Pengertian DIODA

 

DIODA SEMIKONDUKTOR

 

Pendahuluan

 Dioda merupakan komponen elektronika non-linear yang sederhana. Struktur dasar dioda berupa bahan semikonduktor type P yang disambung dengan bahan type N. Pada ujung bahan type P dijadikan terminal Anoda (A) dan ujung lainnya Katoda (K), sehingga dua terminal itulah yang menyiratkan dioda, operasi dioda ditentukan oleh polaritas  kaki anoda terhadap katoda

Simbol dan bentuk dioda

Ø  SEMIKONDUKTOR

Secara umum semikonduktor adalah bahan yang sifat-sifat kelistrikannya terletak antara sifat konduktor dan isolator. Sifat-sifat konduktor dan isolator tidak mudah berubah oleh pengaruh tempratur

v  👉 SEMIKONDUKTOR TYPE N

Pada bahan semikonduktor intrinsik jumlah elektron bebas dan holenya sama, konduktifitas semkonduktor intrinsik sangat rendah,karena terbatasnya jumlah pembawa muatan yakn hole maupun elektron bebas tersebut

Jika bahan silikon diberi dengan bahan ketidak murnian (impuritas) bervalensi,maka diperoleh semikonduktor type N bahan bervalensi ini misal arsenik dan pospor

Stuktur kristal semikonduktor (silikon) tipe n 

Karena atom antimoni (Sb) bervalensi lima maka empat elektron valensi medapatkan pasangan ikatan kovalen dengan atom silikon sedangkan elektron valensi yang kelima tidak mendapatkan pasangan, oleh karena itu ikatan elektron kelima dengan inti menjadi lemah dan mudah mendajdi elektron bebas. Setiap atom ini menyumbang sebuah elektron, maka atom yang bervalensi lima disebut dengan atom donor. Dan elektron bebas sumbangan dari atom dopan inipun dapan di kontron jumlahnya/ konsentrasinya

Bahan silikon type N ini mengandung elektron bebas cukup banyak, secara keseluruhan tetap netral karena jumlah muatan positif pada inti atom masih sama dengan jumlah keseluruhan elektron

v  👉  SEMIKONDUKTOR TYPE P

Apabila bahan semikonduktor murni diberi dengan bahan impuritas (tidak murni) bervalensi tiga maka akan diperoleh semikonduktor type P, bahan dopan yang bervalensi tiga misalnya boron,galium dan indium,

 

Stuktur kristal semi konduktor (silikon) type p

Seperti halnya pada tpye N secara keseluruhan kristal semikonduktor type N adalah netral. Karena jumlah hole dan elektronnya sama. Pda type P, hole merupakan pembawa muatan mayoritas, karena dengan penambahan atom dopan akan meningkatkan jumlah hole sebagai pembawa muatan, sedangkan pembawa mayoritas adalah elektron

Ø  DIODA SEMIKONDUKTOR

Dibentuk dengan menyambungkan semikonduktor type P dan N pada saat terjadinya sambungan pada bahan P dan elektron-elektron pada bahan N di sekitar sambungan cenderung untuk berkombinasi, pada daerah sekitar sambungan ini kosong dari pembawa muatan terbentuk daerah pengosongan (depletion region)

 

Oleh karena itu pasa sisi P tinggal ion-ion akseptor yang bermuatan negatif dan pada sisi N ion-ion donor yang bermuatan positif

Ø 》 BIAS MUNDUR (REVERSE BIAS)

    Adalah pemberian tegangan negatif pada terminal Anoda dan tegangan positif ke terminal Katoda dari suatu dioda, atau V_A-K adalah negatif (V_A-K < 0)

 

Karena pada anoda yang berupa bahan tipe P diberi tegangan negatif maka hole (pembawa mayoritas) akan tertarik ke katup negatif, demikin juga pada ujung Katoda berupa bahan tipe N diberi tegangan positif makan elektron-elektron akan tertatik ke katup positif baterai menjauhi sambungan yang menjadikan daerah pengosongan semakin lebar dan arus tidak dapat mengalir

Ø   》BIAS MAJU (FORWARD BIAS)

Adalah pemberian tegangan positif pada terminal Anoda dan tegangan negatif ke terminal Katoda dari suatu dioda, atau V_A-K adalah negatif (V_A-K > 0)

 

    Pemberian polaritas tengangan pada gambar di atas maka pembawa mayoritas dari bahan tipe P akan tertarik oleh katup negatif baterai melewati persambungan dan kombinasi dengan elektron dan elektronnya tertarik oleh kutup positif baterai untuk melewati persambungan, sehingga pada daerah pengosongan terlihat semakin menyempit pada saat dioda diberi bias maju

👉PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG

Rangkaian penyearah setengah gelombang

Rangkaian penyearah setengah gelombang

gelombang outputan penyearah setengah gelombang pada osiloskop

  Penyearah setengah gelombang (half wave rectifer) hanya menggunakan 1 buah diode sebagai komponen utama dalam menyearahkan gelombang AC. Prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang AC dari transformator. Pada saat transformator memberikan output sisi positif dari gelombang AC maka diode dalam keadaan forward bias sehingga sisi positif dari gelombang AC tersebut dilewatkan dan pada saat transformator memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka dioda dalam posisi reverse bias, sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan seperti terlihat pada gambar sinyal output penyearah setengah gelombang.

