MAKALAH DIODA

BAB 1

PENDAHULUAN

 

1.1    Latar Belakang

Sebuah produk elektronika tersusun dari beberapa komponen penting. Komponen-komponen tersebut memiliki fungsi yang berbeda-beda untuk memperoleh produk yang berguna. Dioda adalah piranti elektronik yang hanya dapat melewatkan arus dalam satu arah. Karena hal tersebut, dioda dapat dimanfaatkan sebagai penyearah arus listrik (rectifier), yaitu piranti elektronik yang mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Dioda menjadi salah satu komponen yang sangat penting karena hampir semua peralatan elektronik memerlukan sumber arus searah (DC).

Ada berbagai macam karakteristik dioda yang biasa digunakan dalam peralatan elektronik, antara lain dioda daya dan dioda biasa. Dioda daya mempunyai spesifikasi yang sama dengan dioda biasa pada umumnya, perbedaan yaitu dioda daya mempunyai kapasitas daya (arus dan tegangan) yang lebih tinggi dari dioda-dioda sinyal biasa, namun kecepatan penyaklaran pada dioda daya relatif lebih rendah.

Melihat karakteristik dioda daya yang mempunyai kapasitas daya yang lebih tinggi dari dioda biasa, maka seringkali doda daya digunakan di dalam rangkaian elektronika sebagai penyearah. Selain sebagai penyearah, dioda daya juga seringkali digunakan sebagai freewheeling (bypass) pada regulator-regulator penyakelaran,rangkaian pemisah, rangkaian umpan balik dari beban ke sumber, dan lain-lain.

Aplikasi dioda pada kendaraan sering digunakan untuk penyearah arus seperti pada sistem pengisian. Dioda dimanfaatka untuk mengisi baterai dan menyuplai kebutuhan arus pada kendaraan, fungsi lain dari dioda pada kendaraan adalah sebagai anti shock tegangan.

 

1.2    Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari makalah ini adalah sebagaiberikut:

a.   Apa pengertian dioda?

b.   Bagaimana sifat-sifat dioda?

c.   Apa saja fungsi dioda?

d.   Bagaimana prinsip kerja dioda?

e.   Apa saja jenis-jenis dioda?

 

1.3    Tujuan

Adapun tujuan penulisan makalah adalah sebagaiberikut:

1)  Memaparkan pengertian dioda.

2)  Memaparkan sifat-sifat dioda.

3)  Memaparkan fungsi dioda.

4)  Memaparkan prinsip kerja dioda.

5)  Memaparkan jenis-jenis dioda.

  

BAB 2

PEMBAHASAN

 2.1    Pengertian Dioda

Pengertian dioda secara etimologis berasal dari dua kata yaitu, di (dua) dan oda (elektroda) yang berarti dua elektroda. Secaara harfiah dioda diartikan sebagai sebuah komponen elektronika yang terdiri dari dua buah elektroda yang memiliki fungsi sangat berhubungan dengan pengendalian arus dan tegangan.

Dioda adalah piranti elektronik yang hanya dapat melewatkan arus/tegangan dalam satu arah saja, dimana dioda merupakan jenis vacuum tube yang memiliki dua buah elektroda (terminal). Karena itu, dioda dapat dimanfaatkan sebagai penyearah arus listrik, yaitu piranti elektronik yang mengubah arus atau tegangan bolak-balik (AC) menjadi arus atau tegangan searah (DC). Dioda jenis vacuum tube pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904.

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 (anoda) dihubungkan dengan kutub positif sumber maka akan terjadi pengaliran arus listrik dimana elektron bebas pada sisi N (katoda) 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.

Gambar 2.1 Simbol Dioda

 

Gambar 2.2 Kontruksi Dioda

 

Gambar 2.3 Fisik Dioda

 

2.2    Sifat-Sifat Dioda

Sifat dioda yaitu dapat menghantarkan arus pada tegangan maju dan menghambat arus pada tegangan balik. Dioda memiliki sifat yang berbeda dengan resistor dimana tegangan resistor linier dengan arus yang mengaliri resistor, sedangkan tegangan maju akan bernilaii konstan berapapun arus yang mengaliri dioda. Adapun sifat yang dimiliki dioda adalah sebagai berikut:

a.   Bias Maju Dioda

Adalah cara pemberian tegangan luar terminal ke terminal dioda. Posisinya ketika anoda pada dioda dihubungkkann ke kutub positif bateraii dan katoda dihubungkan ke kutub negatif baterai. Pada posisi bias ini akan terjadi aliran arus dengan ketentuan pada tegangan yang diberikan ke dioda dan akan selalu positif.

b.   Bias Mundur Dioda

Posisi ini adalah kebalikannya dari bias maju dioda. Ketika anoda diberi tegangan negatif dan katoda diberi tegangan positi, arus yang mengalir jauh lebih kecil daripada kondisi bias maju. Sebagai karakteristik dioda, pada melampaui karena akan mengakibatkan rusaknya dioda.

