Komponen Aktif

Dioda

Dioda dalam bahasa Inggris disebut dengan diode, merupakan komponen aktif elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan memiliki fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya atau merupakan sambungan bahan p-n yang berfungsi sebagai penyearah. Dioda tersusun atas 2 elektroda yaitu Anoda (+) terbuat dari bahan tipe p dan Katoda (-) terbuat dari bahan tipe n. Bahan semikonduktor yang sering digunakan untuk membuat dioda adalah bahan Silicon (Si) dengan tegangan penghalang sebesar 0,6 V dan bahan Germanium (Ge) dengan tegangan penghalang sebesar 0,2 V.

Gambar Susunan dan simbol dioda

1. Jenis dan Fungsi Dioda

Gambar. Bentuk Fisik dan Simbol Dioda Penyearah

a. Dioda Penyearah

Dioda penyearah (Rectifier) adalah jenis diode yang terbbuat dari bahan Silicon (Si) yang berfungsi sebagai penyearah tegangan / arus dari arus bolak balik (AC) ke arus searah (DC) atau mengubah arus AC menjadi DC.

b. Dioda Zener

Dioda Zener merupakan diode junction P dan N yang terbuat dari bahan dasar Silicon (Si). Dioda ini dikenal sebagai Voltage Regulation Diode atau diode penstabil tegangan yang bekerja pada daerah reverse. Dioda Zener dapat mengalirkan arus kearah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas ”tegangan rusak” (breakdown voltage) atau ”tegangan zener”. Potensial diode zener berkisar mulai 2,4 V sampai 200 V dengan disipasi daya ¼ hingga 50 Watt.

c. Dioda Pemancar Cahaya (LED)

LED adalah singkatan dari Light Emitting Diode, merupakan komponen yang dapat mengerluarkan emisi cahaya. LED merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan optic, sehingga dikategorikan pada keluarga ”Optoelectronic”. Elektroda LED sama seperti dioda lainnya, yaitu Anoda (+) dan Katoda (-). Ada 3 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.

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 berbda-beda. Bahan GaAs memancarkan cahaya infra-merah, bahan GaAsP memancarkan cahaya merah atau kuning, sedangkan bahan GaP memancarkan cahaya merah atau hijau. LED memiliki nilai besaran terbatas dimana tegangan majunya dibedakan atas jenis warna.

Sedangkan besar arus maju suatu LED standar adalah sekitar 20 mA. Karena dapat mengeluarkan cahaya, pengujian LED ini mudah, cukup dengan menggabungkan dengan sumber tegangan DC kecil saja atau dengan Ohmmeter dengan polaritas yang sesuai dengan elektrodanya.

Warna LED dan Tegangannya

LED warna Merah (1,8 V)
LED warna Orange (2 V)
LED warna Kuning (2,1 V)
LED warna Hijau (2,2 V)

d. Dioda Foto (Photo Diode)

Secara umum diode cahaya ini mirip dengan PN junction, perbedaannya terletak pada persambungan yang diberi celah agar cahaya dapat masuk padanya. Komponen elektronika ini akan mengubah arus cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh photo diode mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar X.

Dioda foto ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya arus bocor saja yang melewatinya. Dalam keadaan gelap, arus yang mengalir sekitar 10 A untuk dioda foto dengan bahan dasar Germanium (Ge) dan 1 A untuk bahan dasar Silicon (Si). 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 foto tersebut.

Dioda foto sering digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi cahaya kamera, sensor penghitung kendaraan, scanner barcode dan peralatan medis.

d. SCR (Silicon Control Rectifier)

Dioda SCR singkatan dari Silicon Control Rectifier merupakan dioda yang mempunyai fungsi sebagai pengendali. Sebagai pengendalinya adalah gate (G). SCR sering disebut sebagai Therystor. SCR terbuat dari bahan campuran P dan N. Isi SCR terdiri dari PNPN (Positif Negatif Positif Negatif) yang biasanya disebut PNPN Trioda.

d. Dioda Laser

Dioda laser adalah sejenis laser dimana media aktifnya sebuah semikonduktor persimpangan P-N yang mirip seperti dioda pemancar cahaya. Dioda Laser kadang disingkat menjadi LD atau ILD. Prinsip kerja dioda ini sama seperti dioda lainnya yaitu melalui sirkuit dari rangkaian elektronika yang terdiri atas P dan N.

Dioda laser ini sering digunakan pada perangkat audio/video seperti Player DVD dan Blueray, Laser Pointer, Scanner Barcode.

2. Cara Kerja Dioda

a. Bias Mundur (Reverse Bias)

Bias mundur adalah pemberian tegangan negatif baterai ke terminal anoda (A) dan tegangan positif ke terminal katoda (K) dari suatu dioda. Dengan kata lain, tegangan anoda katoda VA-K adalah negatif (VAK < 0).

Gambar dioda diberi reverse bias

Karena pada ujung anoda (A) yang berupa bahan tipe P diberi tegangan negatif, maka hole-hole (pembawa mayoritas) akan tetarik ke kutub negatif baterai menjauhi persambungan. Demikian juga karena pada ujung katoda (K) yang berupa bahan tipe N diberi tegangan positif, maka electron-elektron (pembawa mayoritas) akan tertarik ke kutub positif baterai menjauhi persambungan. Sehingga daerah pengosongan semakin lebar dan arus yang disebabkan oleh pembawa mayoritas tidak ada yang mengalir. Sedangkan, pembawa minoritas yang berupa elektron (pada bahan tipe P) dan hole (pada bahan tipe N) akan berkombinasi sehingga mengalir arus jenuh mundur (reverse saturation current) atau Is. Arus ini dikatakan jenuh karena dengan cepat mencapai harga maksimum tanpa dipengaruhi besarnya tegangan baterai. Besar arus ini dipengaruhi oleh temperature. Makin tinggi temperature, makin besar harga Is. Pada suhu ruang besarnya Is ini dalam skala mikro-ampere untuk dioda Germanium (Ge) dan dalam skala nano-ampere untuk dioda Silicon (Si).

b. Bias Maju (Forward Bias)

Apabila tegangan positif baterai dihubungkan ke terminal anoda (A) dan negatifnya ke terminal katoda (K), maka diode disebut mendapatkan bias maju (forward bias). Dengan demikian, VA-K adalah positif atau VA-K > 0. Dengan pemberian tegangan polaritas seperti pada gambar, yakni VA-K positif maka pembawa mayoritas dari bahan tipe P (hole) akan tertarik oleh kutub negatif baterai melewati persambungan dan berkombinasi dengan elektron (pembawa mayoritas bahan tipe N). Demikian juga elektronnya akan tertarik oleh kutub positif baterai untuk melewati persambungan. Oleh karena itu daerah pengososngan terlihat semakin menyempit pada saat dioda diberi bias maju. Dan arus dioda yang disebabkan oleh pembawa mayoritas akan mengalir, yaitu ID.

Dioda diberi forward bias

Sedangkan pembawa minoritas dari bahan tipe P (elektron) dan bahan tipe N (hole) akan berkombinasi dan menghasilkan Is. Arah Is dan ID adalah berlawanan. Namun, karena Is jauh lebih kecil daripada ID, maka secara praktis besarnya arus yang mengalir pada diode ditentukan oleh ID.

Tugas Akhir Skripsi

Pendidikan Teknik Elektronika

Universitas Negeri Yogyakarta

Page updated

Report abuse