Dioda Bbl.docx

BAHAN – BAHAN LISTRIK

OLEH :

MUHAMMAD AKBAR RAMADHAN

1501618014

DOSEN PENGAMPU : Massus Subekti , S.Pd, M.T ASSISTEN DOSEN : Bayu Suryo Wiranto , S.Pd

PENDIDIKAN VOKASIONAL TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA 2018

APA ITU DIODA?

Diode merupakan perangkat semikonduktor yang juga dikenal diode sambungan PN atau dengan kata lain diode juga sering dikenal sebagai tabung hampa. Dioda merupakan sebuah perangkat yang dimana memiliki 2 buah terminal yaitu terminal yang disebut Katoda(negative) dan Anoda ( Positif ), diode juga memiliki fungsi yaitu Reverse bias yang berfungsi menghambat ataupun memblokir arus listrik dari arah sebaliknya dan sifat yang kedua ialah Forward bias yang berfungs untuk menghantarkan arus listrik secara satu arah,1 lalu diode juga berfungsi untuk menekan lonjakan tegangan serta melindungi komponen terhadap pembalikan tegangan (Korsleting).

Bahan semikonduktor sebagai bahan dasar diode ialah Silikon (SI) serta Germanium (GE), Pada penemuan awalnya alat yang dapat menyearahkan dan dapat menghambat dari arah sebaliknya disebut Rectifier atau penyearah. Dioda sendiri dipekenalkan oleh William Henry Eccles pada tahun 1919 dan diode sendiri berasal dari kata “Di” yang artinya adalah “dua” dan kata “ode” yang artinya adalah “jalur” 1 dan ini merupakan symbol dari beberapa diode, Kiri (Dioda terowongan / Tunnel), Tengah (Dioda Schottky), Kanan (Varactor).

(Atas: Rectifier diode dengan rating 7.5A pada 35VDC. Kedua dari atas: Rectifier diode dengan rating 5A di 35VDC. Tengah: Rectifier diode dengan rating 3A pada 35VDC. Kedua dari bawah: 1N4001 Rectifier diode diberi peringkat 1A pada 35VDC. Bawah: sinyal 1N4148 switching diode diberi nilai 300mA.) Semua nilai adalah untuk meneruskan arus dan tegangan RMS secara terus menerus. Setiap silinder diode ditandai dengan perak stripe (garis hitam pada 1N4148) untuk mengidentifikasi katoda, atau ujung dioda yang seharusnya menjadi "lebih negatif" ketika komponen mengalami Forward bias. Arus puncak bisa sangat

1

https://teknikelektronika.com/jenis-jenis-dioda-diode-pengertian-dioda/

melebihi arus kontinu tanpa merusak komponen. Lembar data akan memberikan informasi tambahan.2

ASAL USUL P-N JUNCTION

Struktur utama pada diode ialah 2 buah kutub elektroda berbahan konduktor yang pada masing-masingnya terhubung dengan bahan semikonduktor silicon berjenis p dan silicon berjenis n. Dan Anoda merupakan elektroda yang terhubung dengan silicon berjenis p yang dimana terdapat electron lebih sedikit, Sedangkan Katoda merupakan elektroda yang terhubung dengan silicon berjenis n yang dimana terdapat electron yang lebih banyak. Dan oleh sebab itu pertemuan diantara silicon berjenis p dan n membentuk suatu perbatasan yang biasa dikenal P-N Junction.3

BAGAIMANA CARA KERJANYA?

Cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi dimana diode tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased). -Kondisi Tanpa Tegangan Pada kondisi tanpa tegangan akan membentuk suatu perbatasan pada daerah P-N Junction. Hal ini diawali dengan proses Difusi yaitu dimana bergeraknya muatan electron dari sisi n ke sisi p. lalu electron – electrotersebut akan mengisi tempat di sisi p yang biasa disebut holes, dan dikarenakan pergerakan elektron tersebut maka akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan Holes yang berada di sisi p akan menimbulkan ion-ion negative. Dan dikarenakan ion-ion tersebut tidak bergerak maka akan membentuk medan listrik statis yang dapat menjadi penghalang pergerakan electron yang ada pada diode.3

2

Charles Platt-Encyclopedia of Electronic Components Volume 1 Resistors, Capacitors, Inductors, Switches, Encoders, Relays, Transistors-Make (2012) 3 https://www.studiobelajar.com/dioda/

-

Tegangan Positif ( Forward Bias ) Pada tegangan Forward bias untuk bagian anoda disambungkan dengan terminal positif di sumber listrik dan bagian katodanya disambungkan dengan terminal negative. Lalu hal ini mengakibatkan ion-ion penghalang listrik tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negative akan tertarik pada sisi anoda dan ion-ion positif akan tertarik pada sisi katoda.

Dikarenakannya ada aktifitas Tarikan tersebut memungkinkan pergerakan electron yang ada pada diode,sehingga arus listrik dapat mengalir tanpa adanya hambatan sedikit pun.3

-

Tegangan Negatif ( Reverse Bias ) Pada tegangan Reverse bias untuk bagian anodanya disambungkan dengan terminal negative sumber listrik sementara untuk bagian katoda nya disambungkan dengan terminal positif. Sama halnya dengan Forward bias terjadi penarikan ion kepada masing-masing kutub,hanya saja pemberian tegangan negative pada anoda membuat ion-ion negative berpindah ke sisi katoda(n-type)

sedangkan yang diberi tegangan positif,maka ion-ion positifnya berpindah menuju sisi anoda(ptype). Oleh karna itu listrik tersebut tidak dapat mengalir melalui diode, hal ini diibaratkan seperti rangkaian terbuka.3 Sisi kanan pada grafik menunjukan bahwa diode pada posisi Forward bias meningkat secara bertahap, Tidak ada arus yang mengalir hingga diode mencapai persimpangan tegangan ambang (threshold voltage), Setelah itu yang mana tegangan naik secara sangat tajam, saat itu pula dinamis resistansi diode berkurang hingga mendekati nol. Untuk sisi kiri pada grafik menunjukan diode pada posisi tegangan Reverse bias dengan potensi yang meningkat secara bertahap,lalu pada awalnya arus yang lolos sangat kecil lalu kian membesar seperti yang ada pada gambar. Terkadang, Jika potensialnya cukup tinggi,maka diode dapat mencapai titik intrinsic kerusakan tegangan dan sekali lagi akan berefek yang

dapat mengakibatkan berkurangnya resistansi hingga mendekati nol. Dan di kedua ujungnya diode akan mudah rusak secara permanen dikarenakan arus yang berlebihan. Terkecuali diode zener,Varaktor Zener, Pada saat reverse bias diode seharusya tidak diperbolehkan untuk mencapai tingkat tegangan tinggi.2

JENIS-JENIS -

Pengemasan

Untuk beberapa diode sama sekali tidak memiliki informasi mendetail tentangnya, Sementara untuk beberapa diode lain memiliki nomor bagian pada tubuh diode tersebut, Salah satu hal untuk mengingat serta membedakan ialah garis yang melingkar pada diode yang menandakan bahwa itu adalah katoda. -

Dioda Sinyal

Diode sinyal merupakan diode yang sering dikenal sebagai diode switching atau diode berkecepatan tinggi, diode ini memiliki ukuran yang kecil serta memiliki persimpangan kapasitansi yang rendah, yang mana hal tersebut menimblkan waktu respon yang cepat dan diode ini tidak dirancang untuk menahan arus yang tinggi. -

Dioda Penyearah

Merupakan diode yang memiliki fisik yang lebih besar daripada diode sinyal dan diode penyeara juga mampu menaggani arus yang lebih tingggi serta memiliki persimpanan kapsitansi yang tinggi. -

Dioda Zener Dioda Zener adalah jenis dioda yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi di rangkaian reverse bias (bias balik). Karakteristik dari Dioda Zener ini adalah dapat melewatkan arus listrik pada kondisi bias terbalik (reverse bias) apabila tegangan mencapai titik tegangan breakdown-nya. Namun pada saat Forward bias (bias

maju), Dioda Zener ini dapat menghantarkan arus listrik seperti Dioda normal pada umumnya. Dioda Zener dapat memberikan tegangan referensi yang stabil sehingga banyak digunakan sebagai pengatur tegangan (Voltage Regulator) pada pencatu daya (Power supply).1 -

Transient Voltage Suppressor (TVS)

TVS merupakan suatu bentuk diode yang mana dirancang untuk melindungi perangkat yang sensitive dari lonjakan tegangan. TVS sendiri dapat menyerap sekitar 30.000Volt dari sambaran petir atau listrik statis.

