serta spesifikasinya, seperti dioda penyearah (rectifier), dioda Emisi Cahaya (LED), dioda Zenner, dioda photo (Photo-Dioda) dan Dioda Varactor.

jenis dioda dan smbol
jenis dioda dan smbol

1. DIODA PENYEARAH (RECTIFIER)

Dioda penyearah adalah jenis dioda yang terbuat dari bahan Silikon yang berfungsi sebagai penyearah tegangan / arus dari arus bolak-balik (ac) ke arus searah (dc) atau mengubah arus ac menjadi dc. Secara umum dioda ini disimbolnya.

dioda penyearah
dioda penyearah

2. DIODA ZENER

Dioda Zener merupakan dioda junction P dan N yang terbuat dari bahan dasar silikon. Dioda ini dikenal juga sebagai Voltage Regulation Diode yang bekerja pada daerah reverse (kuadran III). Potensial dioda zener berkisar mulai 2,4 sampai 200 volt dengan disipasi daya dari ¼ hingga 50 watt.

Fenomena tegangan breakdown dioda ini menginspirasi pembuatan komponen elektronika kerabat dioda yang bernama Zener. Tidak ada perbedaan struktur dasar dari Zener dengan dioda. Dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt, pada Zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di datasheet ada Zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 2 volt, 5.6 volt dan sebagainya. Fungsi dari komponen ini biasanya dipakai untuk pengamanan rangkaian setelah tegangan Zener.

dioda zener
dioda zener
rangkaian dioda zener
rangkaian dioda zener

Perhatikan rangkaian berikut, input tegangan akan yang masuk ke rangkaian lain dan beban akan dibatasi oleh dioda zener. Jika input tegangan dibawah 5.6V, dioda tidak menghantarkan arus sehingga arus akan mengalir ke rangkaian lain dan beban. Jika input tegangan mencapai 5,6 V atau lebih maka dioda zener akan terjadi brekadown dan arus akan mengalir melalui dioda, bukan ke rangkaian atau beban.

3. DIODA EMISI CAHAYA ( LIGHT EMITTING DIODE )

Dioda emisi cahaya atau dikenal dengan singkatan LED merupakan Solid State Lamp yang merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan optik, sehingga dikategorikan pada keluarga “Optoelectronic”. Sedangkan elektroda-elektrodanya sama seperti dioda lainnya, yaitu anoda (+) dan Katoda (-). Ada tiga kategori umum penggunaan LED, yaitu :

  • Sebagai lampu indikator,
  • Untuk transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam suatu jarak tertentu,
  • Sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang terisolir secara total. Simbol,

bangun fisiknya dan konstruksinya diperlihatkan pada gambar berikut.

dioda LED
dioda LED

Bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan LED adalah bahan Galium Arsenida (GaAs) atau Galium Arsenida Phospida (GaAsP) atau juga Galium Phospida (GaP), bahan-bahan ini memancarkan cahaya dengan warna yang berbeda-beda. Bahan GaAs memancarkan cahaya infra-merah, Bahan GaAsP memancarkan cahaya merah atau kuning, sedangkan bahan GaP memancarkan cahaya merah atau hijau.

Seperti halnya piranti elektronik lainnya , LED mempunyai nilai besaran terbatas dimana tegangan majunya dibedakan atas jenis warna . Sedangkan besar arus maju suatu LED standard adalah sekitar 20 mA. Karena dapat mengeluarkan cahaya, maka pengujian LED ini mudah, cukup dengan menggabungkan dengan sumber tegangan dc kecil saja atau dengan ohmmeter dengan polaritas yang sesuai dengan elektrodanya.

