Dioda
Berbagai diode semikonduktor, bawah adalah penyearah jembatan
Struktur dari diode tabung hampa
Dalam elektronika,
dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (diode termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua
elektrode
aktif dimana isyarat listrik dapat mengalir, dan kebanyakan diode
digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya. Dioda varikap
(
VARIable CAPacitor/kondensator variabel) digunakan sebagai
kondensator terkendali tegangan.
Sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis diode seringkali
disebut karakteristik menyearahkan. Fungsi paling umum dari diode adalah
untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut
kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya
(disebut kondisi panjar mundur). Karenanya, diode dapat dianggap sebagai
versi elektronik dari
katup pada transmisi cairan.
Dioda sebenarnya tidak menunjukkan kesearahan hidup-mati yang
sempurna (benar-benar menghantar saat panjar maju dan menyumbat pada
panjar mundur), tetapi mempunyai karakteristik listrik tegangan-arus
taklinier kompleks yang bergantung pada teknologi yang digunakan dan
kondisi penggunaan. Beberapa jenis diode juga mempunyai fungsi yang
tidak ditujukan untuk penggunaan penyearahan.
Awal mula dari diode adalah peranti
kristal Cat's Whisker dan
tabung hampa (juga disebut katup termionik). Saat ini diode yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor seperti
silikon
Dioda semikonduktor
Sebagian besar diode saat ini berdasarkan pada teknologi pertemuan
p-n semikonduktor. Pada diode p-n, arus mengalir dari sisi tipe-p
(anode) menuju sisi tipe-n (katode), tetapi tidak mengalir dalam arah
sebaliknya.
Tipe lain dari diode semikonduktor adalah
diode Schottky yang dibentuk dari pertemuan antara logam dan semikonduktor (
sawar Schottky) sebagai ganti pertemuan p-n konvensional.
Karakteristik arus–tegangan
Karakteristik arus–tegangan dari dioda, atau kurva I–V, berhubungan
dengan perpindahan dari pembawa melalui yang dinamakan lapisan penipisan
atau daerah pemiskinan yang terdapat pada pertemuan p-n di antara
semikonduktor. Ketika pertemuan p-n dibuat, elektron pita konduksi dari
daerah N menyebar ke daerah P dimana terdapat banyak lubang yang
menyebabkan elektron bergabung dan mengisi lubang yang ada, baik lubang
dan elektron bebas yang ada lenyap, meninggalkan donor bermuatan positif
pada sisi-N dan akseptor bermuatan negatif pada sisi-P. Daerah
disekitar pertemuan p-n menjadi dimiskinkan dari pembawa muatan dan
karenanya berlaku sebagai isolator.
Walaupun begitu, lebar dari daerah pemiskinan tidak dapat tumbuh
tanpa batas. Untuk setiap pasangan elektron-lubang yang bergabung, ion
pengotor bermuatan positif ditinggalkan pada daerah terkotori-n dan ion
pengotor bermuatan negatif ditinggalkan pada daerah terkotori-p. Saat
penggabungan berlangsung dan lebih banyak ion ditimbulkan, sebuah medan
listrik terbentuk di dalam daerah pemiskinan yang memperlambat
penggabungan dan akhirnya menghentikannya. Medan listrik ini
menghasilkan tegangan tetap dalam pertemuan.
Jenis-jenis diode semikonduktor
Simbol berbagai jenis dioda
Kemasan diode sejajar dengan simbolnya, pita menunjukkan sisi katode
Ada beberapa jenis dari diode pertemuan yang hanya menekankan
perbedaan pada aspek fisik baik ukuran geometrik, tingkat pengotoran,
jenis elektrode ataupun jenis pertemuan, atau benar-benar peranti
berbeda seperti diode Gunn, diode laser dan diode
MOSFET.
