DIODA

PENGERTIAN
Dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (diode termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Lambang dioda adalah anak panah dengan balok melintang dan dinyatakan dengan huruf D
Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur.
Sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis dioda seringkali disebut karakteristik menyearahkan.
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 dioda juga mempunyai fungsi yang tidak ditujukan untuk penggunaan penyearahan.
Awal mula dari dioda adalah peranti kristal Cat’s Whisker dan tabung hampa (juga disebut katup termionik). Saat ini dioda yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau germanium.
Dioda terbuat dari sambungan semikonduktor tipe p dan tipe n. Bahan ini adalah silikon atau germanium. Dioda silikon bekerja pada tegangan 0.6 VDC dan dioda germanium bekerja pada tegangan 0,2 VDC.
Contoh dioda : IN 4148, IN4002, IN 4003, dll.
Dioda mempunyai dua elektrode aktif dimana isyarat listrik dapat mengalir, dan kebanyakan diode digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinyadioda mempunyai dua kutub yaitu kutub positif (anoda) dan kutub negative (katoda).
Jika diandaikan, bahwa arus mengalir dari kutub positif ke kutub negative, maka arus hanya mengalir sesuai dengan arah yang ditunjukkan panah.
Dioda merupakan semikonduktor yang paling sederhana dan sering disebut komponen elektronika satu arah karena hanya dapat menghantarkan arus listrik satu
arah dan jika dibalik akan menyumbat arus.
Contoh penggunaan dioda adalah pada rangkaian adaptor, DC power supply (Catu Daya DC) dsb.
 Bias Maju Dioda

Gambar di atas merupakan gambar karakteristik dioda pada saat diberi bias maju. Lapisan yang melintang antara sisi P dan sisi N diatas disebut sebagai lapisan deplesi (depletion layer), pada lapisan ini terjadi proses keseimbangan hole dan electron. Secara sederhana cara kerja dioda pada saat diberi bias maju adalah sebagai berikut, pada saat dioda diberi bias maju, maka electron akan bergerak dari terminal negative batere menuju terminal positif batere (berkebalikan dengan arah arus listrik). Elektron yang mencapai bagian katoda (sisi N dioda) akan membuat electron yang ada pada katoda akan bergerak menuju anoda dan membuat depletion layer akan terisi penuh oleh electron, sehingga pada kondisi ini dioda bekerja bagai kawat yang tersambung.
Bias Mundur Dioda

Berkebalikan dengan bias maju, pada bias mundur electron akan bergerak dari terminal negative batere menuju anoda dari dioda (sisi P). Pada kondisi ini potensial positif yang terhubung dengan katoda akan membuat electron pada katoda tertarik menjauhi depletion layer, sehingga akan terjadi pengosongan pada depletion layer dan membuat kedua sisi terpisah. Pada bias mundur ini dioda bekerja bagaikan kawat yang terputus dan membuat tegangan yang jatuh pada dioda akan sama dengan tegangan supply.
FUNGSI
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.
Fungsi dioda antara lain

1. Untuk penyerah arus
2. Sebagai catu daya
3. Sebagai penyaring atau pendeteksi dan
4. Untuk stabilisator tegangan

Berdasarkan bahannya terdapat berbagai jenis dioda antara lain :

1. Dioda silicon
2. Dioda germanium
3. Dioda zener dan
4. LED (Light Emitting Dioda)

Selain sebagai penyearah arus, dioda juga dapat dipakai sebagai detector yaitu untuk mendeteksi sinyal-sinyal kecil. Dioda zener dipakai sebagai stabilisator tegangan catu daya. LED (Light Emitting Dioda) yaitu dioda yang dapat memancarkan cahaya biasanya dipakai sebagai lampu control. Dioda sebagai penyearah arus mempunyai rangkaian sebagai berikut :
1. Penyearah setengah gelombang (half wave)
2. Penyearah gelombang penuh (full wave)
JENIS
Menurut bahan semi konduktor yang digunakan dalam pembuatannya, dioda ada 2 jenis yaitu :
1. Dioda silikon: Dibuat dari bahan silikon.
2. Dioda germanium: Dibuat dari bahan germanium.
Jenis-jenis dioda dan penggunaannya :
- Dioda silikon
Banyak digunakan pada peralatan catu daya sebagai penyearah arus, pengaman tegangan kejut dsb.
Contoh : 1N4001, 1N4007, 1N5404 dsb.
- Dioda zener
Digunakan untuk membatasi/mengatur tegangan.
Contoh : zener 6.2 volt, zener 3.2 volt dsb.
- Dioda Bridge
4 buah dioda yang dirangkai menjadi rangkaian jembatan/bridge.
Banyak digunakan pada rangkaian catu daya sebagai penyearah gelombang penuh (full wave rectifier).
Contoh : B40C800, kiprox pada kendaraan bermotor dsb.