   Pada saat gelombang sinus bergerak dari 0^o sampai dengan 180^o , dioda on sehingga arus mengalir dari dioda ke beban RL dan kembali ke sumber CT. Pada saat gelombang sinus bergerak dari 180^o sampai dengan 360^o , dioda off, sehingga arus tidak mengalir. Dengan demikian pada beban hanya dilewati arus setengah perioda saja

👉PENYEARAH  GELOMBANG PENUH

    Penyearah gelombang penuh (full wave rectifier) adalah  penyearah yang menyearahkan semua siklus gelombang sinusoida menggunakan dua blok dioda (satu blok dioda bisa berupa satu atau beberapa dioda yang diparalel) yang bekerja secara komplenen. Satu dioda bekerja pada fase siklus positif dan satu dioda bekerja pada fase siklus negatif yang telah dibalik. Oleh karena itu penyearah gelombang penuh identik dengan penggunaan transformator center tap (CT) yang memiliki dua buah output sinyal AC dengan fase berkebalikan. Rangkaian penyearah gelombang penuh menghasilkan tegangan DC dengan riak (ripple) yang lebih sedikit dibanding penyearah setengan gelombang. Hal ini karena gelombang yang dihasilkan lebih rapat yaitu hasil penggabungan dari siklus sinyal sinus positif dan siklus sinyal sinus negatif yang telah dibalik menjadi siklus positif. Jadi penyearah akan tetap mengeluarkan output pada periode gunung dan lembah dari sinyal sinus.

Penyearah gelombang penuh dengan 2 Buah dioda 

    Penyearah gelombang penuh dengan 2 buah dioda harus menggunakan trafo CT alias centre tapped karena trafo tersebut memberikan keluaran yang berbeda fasa hingga 180 derajat. Dengan adanya dua buah dioda yang dihubungkan pada output trafo CT, maka membuat sinyal membentuk gelombang penuh.

Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 Buah dioda

Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda ini dapat bekerja karena menggunakan transformator dengan CT. Transformator dengan CT seperti pada gambar diatas dapat memberikan output tegangan AC pada kedua terminal output sekunder terhadap terminal CT dengan level tegangan yang berbeda fasa 180°. Pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak positif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak negatif, pada kondisi ini D1 pada posisi forward dan D2 pada posisi reverse. Sehingga sisi puncak positif dilewatkan melalui D1. Kemnudian pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak negatif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak positif, pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi forward. Sehingga sinyal puncak positif dilewatkan melalui D2. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar  output penyearah gelombang penuh,  Pada saat gelombang sinus bergerak dari 180o sampai dengan 360o , dioda D2 on dan dioda D1 off, sehingga arus mengalir dari D2 ke beban RL dan kembali ke sumber CT. Dengan demikian pada beban dilewati arus dari D1 dan D2, sehingga bentuk output pada beban adalah penyearahan gelombang penuh. 

Penyearah Gelombang Penuh 4 Dioda 

    Penyearah gelombang penuh dengan 4 buah dioda tidak perlu menggunakan trafo CT. Dioda dirangkai membentuk sebuah dioda bridge sehingga output trafo yang masuk ke dalam rangkaian dioda akan dikonversi sehingga membuat sinyal membentuk gelombang penuh atau full wave.

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh 4 Dioda

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh 4 Dioda

prinsip kerja penyearah ini di rangkain dari sebuah trafo CT dengan dua dioda penyearah,fungsi trafo CT menghasilkan dua sinyal sinus dengan fase yang berkebalikan, satu lilitan pada fase yang sama dengan input dan satunya lilitan yang lain menghasilkan fase yang berkebalikan dari sinyal masukan Dengan dua sinyal AC yang saling berbeda fase ini maka kedua dioda yang masing-masing berfungsi sebagai penyearah setengah gelombang dapat bekerja secara bergantian. Satu dioda menyearahkan siklus positif dari lilitan atas dan satu dioda kemudian ganti menyearahkan siklus positif dari lilitan bawah yang merupakan balikan fasa dari siklus negatif sinyal input AC

Output dari penyearah gelombang penuh

Output dari penyearah gelombang penuh (gelombang Biru)

Output dari penyearah gelombang penuh yang lebih rapat dari penyearah setengah gelombang menyebabkan riak (ripple) yang ada pada output tegangan DC menjadi lebih kecil. Akibatnya output dari penyearah gelombang penuh menjadi lebih halus dan lebih stabil dari penyearah setengah gelombang.

👉RINGKASAN

Dioda semikonduktor di bentuk dengan menyambungkan dua buah bahan semikonduk tor tipe P dan tipe N. Bahan semikonduktor tipe P mempunyai pembawa muatan mayoritas hole, sedangkan pada tipe N pembawa muatan mayoritasnya adalah elektron. Deugan demi kian pada persambungan dua bahan tersebut timbul daerah pengosongan.

Apabila dioda semikonduktor diberi bias maju, maka arus akan mengalir. Namun apabila dioda diberi bias mundur, maka dioda tidak mengalirkan arus, hanya terdapat arus yang sangat kecil yang disebut dengan arus bocor

semoga membantu😁