Dioda biasa
Beroperasi seperti penjelasan di atas. Biasanya dibuat dari silikon
terkotori atau yang lebih langka dari germanium. Sebelum pengembangan
diode penyearah silikon modern, digunakan
kuprous oksida (
kuprox)dan
selenium,
pertemuan ini memberikan efisiensi yang rendah dan penurunan tegangan
maju yang lebih tinggi (biasanya 1.4–1.7 V tiap pertemuan, dengan banyak
lapisan pertemuan ditumpuk untuk mempertinggi ketahanan terhadap
tegangan terbalik), dan memerlukan benaman bahan yang besar
(kadang-kadang perpanjangan dari substrat logam dari dioda), jauh lebih
besar dari diode silikon untuk rating arus yang sama.
Dioda yang menghantar pada arah terbalik ketika tegangan panjar
mundur melebihi tegangan dadal dari pertemuan P-N. Secara listrik mirip
dan sulit dibedakan dengan diode Zener, dan kadang-kadang salah disebut
sebagai diode Zener, padahal diode ini menghantar dengan mekanisme yang
berbeda yaitu efek bandangan. Efek ini terjadi ketika medan listrik
terbalik yang membentangi pertemuan p-n menyebabkan gelombang ionisasi
pada pertemuan, menyebabkan arus besar mengalir melewatinya,
mengingatkan pada terjadinya bandangan yang menjebol bendungan. Dioda
bandangan didesain untuk dadal pada tegangan terbalik tertentu tanpa
menjadi rusak. Perbedaan antara diode bandangan (yang mempunyai tegangan
dadal terbalik diatas 6.2 V) dan diode Zener adalah panjang kanal yang
melebihi rerata jalur bebas dari elektron, jadi ada tumbukan antara
mereka. Perbedaan yang mudah dilihat adalah keduanya mempunyai
koefisien suhu yang berbeda, diode bandangan berkoefisien positif, sedangkan Zener berkoefisien negatif.
Ini adalah salah satu jenis diode kontak titik. Dioda cat's whisker
terdiri dari kawat logam tipis dan tajam yang ditekankan pada kristal
semikonduktor, biasanya
galena atau sepotong
batu bara[5].
Kawatnya membentuk anode dan kristalnya membentuk katode. Dioda Cat's
whisker juga disebut diode kristal dan digunakan pada penerima radio
kristal.
Ini sebenarnya adalah sebuah
JFET
dengan kaki gerbangnya disambungkan langsung ke kaki sumber, dan
berfungsi seperti pembatas arus dua saluran (analog dengan Zener yang
membatasi tegangan). Peranti ini mengizinkan arus untuk mengalir hingga
harga tertentu, dan lalu menahan arus untuk tidak bertambah lebih
lanjut.
Dioda ini mempunyai karakteristik
resistansi negatif pada daerah operasinya yang disebabkan oleh
quantum tunneling,
karenanya memungkinkan penguatan isyarat dan sirkuit dwimantap
sederhana. Dioda ini juga jenis yang paling tahan terhadap radiasi
radioaktif.
Dioda ini mirip dengan diode terowongan karena dibuat dari bahan
seperti GaAs atau InP yang mempunyai daerah resistansi negatif. Dengan
panjar yang semestinya, domain dipol terbentuk dan bergerak melalui
dioda, memungkinkan osilator gelombang mikro frekuensi tinggi dibuat.
Demodulasi radio
Penggunaan pertama diode adalah demodulasi dari isyarat radio
modulasi amplitudo (AM). Dioda menyearahkan isyarat AM frekuensi radio,
meninggalkan isyarat audio. Isyarat audio diambil dengan menggunakan
tapis elektronik sederhana dan dikuatkan.
Pengubahan daya
Penyearah
dibuat dari dioda, dimana diode digunakan untuk mengubah arus
bolak-balik menjadi arus searah. Contoh yang paling banyak ditemui
adalah pada rangkaian adaptor. Pada adaptor, diode digunakan untuk
menyearahkan arus bolak-balik menjadi arus searah. Sedangkan contoh yang
lain adalah alternator otomotif, dimana diode mengubah AC menjadi DC
dan memberikan performansi yang lebih baik dari cincin komutator dari
dinamo DC.
Postingan
Tidak ada komentar:
Posting Komentar