Secara umum semua diode memiliki konstruksi dan prinsip kerja yang sama. Macam-macam diode pada dasarnya terbentuk oleh sambungan PN yang secara fisik diode dikenali melalui nama elektrodenya yang khas yaitu : anode dan katode.
Diodab dibedakan menurut fungsinya, disini dalam refresentasi simbolik dilukiskan secara berbeda demikian pula karakteristiknya.
RECTIFIER DIODE:  berfungsi sebagai penyearah

ZENER DIODE: berfungsi sebagai regulator

LED DIODE: berfungsi sebagai indikator dan display

FOTO DIODE: berfungsi sebagai sensor cahaya

SCHOTHLY DIODE: berfungsi sebagai saklar kecepatan tinggi

TUNNEL DIODE: berfungsi sebagai osilator

VARAKTOR DIODE: berfungsi sebagai pengganti variable kapasitor

PRINSIP KERJA
Awal mula dari dioda adalah peranti kristal Cat’s Whisker dan tabung hampa (juga disebut katup termionik). Saat ini dioda yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor sepertisilikon atau germanium. Walaupun dioda kristal (semikonduktor) dipopulerkan sebelum dioda termionik, dioda termionik dan dioda kristal dikembangkan secara terpisah pada waktu yang bersamaan.
Prinsip kerja dioda termionik ditemukan kembali oleh Thomas Edison pada 13 Februari 1880 dan dia diberi hak paten pada tahun 1883 (U.S. Patent 307031), namun tidak dikembangkan lebih lanjut.Braun mematenkan penyearah kristal pada tahun 1899[3]. Penemuan Braun dikembangkan lebih lanjut oleh Jagdish Chandra Bose menjadi sebuah peranti berguna untuk detektor radio.
Dioda Termonik
Dioda termionik adalah sebuah peranti katup termionik yang merupakan susunan elektroda-elektroda di ruang hampa dalam sampul gelas. Dioda termionik pertama bentuknya sangat mirip dengan bola lampu pijar.
Dalam dioda katup termionik, arus yang melalui filamen pemanas secara tidak langsung memanaskan katoda (Beberapa dioda menggunakan pemanasan langsung, dimana filamen wolfram berlaku sebagai pemanas dan juga sebagai katoda), elektroda internal lainnya dilapisi dengan campuran barium dan strontium oksida, yang merupakan oksida dari logam alkalin tanah. Substansi tersebut dipilih karena memiliki fungsi kerja yang kecil. Bahang yang dihasilkan menimbulkan pancaran termionik elektron ke ruang hampa. Dalam operasi maju, elektroda logam disebelah yang disebut anoda diberi muatan positif jadi secara elektrostatik menarik elektron yang terpancar.
Walaupun begitu, elektron tidak dapat dipancarkan dengan mudah dari permukaan anoda yang tidak terpanasi ketika polaritas tegangan dibalik. Karenanya, aliran terbalik apapun dapat diabaikan.
Dalam sebagian besar abad ke-20, dioda katup termionik digunakan dalam penggunaan isyarat analog, dan sebagai penyearah pada pemacu daya. Saat ini, dioda katup hanya digunakan pada penggunaan khusus seperti penguat gitar listrik serta peralatan tegangan dan daya tinggi.
Dioda Semikomduktor
Sebagian besar dioda saat ini berdasarkan pada teknologi pertemuan p-n semikonduktor. Pada dioda p-n, arus mengalir dari sisi tipe-p (anoda) menuju sisi tipe-n (katoda), tetapi tidak mengalir dalam arah sebaliknya.
Tipe lain dari dioda semikonduktor adalah dioda Schottky yang dibentuk dari pertemuan antara logam dan semikonduktor sebagai ganti pertemuan p-n konvensional.
Jenis jenis diode semikomduktor :
Ada beberapa jenis dari dioda pertemuan yang hanya menekankan perbedaan pada aspek fisik baik ukuran geometrik, tingkat pengotoran, jenis elektroda ataupun jenis pertemuan, atau benar-benar peranti berbeda seperti dioda Gunn, dioda laser dan dioda MOSFET.
1.Doda biasa
