Dioda
Dioda adalah sambungan bahan semikonduktor tipe p-n yang berfungsi terutama sebagai penyearah. Bahan tipe-p menjadi sisi anode sedangkan bahan tipe-n 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) dan berlaku sebagi saklar terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan negatif sedangkan katode mendapatkan tegangan positif). Kondisi tersebut terjadi hanya pada diode ideal-konseptual. Pada dioda faktual (riil), perlu tegangan lebih besar dari 0,7V (untuk dioda 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.
Bentuk dan Simbol Dioda
Prinsip Kerja Dioda
Semikonduktor dioda merupakan dioda yang paling umum. dioda jenis ini mulai menghantarkan arus listrik hanya jika tegangan ambang batasnya terpenuhi dengan arah maju. dan dioda akan di katakan forward bias (bias maju) ketika mengalirkan arus ke arah ini. Ketika terhubung ke rangkaian dengan arah sebaliknya maka dioda ini dikatakan reverse bias (Bias terbalik). dan dioda hanya memblok arus hanya pada kondisi arah terbalik (bias terbalik) dan tegangannya masih dalam range batas toleransi. jika melebihi batas toleransi. Ketika tegangan melebihi batasnya maka kondisi ini disebut “reverse breakdown voltage”. dan pada kondisi ini dioda mampu mengalirkan arus dalam arah terbalik. untuk lebih jelasnya bisa perhatikan diagram karakteristik dioda sebagaimana berikut:
Karakteristik dioda antara arus dan tegangan
Dari gambar diatas dapat kita lihat, pada kondisi bias maju, arus akan mengalir hanya jika rangkaiannya pada kondisi arah maju dan tegangan nya terpenuhi (0.7V untuk silikon dan 0.3V untuk germanium). begitu juga pada kondisi bias mundur, arus hanya akan mengalir jika rangkaiannya berada pada arah mundur dan tengagannya juga terpenuhi.
Macam-macam Dioda:
- Dioda Zener
- Dioda PN junction
- Dioda Tunnel
- Dioda Varactor
- Dioda Schottky
- Photodiode
- PIN Dioda
- Dioda Laser
- Avalanche diode
- Dioda TVS
- Light emitting diode (LED)
Penggunaan Dioda/ Fungsi Dioda
Berikut ini merupakan beberapa applikasi dari penggunaan dioda:
1. Sebagai penyearah
Dioda dapat digunakan sebagai penyearah pada gelombang AC menjadi gelombang DC. ada 2 tipe penyearah yaitu;
- Penyearah Setengah gelombang
Pada rangkaian ini, konversi hanya setengah gelombang AC menjadi DC. dan penyearah seperti ini cukup menggunakan satu buah dioda:
Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang dan bentuk Sinyalnya
- Penyearah Gelombang Penuh
Pada rangkaian ini, akan mengkonversi full gelombang AC menjadi DC. dan penyearah ini membutuhkan 4 Dioda (dioda brige) untuk menyearahkan pada rangkaian AC tanpa CT, sedangkan pada rangkaian AC dengan CT hanya cukup menggunakan dioda saja.
Rangkaian Penyearah tanpa CT
Rangkaian Penyearah dengan CT
2. Sebagai Switch pada Gerbang Logika
Pada applikasi ini dioda digunakan sebagai saklar pada rangkaian gerbang logika yang mana akan bekerja pada saat bias maju dan akan off pada saat bias mundur. dan pada applikasinya menggunakan RDL (resistor diode logic). Meskipun jarang digunakan pada applikasi real karena sudah banyak IC Gerbang Logika, tapi desain ini dapat dengan mudah di applikasikan dengan menggunakan dioda dan resistor.
Rangkaian Gerbang Logika dan Tabel Kebenarannya
3. Sebagai Tegangan Referensi
Pada applikasi dioda zener, digunakan pada berbagai macam rangkaian elektronik untuk menyediakan tegangan yang stabil sebagai bias dan rangkaian zener ini sebenarnya menggunakan bias terbalik untuk menyediakan tegangan yang stabil.
4. Sebagai Sumber Cahaya
Pada LED (Light Emitting Diode) dan Dioda Laser mengkonversi energi elektrik menjadi energi cahaya. Perbedaan antara LED dan dioda laser adalah, jika LED cahaya yang di hasilkan tersebar (divergen), sendangkan dioda laser, cahaya yang dihasilkan terfokus (kovergen). Pada applikasinya LED biasanya digunakan untuk lampu sedangkan dioda laser biasanya digunakan pada sumber cahaya fiber optik, pointer, printer dan scanner dll.
5. Sebagai Proteksi
Dioda juga banyak digunakan sebagai proteksi rangkaian seperti proteksi polaritas terbalik, proteksi terhadap surge (lonjakan tegangan) dan lain sebagainya. pada rangakain proteksi terhadap polaritas terbalik biasanya digunakan agar ketika pemasangan sumber seperti battery/ power supply yang terbalik tidak akan merusak rangkaian karena ada dioda yang memproteksinya.
Sedangkan pada proteksi surge, ada dioda khusus seperti TVS (Transient voltage suppression) yang digunakan untuk menekan lonjakan tegangan tinggi. Dioda tipe TVS ini tidak akan bekerja pada kondisi normal dan hanya akan bekerja jika ada lonjakan tegangan tinggi dan di groundingkan agar tidak merusak rangkaian.
Ada juga dioda yang di gunakan sebagai proteksi ketika rangkaian sesaat dimatikan, biasanya dioda ini digunakan pada beban induksi seperti relay atau motor DC. dioda ini biasanya dipasang secara paralel dengan coil/ motornya. Untuk penggunaan pada relay, bisa menggunakan dioda biasa sesuai arus beban, namun untuk applikasi switching PWM, maka haruslah memakai fast switch dioda, agar dioda mampu switching meskipun pada frekuensi tinggi. Banyak penyebutan nama pada applikasi ini seperti Snubber diode, Flyback diode, Suppression diode, Freewheeling diode dll.
6. Solar cell
Dioda pada solar cell digunakan sebagai proteksi pada solar cell yang biasa disebut bypass diode. Jika ada salah satu cell pada solar cell itu rusak, error atau ada penghalang pada cell sehingga tidak bisa menerima sinar matahari, maka dioda ini akan membypass cell yang sedang “tidak aktif” tersebut agar cell-cell lainnya tetap bisa mengalirkan arus listrik. selain bypass dioda, ada juga blocking dioda yang sebagai blocking agar baris solar cell nya tidak menjadi beban ketika malam hari atau ketika pada baris cell ada yang rusak.
Sebenarnya masih banyak applikasi lainnya ya, seperit clipper, clamper, voltage doubler dan masih banyak applikasi lainnya, namun yang di bahas di sini adalah yang sering digunakan saja.
Sumber:
About The Author