 

2.3    Fungsi Dioda

Ada beberapa fungsi yang dimiliki dari komponen elektronika saat reverse, nilai tahanan dioda tersebut relatif sangat besar dan dioda ini tidak dapat menghantarkan arus listrik. Nilai-nilai yang didapat, baik arus maupun tegangan tidak boleh, sebagai berikut:

1.   Sebagai penyearah arus

2.   Sebagai pengendali tegangan

3.   Sebagai pengaman atau sekring

4.   Sebagai rangkaian clipper, yaitu untuk memangkas/membuang level sinyal yang ada di atas atau di bawah level tegangan

5.   Sebagai rangkaian clamper, yaitu untuk menambahkan komponen DC kepada suatu sinyal AC

6.   Sebgai pengganda tegangan

7.   Sebagai indikator untuk LED

8.   Sebagai sensor panas, contoh aplikasi pada rangkaian amplifire

9.   Sebagai sensor cahaya untuk dioda photo

10.    Sebagai rangkaian VCO (voltage controlled oscilator) untuk dioda varactor.

 

2.4    Prinsi Kerja Dioda

Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak boleh  berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu.

Dioda semikonduktor hanya dapat melewatkan arus pada satu arah saja, yaitu pada saat dioda memperoleh catu arah/bias maju (forward bias). Karena di dalam dioda terdapat junction (pertemuan) dimana daerah semikonduktor type-p dan semi konduktor type-n bertemu. Pada kondisi ini dioda dikatakan bahwa dioda dalam keadaan konduksi atau menghantar dan mempunyai tahanan dalam dioda relative kecil. Sedangkan bila dioda diberi catu arah/bias mundur (Reverse bias) maka dioda tidak bekerja dan pada kondisi ini dioda mempunyai tahanan dalam yang tinggi sehingga arus sulit mengalir. Apabila dioda silicon dialiri arus AC, maka yang mangalir hanya satu arah saja sehingga arus output dioda berupa arus DC. Dari kondisi tersebut maka dioda hanya digunakan pada beberapa pemakaian saja antara lain sebagai penyearah setengah gelombang (Half Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier).

Untuk dapat memahami bagaimana cara kerja dioda kita dapat meninjau 3 situasi sebagai berikut ini yaitu :

 

1)      Dioda Diberi Tegangan Nol

Gambar 2.4 Dioda Diberi Tegangan Nol

 

Ketika dioda diberi tegangan nol maka tidak ada medan listrik yang menarik elektron dari katoda. Elektron yang mengalami pemanasan pada katoda hanya mampu melompat sampai pada posisi yang tidak begitu jauh dari katoda dan membentuk muatan ruang (Space Charge). Tidak mampunya elektron melompat menuju katoda disebabkan karena energi yang diberikan pada elektron melalui pemanasan oleh heater belum cukup untuk menggerakkan elektron menjangkau plate.

 

2)  Dioda Diberi Tegangan Negatif (Reverse Bias)

Gambar 2.5 Dioda Diberi Tegangan Negatif

Ketika dioda diberi tegangan negatif maka potensial negatif yang ada pada plate akan menolak elektron yang sudah membentuk muatan ruang sehingga elektron tersebut tidak akan dapat menjangkau plate sebaliknya akan terdorong kembali ke katoda, sehingga tidak akan ada arus yang mengalir.

 

3)  Dioda Diberi Tegangan Positif (Forward Bias)

gambar 2.6 Dioda Diberi Tegangan Positif

Ketika dioda diberi tegangan positif maka potensial positif yang ada pada plate akan menarik elektron yang baru saja terlepas dari katoda oleh karena emisi thermionic, pada situasi inilah arus listrik baru akan terjadi. Seberapa besar arus listrik yang akan mengalir tergantung daripada besarnya tegangan positif yang dikenakan pada plate. Semakin besar tegangan plate akan semakin besar pula arus listrik yang akan mengalir.

Oleh karena sifat dioda yang seperti ini yaitu hanya dapat mengalirkan arus listrik pada situasi tegangan tertentu saja, maka dioda dapat digunakan sebagai penyearah arus listrik (rectifier). Pada kenyataannya memang dioda banyak digunakan sebagai penyearah tegangan AC menjadi tegangan DC.

 

2.5    Jenis Dioda

Ada berbagai jenis dioda yang dibuat sesuai dengan fungsinya tanpa meninggalakan karakteristik serta spesifikasinya, seperti dioda penyearah, dioda emisi cahaya, dioda zenner, dioda photo, dioda varactor dan dioda SCR.