Beroperasi seperti penjelasan di atas. Biasanya dibuat dari silikon terkotori atau yang lebih langka dari germanium. Sebelum pengembangan dioda penyearah silikon modern, digunakan kuprous oksida dan selenium, ini memberikan efisiensi yang rendah dan penurunan tegangan maju yang lebih tinggi (biasanya 1.4–1.7 V tiap pertemuan, dengan banyak pertemuan ditumpuk untuk mempertinggi ketahanan tegangan terbalik), dan memerlukan benaman bahang yang besar (kadang-kadang perpanjangan dari substrat logam dari dioda), jauh lebih besar dari dioda silikon untuk rating arus yang sama.
2.Dioda Bandangan
Dioda yang menghantar pada arah terbalik ketika panjar mundur melebihi tegangan dadal. Secara listrik mirip dengan dioda Zener, dan kadang-kadang salah disebut sebagai dioda Zener, padahal dioda ini menghantar dengan mekanisme yang berbeda yaitu efek bandangan. Efek ini terjadi ketika medan listrik terbalik yang membentangi pertemuan p-n menyebabkan gelombang ionisasi, menyebabkan arus besar mengalir, mengingatkan pada terjadinya bandangan. Dioda bandangan didesain untuk dadal pada tegangan terbalik tertentu tanpa menjadi rusak. Perbedaan antara dioda bandangan (yang mempunyai tegangan dadal terbalik diatas 6.2 V) dan dioda 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, dioda bandangan berkoefisien positif, sedangkan Zener berkoefisien negatif.
3.Dioda Arus Tetap
Ini sebenarnya adalah sebuah JFET dengan gerbangnya disambungkan ke 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.
4.Diode Gunn
Dioda ini mirip dengan dioda terowongan karena dibuat dari bahan seperti GaAs atau InP yang mempunyai daerah resistansi negatif. Dengan penjar yang semestinya, domain dipol terbentuk dan bergerak melalui dioda, memungkinkan osilator gelombang mikro frekuensi tinggi dibuat
Pengunaan
Demodulasi Dioda
Penggunaan pertama dioda 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 dioda digunakan untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Contoh yang paling banyak ditemui adalah pada rangkaian adaptor. Pada adaptor, dioda digunakan untuk menyearahkan arus bolak-balik menjadi arus searah. Sedangkan contoh yang lain adalah alternator otomotif, dimana dioda mengubah AC menjadi DC dan memberikan performansi yang lebih baik dari cincin komutator dari dinamo.

Cara mudah mengecek kondisi dioda 

 

Karena sifat dioda yang bekerja sebagai konduktor jika kita beri bias maju dan bekerja sebagai isolator pada bias mundur, maka.. dioda sering digunakan sebagai penyearah (rectifier) arus bolak-balik. Contoh penggunaannya adalah pada rangkaian adaptor, DC power supply (Catu Daya DC) dan sebagainya.

Untuk mengetahui dioda dalam keadaan baik atau rusak kita dapat mengukurnya menggunakan Multimeter atau ohmmeter. Karena sifat dioda hanya mampu mengalirkan arus searah saja maka pemasangan multimeter terhadap dioda harus dilakukan dengan cara sebagai berikut :

1. Terminal positif (+) Multimeter di hubungkan dengan kaki katoda dioda.
2. Terminal negatif (-) Multimeter dihubungkan dengan kaki anoda dioda.

Gambar berikut merupakan contoh cara pemasangan multimeter terhadap dioda :

Keterangan gambar :

1. Pada rangkaian gambar A, apabila pointer dari multimeter atau ohmmeter menunjukan nilai tertentu, maka dioda tersebut dapat di katakan rusak. Karena pada dioda tersebut sudah terjadi hubung singkat.
2. Pada rangkaian gambar B, apabila pointer dari multimeter atau ohmmeter tidak menunjukan sama sekali, maka dioda dapat dikatakn rusak karena sudah putus.