NADILLA FADILLAH

Dioda atau dioda semikonduktor (setengah penghantar) adalah komponen elektronika terbuat dari bahan yang bersifat antara isolator dan penghantar (konduktor).

b. Ground

Ground atau pertanahan adalah bagian dari Peralatan Listrik rumah. Namun kebanyakan dari masyatrakat Indonesia sudah terbiasa menyebut pertanahan atau gruonding ini dengan kata arde.

Ground atau arde pada instalasi listrik berguna sebagai pencegah terjadinya kontak antara makhluk hidup dengan tegangan listrik yang terekspos akibat terjadi kegagalan isolasi. Ground dalam rumah Anda terpasang dengan dua macam, yaitu untuk instalasi listrik rumah dan instalasi penangkal petir.

c. Power Supply

Power supply atau pencatu daya adalah sebuah alat elektronik yang berfungsi memberikan tegangan dan arus listrik pada komponen-komponen lainnya. Pada dasarnya power supply membutuhkan sumber listrik yang kemudian diubah menjadi sumber daya yang dibutuhkan oleh berbagai perangkat elektronik lainnya. Arus listrik yang disalurkan oleh power supply ini adalah jenis arus bolak-balik (AC). Namun karena kelebihan dari power supply ini, maka alat ini juga dapat mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC).

C. Dasar Teori [kembali]

Semikonduktor Dioda di bentuk hanya dengan menyatukan bahan-bahan ini (dibangun dari basis yang sama — Ge atau Si), seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.14

Gambar 1.14

Saat ini kedua bahan tersebut “disambungkan” elektron dan lubang wilayah persimpangan akan bergabung, mengakibatkan kurangnya pembawa di wilayah dekat persimpangan. Daerah ion positif dan negatif yang tidak tertutup ini disebut daerah penipisan karena penipisan pembawa di daerah ini. Karena dioda adalah perangkat dua terminal, penerapan tegangan pada terminal menyisakan tiga kemungkinan; tidak ada bias (V_D= 0 V), bias maju (V_D > 0 V) , dan bias balik (V_D < 0 V)

1. Tidak Ada Terapan Bias (V_D = 0 V)

Di bawah ini ada bias kondisi, setiap pembawa minoritas dalam n materi jenis yang menemukan diri mereka dalam daerah deplesi akan melewati langsung ke p materi jenis. Semakin dekat pembawa minoritas ke persimpangan, semakin besar tarikan untuk lapisan ion negatif dan semakin sedikit oposisi ion positif di daerah penipisan n bahan tipe untuk pembawa minoritas masing-masing material. Mayoritas pembawa n material tipe dan perisai ion negatif pada p material tipe untuk berimigrasi ke area di luar penipisan region dari p bahan tipe. Pemeriksaan yang cermat pada Gambar 1.14 akan mengungkapkan bahwa besaran relatif vektor aliran sedemikian rupa sehingga aliran bersih di kedua arah adalah nol. Pembatalan vektor ini ditunjukkan dengan garis bersilangan.

Kondisi tanpa bias untuk dioda semikonduktor

Gambar 1.15 Kondisi bias balik untuk dioda semikonduktor.

Kondisi bias balik untuk dioda semikonduktor. Simbol untuk dioda diulangi pada Gambar 1.15 dengan n-dan p yang terkaitdaerah tipe. Perhatikan bahwa panah terkait dengan pkomponen tipe-dan bilah dengan n wilayah tipe. Seperti yang ditunjukkan, untuk V_D = 0 V, arus ke segala arah adalah 0 mA

2. Kondisi Reverse Bias (V_D < 0 V)

Gambar 1.16 Bias terbalik.

Jika potensial eksternal V volt diterapkan melintasi pn persimpangansedemikian rupa sehingga terminal positif dihubungkan ke nmaterial tipe-dan terminal negatif dihubungkan ke pmaterial tipe-seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1.16, jumlah ion positif yang tidak tertutup di daerah penipisan n bahan jenis akan meningkat karena banyaknya elektron bebas yang ditarik ke potensial positif dari tegangan yang diberikan. Jumlah pembawa minoritas yang menemukan diri mereka memasuki wilayah de pletion tidak akan berubah, menghasilkan vektor aliran pembawa minoritas dengan besaran yang sama ditunjukkan pada Gambar. 1.14 tanpa tegangan yang diterapkan. Arus yang ada dalam kondisi bias balik disebut arus arus balik dan diwakili oleh Is.Istilah saturasi berasal dari fakta bahwa ia mencapai level maksimumnya dengan cepat dan tidak berubah secara signifikan dengan peningkatan potensial bias balik. Kondisi bias balik digambarkan pada Gambar.

Gambar 1.17 Kondisi bias balik untuk dioda semikonduktor.