Bahan dan warna dioda LED

LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang bervariasi sehingga menghasilkan warna sebagai berikut:

  • Aluminium Gallium Arsenide (AlGaAs) – merah dan inframerah
  • Gallium Aluminium Phosphide – hijau
  • Gallium Arsenide/Phosphide (GaAsP) – merah, oranye-merah, oranye, dan kuning
  • Gallium Nitride (GaN) – hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan biru
  • Gallium Phosphide (GaP) – merah, kuning, dan hijau
  • Zinc Selenide (ZnSe) – biru
  • Indium Gallium Nitride (InGaN) – hijau kebiruan dan biru
  • Indium Gallium Aluminium Phosphide – oranye-merah, oranye, kuning, dan hijau
  • Silicon Carbide (SiC) – biru
  • Diamond (C) – ultraviolet
  • Silicon (Si) – biru (dalam pengembangan)
  • Sapphire (Al2O3) – biru

LED biru dan putih

LED biru pertama kali dan bisa dikomersialkan menggunakan substrat galium nitrida. LED ini ditemukan oleh Shuji Nakamura tahun 1993 sewaktu berkarir di Nichia Corporation di Jepang. LED ini kemudian populer di penghujung tahun 90-an. LED biru ini dapat dikombinasikan ke LED merah dan hijau yang telah ada sebelumnya untuk menciptakan cahaya putih.

4. DIODA CAHAYA ( PHOTO-DIODE)

Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya arus bocor saja yang melewatinya. Dalam keadaan gelap, arus yang mengalir sekitar 10 A untuk dioda cahaya dengan bahan dasar germanium dan 1A untuk bahan silikon. Kuat cahaya dan temperature keliling dapat menaikkan arus bocor tersebut karena dapat mengubah nilai resistansinya dimana semakin kuat cahaya yang menyinari semakin kecil nilai resistansi dioda cahaya tersebut.

jenis fotodioda
jenis fotodioda

Penggunaan dioda cahaya diantaranya adalah sebagai sensor dalam pembacaan pita data berlubang (Punch Tape), dimana pita berlubang tersebut terletak diantara sumber cahaya dan dioda cahaya. Jika setiap lubang pita itu melewati antara tadi, maka cahaya yang memasuki lubang tersebut akan diterima oleh dioda cahaya dan diubah dalam bentuk signal listrik. Sedangkan penggunaan lainnya adalah dalam alat pengukur kuat cahaya (Lux-Meter), dimana dalam keadaan gelap resistansi dioda cahaya ini tinggi sedangkan jika disinari cahaya akan berubah rendah. Selain itu banyak juga dioda cahaya ini digunakan sebagai sensor sistem pengaman (security) misal dalam penggunaan alarm.

5. DIODA VARACTOR

Dioda Varactor disebut juga sebagai dioda kapasitas yang sifatnya mempunyai kapasitas yang berubah-ubah jika diberikan tegangan. Dioda ini bekerja didaerah reverse mirip dioda Zener. Bahan dasar pembuatan dioda varactor ini adalah silikon dimana dioda ini sifat kapasitansinya tergantung pada tegangan yang diberikan padanya. Jika tegangan tegangannya semakin naik, kapasitasnya akan turun. Dioda varikap banyak digunakan pada pesawat penerima radio dan televisi di bagian pengaturan suara (Audio).

dioda varactor
dioda varactor

6. DIODA SCHOTTKY (SCR)

DIODA SCR singkatan dari Silicon Control Rectifier. Adalah Dioda yang mempunyai fungsi sebagai pengendali. SCR atau Tyristor masih termasuk keluarga semikonduktor dengan karateristik yang serupa dengan tabung thiratron. Sebagai pengendalinya adalah gate(G).SCR sering disebut Therystor. SCR sebetulnya dari bahan campuran P dan N. Isi SCR terdiri dari PNPN (Positif Negatif Positif Negatif) dan biasanya disebut PNPN Trioda.

DIODA SCHOTTKY
DIODA SCHOTTKY
struktur dioda schottky penyearah
struktur dioda schottky penyearah

Itulah penjelasan Jenis Dioda dan beberapa fungsinya. semoga bermanfaat

Check Also

Transformator Tenaga Listrik | Definisi dan Jenis Transformator

kelas-fisika.com – Transformator Tenaga Listrik | Definisi dan Jenis Transformator Definisi Transformator Transformator atau Trafo …

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Powered by themekiller.com