Dioda
Dioda adalah komponen aktif bersaluran dua
(dioda termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai
pemanas). Dioda mempunyai dua elektroda aktif dimana isyarat
listrik dapat mengalir, dan kebanyakan dioda 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 dioda
seringkali disebut karakteristik menyearahkan. 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). Karenanya, dioda 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
dioda juga mempunyai fungsi yang tidak ditujukan untuk
penggunaan penyearahan.
Berbagai dioda semikonduktor, bawah
Awal mula dari dioda adalah peranti kristal Cat's Whisker dan
adalah penyearah jembatan tabung hampa (juga disebut katup termionik). Saat ini dioda yang
paling umum dibuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau
germanium.
Sejarah
Walaupun dioda kristal (semikonduktor) dipopulerkan sebelum
dioda termionik, dioda termionik dan dioda kristal dikembangkan
secara terpisah pada waktu yang bersamaan. Prinsip kerja dari
dioda termionik ditemukan oleh Frederick Guthrie pada tahun1873
Sedangkan prinsip kerja dioda kristal ditemukan pada tahun 1874 oleh peneliti Jerman, Karl Ferdinand Braun
.
Pada waktu penemuan, peranti seperti ini dikenal sebagai penyearah (rectifier)
Prinsip kerja
Struktur dari dioda tabung hampa
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
. Penemuan Braun dikembangkan lebih lanjut oleh Jagdish Chandra Bose menjadi sebuah peranti berguna untuk detektor radio.
Penerima radio
Penerima radio pertama yang menggunakan dioda kristal dibuat oleh Greenleaf Whittier Pickard. Dioda termionik
pertama dipatenkan di Inggris oleh John Ambrose Fleming (penasihat ilmiah untuk Perusahaan Marconi dan bekas karyawan Edison
) pada 16 November 1904 (diikuti oleh U.S. Patent 803684
pada November 1905). Pickard
mendapatkan paten untuk detektor kristal silikon pada 20 November 1906 (U.S. Patent 836531).
Dioda termionik
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 listrik yang melalui filamen pemanas
secara tidak langsung memanaskan katoda (Beberapa dioda menggunakan
pemanasan langsung, dimana filamen wolfram berlaku sebagai pemanas
sekaligus juga sebagai katoda), elektroda internal lainnya dilapisi dengan
campuran barium dan strontium oksida, yang merupakan oksida dari logam
alkali 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
Simbol untuk dioda tabung hampa
pemanasan taklangung, dari atas
anoda diberi muatan positif jadi secara elektrostatik menarik elektron yang
kebawah adalah anoda, katoda dan terpancar.
filamen pemanas
Walaupun begitu, elektron tidak dapat dipancarkan dengan mudah dari permukaan anoda yang tidak terpanasi ketika
polaritas tegangan dibalik. Karenanya, aliran listrik terbalik apapun yang dihasilkan 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, penguat audio kualitas tinggi serta peralatan tegangan dan daya tinggi.
Dioda semikonduktor
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 (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 dioda semikonduktor
Dioda Dioda zener
LED Dioda foto
Dioda terobosan Dioda varaktor
Dioda Schottky SCR
Simbol berbagai jenis dioda
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.
Dioda biasa
Kemasan dioda sejajar dengan simbolnya, pita menunjukkan sisi
Beroperasi seperti penjelasan di atas. Biasanya dibuat
katoda
dari silikon terkotori atau yang lebih langka dari
germanium. Sebelum pengembangan dioda 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 bahang yang besar
(kadang-kadang perpanjangan dari substrat logam dari
dioda), jauh lebih besar dari dioda silikon untuk rating arus yang sama.
Dioda bandangan
Dioda yang menghantar pada arah terbalik ketika
Beberapa jenis dioda
tegangan panjar mundur melebihi tegangan dadal dari
pertemuan P-N. Secara listrik mirip dan sulit dibedakan dengan dioda Zener, dan kadang-kadang salah disebutmsebagai 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 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 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.
Dioda Cat's whisker
Ini adalah salah satu jenis dioda kontak titik. Dioda cat's whisker terdiri dari kawat logam tipis dan tajam yang
ditekankan pada kristal semikonduktor, biasanya galena atau sepotong batu bara
. Kawatnya membentuk anoda
dan kristalnya membentuk katoda. Dioda Cat's whisker juga disebut dioda kristal dan digunakan pada penerima radio
kristal.
Dioda arus tetap
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.
Esaki atau dioda terobosan
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 Gunn
Dioda ini mirip dengan dioda 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 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 DC.sumber wiki pedia.