Gambar. 1.17 untuk simbol dioda dan p n sambungan. Bahwa arah I_sberlawanan dengan panah dari simbol. Perhatikan juga bahwa n potensi negative terhubung ke p bahan jenis dan p potensi ositive ke n type bahan perbedaan huruf yang digaris bawahi untuk setiap wilayah mengungkapkan kondisi reverse-bias.

3. Kondisi Forward Bias (V_D > 0 V)

Bias maju atau “on” didirikan dengan menerapkan potensi positif terhadap pmateri-jenis dan potensi negatif untuk nbahan-jenisseperti ditunjukkan pada Gambar.

Gambar 1.18 Bias maju p – n

Dioda semikonduktor bias maju ketika asosiasi p-type dan pos itive dan n-type dan negative telah ditetapkan. Penerapan potensial bias maju VD akan «menekan» elektron pada nmaterial tipe-dan lubang pada pmaterial tipe-untuk bergabung kembali dengan ion di dekat batas dan mengurangi lebar daerah penipisan seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1.18. Aliran minoritas-carriersulting elektron dari p bahan jenis ke n jenis material tidak berubah besarnya , tetapi pengurangan lebar daerah penipisan telah menghasilkan aliran mayoritas yang berat melintasi persimpangan.

Gambar 1.19 Karakteristik dioda semikonduktor silikon

Dioda semikonduktor dapat ditentukan dengan persamaan berikut untuk daerah bias maju dan balik:

I_D= I_s(e^kV_D/T^K- 1)

dimana : I_s= membalikkan arus saturasi

k = 11.600/ƞ dengan ƞ = 1 untuk Ge dan 2 untuk Si untuk tingkat relatif

rendah arus dioda dan 1 untuk Ge dan Si untuk tingkat arus dioda yang lebih tinggi

T_K= T_C+ 273˚

Perhatikan pada Gambar 1.19 bahwa unit yang tersedia secara komersial memiliki karakteristik yang bergeser ke kanan sebesar sepersepuluh volt. Hal ini disebabkan oleh “tubuh” internal resistansi dan resistansi “kontak” eksternal dari dioda. Masing-masing berkontribusi tambahan tegangan pada level arus yang sama seperti yang ditentukan oleh hukum Ohm (V = IR).

· Daerah Zener

Meskipun skala pada Gambar 1.19 adalah puluhan volt di daerah negatif, ada titik di mana penerapan tegangan yang terlalu negatif akan mengakibatkan perubahan yang tajam.

Gambar 1.20 Daerah Zener.

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1.22 arus meningkat dengan kecepatan yang sangat cepat ke arah yang berlawanan dengan daerah tegangan positif. The reverse-bias yang potensial yang menghasilkan perubahan dramatis dalam karakteristik disebut potensial Zener dan diberi simbol VZ. Ketika tegangan melintasi dioda meningkat di wilayah bias balik, kecepatan pembawa minoritas yang bertanggung jawab atas arus saturasi balik Is juga akan meningkat. Akhirnya, kecepatan dan energi kinetik yang terkait akan cukup untuk melepaskan pembawa tambahan melalui tumbukan dengan struktur atom yang stabil. Daerah longsoran dapat didekatkan ke sumbu vertikal dengan meningkatkan level doping pada p dan n material tipe. Namun, saat VZ menurun ke level yang sangat rendah seperti 5 V, mekanisme lain yang disebut kerusakan Zener, akan berkontribusi pada perubahan tajam pada karakteristik. Wilayah Zener dari dioda semikonduktor yang dijelaskan harus dihindari jika respons sistem tidak akan sepenuhnya diubah oleh perubahan tajam karakteristik di wilayah tegangan balik ini. Potensi maksimum reverse-bias yang dapat diterapkan sebelum memasuki wilayah Zener disebut puncak terbalik tegangan atau tegangan puncak terbalik.

· Silikon VS Germanium

Dioda silikon secara umum memiliki PIV dan peringkat arus yang lebih tinggi dan suhu yag lebih rentan daripada dioda germanium. Peringkat PIV untuk silikon dapat berada di sekitar 1000 V, sedangkan nilai maksimum untuk germanium lebih dekta ke 400 V. Silikon digunakan untuk aplikasi di mana suhu dapat naik hingga sekitar 200˚C (400˚F), sedangkan germanium memiliki peringkat maksimum yang jauh lebih rendah (100˚C).

Gambar 1.21 Perbandingan Si dioda semikonduktor dan Ge

Dengan urutan 0.7 V secara komersial untuk dioda silikon yang tersedia dan 0,3 V untuk dioda germanium ketika dibulatkan ke persepuluhan terdekat.