-

Dioda Schottky Menurut sumber yang didapatakan, Pada Schottky diode diberikan tambahan metal pada cuplikan permukaan bagian tengah semikonduktor. Karakteristik yang menjadi keunggulan dioda ini adalah tegangan aktivasi yang rendah dan waktu pemulihan yang singkat. Dioda ini sangat umum digunakan untuk rangkaian elektronik berfrekuensi tinggi, seperti perangkatperangkat radio dan gerbang logika.3

-

Dioda Varactor Dioda Varactor atau kadang-kadang disebut juga dengan Dioda Varicap adalah jenis dioda yang memiliki sifat kapasitas yang berubah-ubah sesuai dengan tegangan yang diberikan. Dioda Varactor ini sering digunakan di rangkaianrangkaian yang berkaitan dengan frekuensi seperti osilator, TV Tuner dan Radio Tuner. Simbol Dioda Varactor atau Dioda Varicap ini dilambangkan

dengan sebuah dioda yang ujungnya ditambahkan sebuah kapasitor.3 Dikarenakan kapasitansi dari varactor memiliki nilai rendah maksimum sekitar 100pF, penggunaannya terbatas. Maka dapat digunakan secara luas dalam aplikasi RF di mana tegangan variabel kapasitansi yang dikendalikan menyediakan cara unik yang berguna untuk mengontrol frekuensi rangkaian osilator.2 -

Dioda Array

Merupakan 2 dioda atau lebih, yang dapat dienkapsulasi dalam DIP tunggal,dan dioad ini digunakan untuk penghentian jalur pada data untuk mengurangi refleksi kebisingan. -

Dioda Bridge Dioda Bridge pada dasarnya merupakan Dioda yang terdiri dari 4 dioda normal yang umumnya digunakan sebagai penyearah gelombang penuh dalam rangkaian Pencatu Daya (Power Supply). Dengan menggunakan Dioda Bridge ini, kita tidak perlu lagi

merangkai 4 buah dioda normal menjadi rangkaian penyearah tegangan AC ke tegangan DC karena telah dikemas oleh produsen menjadi 1 komponen saja. Dioda Bridge ini memiliki 4 kaki terminal yaitu 2 kaki terminal Input untuk masukan tegangan/arus bolak-balik (AC) dan 2 kaki terminal untuk Output Positif (+) dan Output Negatif (-).1

NILAI-NILAI/ DATA SHEET Datasheet produsen pada diode bertipikal generic, terkadang harus menentukan nilai-nilai, Yang mungkin menggunakan singkatan yang tersedia dalam list berikut ini : • Maksimum arus maju berkelanjutan : If atau Io atau IOmax • Tegangan Forward (penurunan tegangan oleh dioda): Vf • Tegangan DC puncak Invers (dapat disebut sebagai tegangan pemblokiran maksimum atau tegangan tembus): Piv atau Vdc atau Vbr • Arus balik maksimum : Ir Data Sheet dapat mencakup nilai tambahan diode ketika digunakan dengan arus bolak-balik(AC), dan juga akan mencakup informasi tentang lonjakan arus maju puncak serta suhu operasi yang dapat diterima. -

Dioda sinyal yang khas adalah 1N4148 ,diode ini memiliki sekitar 300mA arus maju untuk

memaksakan penurunan tegangan sekitar 1V. Dioda ini dapat mentolerir tegangan terbalik(Reverse) sekitar 75Vpp. Nilai-nilai ini mungkin bisa berbeda tergantung dengan produsen yang membuatnya. -

