Apa itu Dioda?

Dan oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

Meskipun di dunia nyata, dioda tidak dapat mencapai resistensi nol atau tak terbatas. Sebaliknya, dioda akan memiliki resistansi yang dapat diabaikan dalam satu arah (untuk memungkinkan aliran saat ini), dan resistansi sangat tinggi di arah sebaliknya (untuk mencegah aliran arus). Dioda secara efektif menyukai katup untuk sirkuit listrik.

Dioda semikonduktor adalah jenis dioda yang paling umum. Dioda-dioda ini mulai melakukan listrik hanya jika tegangan ambang batas tertentu hadir di arah maju. Dioda dikatakan “bias maju” ketika melakukan arus ke arah ini. Ketika terhubung dalam sirkuit di arah sebaliknya, dioda dikatakan “bias balik”.

Dioda hanya memblokir arus di arah sebaliknya sedangkan tegangan balik berada dalam rentang yang ditentukan. Di atas kisaran ini, break penghalang balik. Tegangan di mana kerusakan ini terjadi disebut “tegangan breakdown balik”.

Ketika tegangan sirkuit lebih tinggi dari tegangan breakdown balik, dioda mampu melakukan listrik di arah sebaliknya. Inilah sebabnya mengapa dalam praktiknya kita mengatakan dioda memiliki resistensi tinggi dalam arah sebaliknya, bukan ketahanan yang tak terbatas.

Persimpangan PN adalah bentuk paling sederhana dari dioda semikonduktor. Dalam kondisi ideal, persimpangan PN ini berperilaku sebagai korsleting ketika diberi bias, dan sebagai sirkuit terbuka ketika berada di bias balik. Nama dioda berasal dari “Di-Ode” yang berarti perangkat yang memiliki dua elektroda. Dioda umumnya digunakan dalam banyak proyek elektronik.

Berdasarkan Fungsi Dioda, Dioda dapat dibagi menjadi beberapa Jenis, diantaranya adalah :

1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.

2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.

3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan

4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya

5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali

Simbol dioda ditunjukkan di bawah ini. Poin panah ke arah aliran konvensional saat ini dalam kondisi bias ke depan. Itu berarti anoda terhubung ke sisi P dan katoda terhubung ke sisi N.

Kita dapat membuat dioda PN persimpangan sederhana dengan doping pentavalent atau donor impurity dalam satu porsi dan trivalen atau akseptor di bagian lain dari blok silikon atau germanium.

Dopings ini membuat persimpangan PN di bagian tengah blok. Kita juga dapat membentuk persimpangan PN dengan bergabung dengan semikonduktor tipe P dan tipe N bersama dengan teknik fabrikasi khusus. Terminal yang terhubung ke tipe P adalah anoda. Terminal yang terhubung ke sisi N-Type adalah katoda.

Untuk dapat memperjelas prinsip kerja Dioda dalam menghantarkan dan menghambat aliran arus listrik, dibawah ini adalah rangkaian dasar contoh pemasangan dan penggunaan Dioda dalam sebuah rangkaian Elektronika.

Prinsip kerja dioda tergantung pada interaksi semikonduktor tipe-N dan tipe P. Semikonduktor tipe N memiliki banyak elektron gratis dan sedikit lubang. Dengan kata lain, kita dapat mengatakan bahwa konsentrasi elektron bebas tinggi dan lubangnya sangat rendah dalam semikonduktor tipe-N.

Elektron bebas dalam semikonduktor tipe-N disebut sebagai pembawa muatan mayoritas, dan lubang pada semikonduktor tipe-N disebut sebagai pembawa muatan minoritas.

Semikonduktor tipe P memiliki konsentrasi lubang yang tinggi dan konsentrasi elektron bebas yang rendah. Lubang dalam semikonduktor tipe P adalah pembawa muatan mayoritas, dan elektron bebas dalam semikonduktor tipe P adalah pembawa muatan minoritas.

Sekarang mari kita lihat apa yang terjadi ketika satu wilayah tipe N dan satu wilayah tipe P bersentuhan. Di sini karena perbedaan konsentrasi, operator mayoritas berdifusi dari satu sisi ke sisi lain. Karena konsentrasi lubangnya tinggi di wilayah tipe P dan rendah di wilayah tipe N, lubang mulai berdifusi dari wilayah tipe-P ke wilayah tipe-N.

Sekali lagi konsentrasi elektron bebas tinggi di wilayah tipe-N dan rendah di wilayah tipe P dan karena alasan ini, elektron bebas mulai berdifusi dari wilayah tipe-N ke wilayah tipe-P.

Elektron bebas menyebar ke wilayah tipe-p dari wilayah tipe-N akan bergabung kembali dengan lubang yang tersedia di sana dan membuat ion negatif yang terungkap di wilayah tipe-P. Dengan cara yang sama, lubang-lubang menyebar ke wilayah tipe-N dari wilayah tipe-P akan bergabung kembali dengan elektron gratis yang tersedia di sana dan membuat ion positif yang terungkap di wilayah tipe-N.

Dengan cara ini, akan ada lapisan ion negatif di sisi tipe-P dan lapisan ion positif di wilayah tipe N muncul di sepanjang jalur persimpangan kedua jenis semikonduktor ini. Lapisan-lapisan ion positif yang terungkap dan ion negatif yang terbuka membentuk suatu daerah di tengah dioda di mana tidak ada pengangkut muatan karena semua operator pengisian mendapat rekombinasi di wilayah ini. Karena kurangnya operator pengisian, wilayah ini disebut wilayah penipisan.