· Pengaruh Suhu

Gambar 1.22 Variasi dioda karakteristik dengan suhu

Suhu dapat memiliki pengaruh yang nyata pada karakteristik semikonduktor silikon dioda seperti yang disaksikan oleh dioda silikon pada Gambar 1.22. Telah ditemukan secara eksperimental bahwa: “Arus saturasi balik I_sakan menjadi sekitar dua kali lipat besarnya untuk setiap kenaikan suhu 10˚C. Tidak jarang dioda germanium dengan I_sdiurutan 1 atau 2 A pada 25˚C memiliki arus bocor 100 A pada suhu 10˚C. Nilai khas I_suntuk silikon jauh lebih rendah daripada nilai germanium untuk daya dan level arus yang serupa. Pada suhu tinggi tingkat I_suntuk dioda silikon tidak bisa mencapai tingkat tinggi yang sama diperoleh doida germanium. Alasannya adalah bahwa perangkat silikon menikmati tingkat signifikan lebih tinggi daripada germanium.

D. Rangkaian Simulasi [kembali]

1. Prosedur percobaan

- Susun alat dan bahan yang dibutuhkan

- Jalankan rangkaian sesuai materi

2. Gambar rangkaian

3. Prinsip kerja rangkaian

Dioda terbentuk dari bahan semikonduktor tipe P dan N yang digabungkan. Dengan demikian dioda sering disebut PN junction. Dioda adalah gabungan bahan semikonduktor tipe N yang merupakan bahan dengan kelebihan elektron dan tipe P adalah kekurangan satu elektron sehingga membentuk Hole. Hole dalam hal ini berfungsi sebagai pembawa muatan. Apabila kutub P pada dioda (biasa disebut anode) dihubungkan dengan kutub positif sumber maka akan terjadi pengaliran arus listrik dimana elektron bebas pada sisi N (katode) akan berpindah mengisi hole sehingga terjadi pengaliran arus.

Sebaliknya apabila sisi P dihubungkan dengan negatif baterai / sumber, maka elektron akan berpindah ke arah terminal positif sumber. Didalam dioda tidak akan terjadi perpindahan elektron.

E. Video [kembali]

- Video Rangkaian

- Video Pembelajaran

Example [kembali]

1. Tentukan resistansi Dc dioda dengan kurva karakteristik seperti gambar dibawah:

dengan:

a.) ID = 2 mA

b.) ID = 20 mA

Jawab :

a.) Pada ID = 2 mA maka besarnya VD = 0,5 V

maka RD = VD/ID = 0,5/0,002 = 250 Ohm

b.) Pada ID = 20 mA maka besarnya VD = O,8 V

maka RD = VD/ID = 0,8/0,02 = 40 Ohm

2. Apa saja perbedaan antara dioda silikon dengan dioda germanium?

Jawab :

Problems [kembali]

18. Jelaskan dengan kata-kata Anda sendiri kondisi yang ditetapkan oleh kondisi bias maju dan mundur pada dioda p-n junction dan bagaimana arus yang dihasilkan terpengaruh.

Jawab :

Dari analisa karakteristik p-n junction bias maju dan bias mundur, dapat disimpulkan bahwa sebuah dioda p-n junction menghasilkan arus hanya dalam satu arah yaitu selama bias maju. Selama bias maju terjadi, dioda menhasilkan arus seiring dengan kenaikan voltase. Kebalikannya, selama bias mundur, dioda tidak menghasilkan arus seiring dengan kenaikan tegangan (break down biasanya mengakibatkan kerusakan dioda).

19. Jelaskan bagaimana Anda akan mengingat status bias maju dan mundur dari dioda p-n junction. Artinya, bagaimana Anda akan mengingat potensi (positif atau negatif) mana yang diterapkan pada terminal?

Jawab :

- Forward bias (bias maju)

Pada p-n junction bias maju (yang mana tipe-p terhubung dengan tegangan positif dan tipe-n terhubung dengan tegangan negatif), terminal anoda berperan sebagai terminal positif dan terminal katoda berperan sebagai terminal negatif

- Reverse bias (Bias mundur)

Jika tegangan negatif diaplikasikan ke sisi positif dan tegangan positif ke sisi negatif, dengan tidak ada arus/arus yang mengalir sangat kecil, konfigurasi ini disebut dengan reverse bias atau bias mundur

Pilihan Ganda [kembali]

1. Perhatikan gambar kurva dibawah ini

Gambar kurva di atas merupakan kurva...

a. karakteristik dioda silikon

b. perbedaan silikon dan germanium

c. pengaruh suhu

d. bias maju

e. daerah zener
Jawaban: E. Daerah zener

2. Bagian adaptor yang berfungsi sebagai penyearah arus adalah...

a. dioda

b. resistor

c. trafo

d. kapasitor

e. power suply

Jawaban: A. dioda, karena dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus.

NADILLA FADILLAH

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Laporkan Penyalahgunaan