Dioda penyearah dalam seri 1N4001 / 1N4002 / 1N4003 memiliki arus maju(Forward)

maksimum sekitar 1A dan akan memaksakan penurunan tegangan lebih sedikitdari 1V. Dioda ini dapat menahan 50V hingga 1.000V tegangan terbalik(Reverse), tergantung pada komponennya. Dan sama halnya seperti yang diatas nilai-nilai ini dapat berubah tergantung pabrik yang membuatnya,tetapi pada umumnya standarisasinya seperti ini. -

Dioda Zener memiliki spesifikasi yang berbeda, karena diode ini digunakan dengan bias balik

sebagai perangkat voltage regulasi daripada perangkat rektifikasi. Data Sheet pabrik kemungkinan berisi tentang terminologi(penggunaan) sebagai berikut ini: • Zener tegangan (potensi dioda mulai memungkinkan arus balik saat reverse-bias, mirip dengan tegangan tembus): Vz • Impedansi zener atau resistansi dinamis (resistansi efektif dari dioda, ditentukan ketika bias terbalik(Reverse) pada tegangan Zener): Zz • Zener maksimum atau yang dapat diterima (arus balik): Iz atau Izm • Disipasi daya maksimum atau total: Pd atau Ptot Tegangan zener dapat didefinisikan dalam minimum serta jangkauan maksimum. Batas arus maju(Forward) sering tidak ditentukan, dikarenakan sebagai komponen tidak dimaksudkan untuk menjadi Forward Bias.2

BAGAIMANA CARA PENGGUNAAN NYA -

Penyearah Salah satu fungsi diode ialah menyearahkan dan telah tersedia gambar dimana bagian atas merupakan contoh dari Forward bias yang dimana aliran listrik berhasil disearahkan dan berhasil pula untuk menyalakan beban yang ada, Sementara untuk gambar bawahnya itu merupakan suatu ilustrasi dari Reverse bias dimana hal tersebut tidak berhasil untuk menyerahkan dikarenakan terhalangnya arus yang disebabkan oleh ionion yang berpindah yang pada akhirnya mala menghalangi jalanya arus

untuk melewati diode.2 -

Back EMF Suppression Pada umumnya Sebuah koil relay, motor, atau perangkat lain dengan induktansi biasanya akan menciptakan lonjakan tegangan yang mana terjadi saat dinyalakan atau dimatikan. Dan EMF ini berfungsi sebagai dioda penyearah untuk melindungi komponen lain yang ada pada sirkuit tersebut. Dioda ini juga dapat disebut dengan nama lain sebagai perlindungan dioda, dioda penjepit, atau penekan transien.2

-

Voltage Selection Voltage Selection merupakan keadaan dimana terjadinya sensitifitas diode terhadap tegangan relative antara terminal anoda dan katoda, sebagai contoh ketika katoda memiliki 9V relative dan anoda memiliki 12V, Perbedaan 3V nya lah dengan mudah melewati ambang batas tegangan dan arus akan melewati diode, Tetapi sebaliknya jika tegangan Reverse bias maka yang terjadi iaah diode akan memblokir arus yang mencoba masuk.

-

Tegangan Clamping Kondisi dimana diode dgunakan untuk menjepit tegangan sesuai dengan nilai yang ada,contoh jika masukan 5V,maka anoda dapat dihubngkan degan input dan katoda ke sumber tegangan 5V dan jika input nya melonjak diatas5.6V maka beda potensial nya akan melebihi ambang persimpangan dan diode akan mengalihkan energy yang

berlebih.2

-

Gerbang Logika Sebenarnya untuk digunakan pada gerbang logika diode sinyal bisa dibilang kurang ideal,karna akan membebankan pengurangan tegangan sebesar 0,6V yang berdampak signifikan terhadap rangkaian 5V dan hal ini mungkin saja tidak dapat diterima oleh

sirkuit bertegangan 3,3V.Meskipun begitu diode sinyal tetap saja berguna pada sisi output untuk mendorong agar menyearahkan perangkat tersebut. -