1.   Dioda standar

Dioda ini ada dua macam yaitu dilikon dan germanium. Dioda silikon memiliki tegangan maju 0,6V sedangkan dioda germanium memiliki tegangan maju 0,3V. Dioda ini memiliki beberapa batasan diantaranya seperti batasan  tegangan reverse, frekuensi, arus dan suhu. Dioda ini dapat digunakan sebagai penyearah arus, pemotong level, sensor suhu, penurun tegangan, dan pengaman polaritas terbalik pada DC input.

2.   LED (Light Emiting Dioda)

Gambar 2.7 Dioda LED

 

Dioda ini mempunyai lapisan fosfor yang bisa memancarkan cahaya saat diberi polaritas pada kutubnya. LED mempunyai nilai besarann terbatas dimana tegangan majunya dibedakan atas jenis warna.

Tabel 2.1 LED dan tegangannya

WARNA	TEGANGAN MAJU
Merah	1.8 volt
Orange	2.0 volt
Kuning	2.1 volt
Hijau	2.2 volt

Besarnya arus maju pada LED standar adalah sekitar 20mA. Karena dapat mengeluarkan cahaya, maka pengujian LED ini cukup mudah, hanya dengan menggabungkan dengan sumber tegangan DC kecil saja atau dengan ohmmeter dengan polaritas yang sesuai dengan elektrodanya.

3.   Dioda zenner

Gambar 2.7 Dioda Zenner

 

Merupakan dioda junction P-N yang dibuat dari bahan dasar silikon. Dioda ini dikenal juga sebagai voltage regulation dioda yang bekerja pada daerah reverse (kuadran III). Potensial dioda zenner berkisar dari 2,4 sampai dengan 200 volt dengan disipasi daya ¼ hingga 50 watt. Dioda zenner berfungsi sebagai penstabil tegangan, selain itu dapat digunakan sebagai pembatas tegangan pada level tertentu untuk rangkaian.

4.   Dioda photo

Gambar 2.8 Dioda Photo

Merupakan jenis komponen yang peka terhadap cahaya. Dioda ini akan menghantar jika ada cahaya yang masuk dengan intensitas tertentuu. Dalam keadaan gelap, arus yang mengalir sekitar 10A untuk dioda cahaya dengan bahan dasar germanium dan 1A untuk bahan dasar silikn. Penggunaan dioda cahaya diantaranya adalah sebagai sensor dalam pembacaan pita data berlubang, sedangkan penggunaan lainnya adalah dalam alat pengukur kuat cahaya, selain itu juga dapat digunakan sebgaia sensor sistem pengaman misal penggunaan alarm.

5.   Dioda varactor

Dioda ini mampu menghasilkan nilai kapasitansi tertentu sesuai dengan besar tegangan yang diberikannya. Dengan dioda ini maka sistem penyalaan digital pada transmisi dengan frekuensi tinggi mengalami kemajuan pesat. Contoh penyalaan dengan dioda ini adalah dengan sistem OOL (phase lock loop), yaitu mengoreksi oscilator dengan membaca penyimpangan frekuensinya untuk kemudian diolah menjadi tegangan koreksi untuk oscilator.

6.   Dioda schottky (SCR)

Merupakan singkatan dari silicon control rectifire, dioda ini masih termasuk kedalam semi konduktor dengan karakteristik yang serupa dengan tabung thiratron. Sebagai pengendalinya adalah gate (G). Dioda schottky terdiri dari PNPN (posistif negaitve positive negative).

 

BAB 3

PENUTUP 

3.1    Kesimpulan

Dioda merupakan komponen semikonduktor yang paling sederhana. Dioda adalah gabungan bahan semikonduktor tipe N yang merupakan bahan dengan kelebihan elektron dan tipe P adalah kekurangan satu elektron sehingga membentuk Hole.

Dalam penerapan dan pengaplikasiannya, dioda merupakan salah satu komponen yang sangat penting di dalam sebuah peralatan elektronika, terutama yang menggunakan tegangan searah sebagai catu dayanya, karena hampir semua peralatan elektronika menggunakan tegangan searah yang mana untuk menyearahkan tegangan tersebut memerlukan dioda.

  

Daftar Pustaka

Bishop,Owen.2002.Dasar-dasar Elektronika.Jakarta:Erlangga.
Sutrisno.1985.Elektonoka teori dan Penerapannya 1. Bandung:Penerbit ITB.
Tooley,Mike.2002.Rangkaian Elekronika Prinsip dan Aplikasi Edisi Kedua. Jakarta:Erlangga.