Setelah pembentukan wilayah penipisan, tidak ada lagi difusi operator pengisian dari satu sisi ke sisi lain di dioda. Hal ini disebabkan oleh medan listrik yang muncul di seluruh wilayah penipisan akan mencegah migrasi lebih lanjut dari operator muatan dari satu sisi ke sisi lain.

Potensi lapisan ion positif yang terbuka di sisi tipe-N akan mencabut lubang di sisi tipe-P dan potensi lapisan ion negatif yang terungkap di sisi tipe-P akan mencabut elektron bebas dalam n- sisi sisi. Itu berarti penghalang potensial dibuat di persimpangan untuk mencegah difusi lebih lanjut dari operator pengisian.

Sekarang mari kita lihat apa yang terjadi jika terminal positif dari suatu sumber terhubung ke sisi tipe-P dan terminal negatif dari sumber terhubung ke sisi tipe-N dioda dan jika kita meningkatkan tegangan sumber ini secara perlahan nol.

Pada awalnya, tidak ada arus yang mengalir melalui dioda. Ini karena meskipun ada bidang listrik eksternal yang diterapkan di seluruh dioda, operator muatan mayoritas masih tidak mendapatkan pengaruh yang cukup dari bidang eksternal untuk melintasi Wilayah Penipisan. Seperti yang kami katakan bahwa wilayah penipisan bertindak sebagai penghalang potensial terhadap operator muatan mayoritas.

Hambatan potensial ini disebut penghalang potensial. Pembawa muatan mayoritas mulai melintasi penghalang potensial maju hanya ketika nilai tegangan yang diterapkan secara eksternal di persimpangan lebih dari potensi penghalang depan. Untuk dioda silikon, potensi penghalang depan adalah 0,7 volt dan untuk dioda germanium, yaitu 0,3 volt.

Ketika tegangan maju yang diterapkan secara eksternal melintasi dioda menjadi lebih dari potensi penghalang maju, operator muatan mayoritas mulai melintasi penghalang dan menyumbangkan arus dioda maju. Dalam situasi itu, dioda akan berperilaku sebagai jalur yang diputar pendek, dan arus maju dibatasi hanya dengan resistor yang terhubung secara eksternal ke dioda.

Sekarang mari kita lihat apa yang terjadi jika kita menghubungkan terminal negatif dari sumber tegangan ke sisi tipe-p dan terminal positif dari sumber tegangan ke sisi tipe-N dioda. Pada kondisi itu, karena daya tarik elektrostatik potensi negatif dari sumber, lubang-lubang di wilayah tipe P akan bergeser lebih jauh dari persimpangan yang meninggalkan ion negatif yang lebih terbuka di persimpangan.

Dengan cara yang sama, elektron bebas di wilayah tipe-N akan bergeser lebih jauh dari persimpangan menuju terminal positif sumber tegangan yang meninggalkan ion positif yang lebih terbuka di persimpangan.

Sebagai hasil dari fenomena ini, wilayah penipisan menjadi lebih luas. Kondisi dioda ini disebut kondisi bias balik. Pada kondisi itu, tidak ada operator mayoritas melintasi persimpangan, dan mereka malah menjauh dari persimpangan. Dengan cara ini, dioda memblokir aliran arus ketika itu terbalik bias.

Seperti yang telah kita katakan pada awal artikel ini bahwa selalu ada beberapa elektron bebas dalam semikonduktor tipe P dan beberapa lubang di semikonduktor tipe-N. Pembawa pengisian berlawanan di semikonduktor ini disebut pembawa muatan minoritas.

Dalam kondisi bias balik, lubang-lubang menemukan diri mereka di sisi tipe-N akan dengan mudah menyeberangi wilayah penipisan yang bias-bias ketika lapangan di seluruh wilayah penipisan tidak ada lebih baik membantu operator pengisian minoritas untuk melintasi wilayah penipisan.

Akibatnya, ada arus kecil yang mengalir melalui dioda dari positif ke sisi negatif. Amplitudo arus ini sangat kecil karena jumlah operator muatan minoritas di dioda sangat kecil. Arus ini disebut arus saturasi terbalik.

Jika tegangan balik di ujung dioda meningkat di luar nilai yang aman, karena gaya elektrostatik yang lebih tinggi dan karena energi kinetik yang lebih tinggi dari operator muatan minoritas yang bertabrakan dengan atom, sejumlah obligasi kovalen rusak untuk berkontribusi sejumlah besar lubang elektron bebas pasang di dioda dan prosesnya bersifat kumulatif.

Sejumlah besar operator pengisian yang dihasilkan akan berkontribusi besar arus balik di dioda. Jika arus ini tidak dibatasi oleh resistansi eksternal yang terhubung ke sirkuit dioda, dioda dapat dihancurkan secara permanen.

Untuk mengetahui apakah sebuah Dioda dapat bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya, maka diperlukan pengukuran terhadap Dioda tersebut dengan menggunakan Multimeter (AVO Meter).

1. Atur Posisi Saklar pada Posisi OHM (Ω) x1k atau x100

2. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Katoda (tanda gelang)

3. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Anoda.

4. Baca hasil Pengukuran di Display (Layar) Multimeter

5. Jarum pada Display Multimeter harus bergerak ke kanan

6. Balikan Probe Merah ke Terminal Anoda dan Probe Hitam pada Terminal Katoda (tanda gelang).

7. Baca hasil Pengukuran di Display Multimeter

8. Jarum harus tidak bergerak.

** Jika Jarum bergerak, maka Dioda tersebut ada kemungkinan sudah rusak.

Cara Mengukur Dioda dengan Multimeter Digital

Cara Mengukur Dioda dengan menggunakan Multimeter Digital (Fungsi Ohm/Ohmmeter)