Pengatur Tegangan DC dan Noise Suppression Hal ini dapat dilakukan oleh diode zenner yang mana berfungsi sebgai pengontrol tegangan ketika ditempatkan secara seri bersama dengan resistor. Pada hal ini jika sebah resistansi lebih rendah dari posisina maka pembagi tegangan akan mengurangi tegangan output pada titik A, sehingga dapat mengimbangi lonjakan input voltase, dan hal tersebut dapat memperkecil adanya Noise. Sementara,sebaliknya jika beban sirkuit meingkat maka akan menarik tegangan input lalu arus yang mengalir melalui zenner akan berkurang dan tegangan pada titik A akan meningkat, Hal ini dikarenakan resistor seri akan menjadi sumber panas dan transistor dapat ditambahkan untuk menggerakan beban.

-

Kontrol Tegangan AC dan Sinyal Guntingan/ Clipping Sama hal nya dengan pengatur tegangan DC, Di sini juga diode zenner lah yang berperan besar pula dalam mengatur tegangan AC. Dengan cara kerja seperti ini ketika salah satu diode Reverse bias maka diode yang satunya ialah Forward bias. Saat diode Forward bias bekerja maka memungkinkan untuk lolosnya relative bebas

dengan catatan tegangan harus melebihi ambangnya. Lalu ketika aruas AC berbalik arah mka diode Zenner akan mengalihkan tegangan puncak menjauhi beban, setelah itu diode zenner akan memilih tegangan kecil untuk mengontrol tegangan AC dan di bawah tegangan AC untuk Signal Clipping.

-

Voltage Sensing

Lagi-lagi diode zenner yang bekerja, kali ini diode akan digunakan untuk merasakan pergeseranpergeseran kecil dalam tegangan serta bertugs sebagai output yang akan aktifkan sebagai respons selanjutnya.

KESALAHAN YANG TERJADI -

Overload(kelebihan Beban) Hal ini sering kali terjadi dalam pemakaian diode,yang diakibatkan karna terlampauinya arus Forward bias yang mengakibatkan panas yang dapat merusak diode, dan jika diode dalam keadaan Reverse bias melampaui puncaknya maka akan membanjiri kemampuan diode tersebut dalam hal pemblokiran serta dapat menghancurkan komponen tersebut. (Gambar Kiri,Ilustrasi rentang kerja diode)

-

Polaritas Terbalik

Masalah yang sering terjadi setelah kelebihan beban ialah salahnya pemasangan polaritas pada diode,jika hal ini terjadi maka dapat berpotensi merusak diode itu sendiri, terlebih lagi jika dipasang dalam catu daya hal tersebut dapat mengakibatkan rentannya alat tersebut untuk rusak. -

Jenis Dioda Yang Salah

Terkadang banyak orang tidak memahami betul bagaimana karakteristik diode yang harus digunakan dalam suatu rangkaia sebagiai contoh jika sebuah diode zenner dipasang sebagai diode penyearah maka yang terjadi ialah rangkaian tersebut akan mengalami malfungsi,karena zenner sendiri akan memiliki tegangan tembus yang lebih rendah dri diode penyearah dan oleh karna itu hal tersut tuidak akan dapat memblokir arus balik(reverse), dan begitu juga sebaliknya, jika diode sinyal digunakan sebagai diode zenner maka hal yang terjadi ialah tegangan balik akan dijepit oleh diode tersebut yang akan mengakibatkan malfungsi,maka hal yang mungkin dilakukan untuk mencegah hal tersbut iala dipisahkannya antara diode zenner dengan diode yang laiinya agar kesalahan seperti ini tak terjadi.2

DAFTAR PUSTAKA Sumber Buku: Platt Charles. Encyclopedia of Electronic Components Volume 1 Resistors, Capacitors, Inductors, Switches, Encoders, Relays, Transistors-Make.USA:O Reilly Media,Inc.2012.

Sumber Internet : https://www.studiobelajar.com/dioda/ https://teknikelektronika.com/jenis-jenis-dioda-diode-pengertian-dioda/