FULL WAVE RECTIFIER

PENYEARAH GELOMBANG PENUH

Rangkaian penyearah gelombang penuh dapat kita bedakan menjadi dua rangkaian, yaitu dengan menggunakan trafo CT dan dengan menggunakan dioda brige. Sekarang kita akan membahas satu persatu rangkaian penyearah gelombang penuh.

A.        Penyearah gelombang penuh dengan trafo CT

Secara bentuk rangkaiannya dapat kita gambarkan sebagi berikut :

Rangkaian ini menggunakan dua buah dioda yang diberikan tegangan output dari sekunder trafo CT yang kemudian kita sebut sebagai tegangan input rangkaian (Vi). Resistor beban RL kita gunakan pada output rangkaian yang akan mengahsilkan tegangan output (Vout).

Terminal sekunder akan mengeluarkan dua buah tegangan keluaran yang sama besarnya tetapi fasenya berlawanan dengan titik CT, yang akan menjadi tegangan input Vi ke dioda D1 dan D2.

Pada siklus positif D1 mandapat bias maju maka akan mengalir arus i1 yang akan melewati RL lalu menuju CT. 

Pada siklus negatif  D2 mandapat bias maju maka akan mengalir arus i2 yang akan melewati RL lalu menuju CT.

Jika siklus gelombang sinus berulang maka D1 dan D2 akan terus bekerja secara bergantian dengan menghasilkan arah arus  iL pada Resistor Beban RL  yang searah.

Untuk lebih jelasnya kita bisa lihat kembali urutan gambarnya sebagai berikut :

Terlihat jelas bahwa rangkaian penyearah gelombang punuh ini merupakan gabungan dua buah penyearah setengah gelombang yang mengaktifkan dua buah dioda yang saling bergantian setiap setengah siklusnya. Dengan demikian  arus maupun tegangan rata-ratanya adalah dua kali dari penyearah setengah gelombang.

Arus rata-rata :

Dan besarnya tegangan rata-rata :

Apabila nilai resistansi saat dioda dibias maju (Rf) jauh lebih kecil dari nilai RL, maka nilai Rf tersebut dapat kita abaikan, sehingga besarnya tegangan rata-rata menjadi :

Apabila penyearah bekerja dengan tegangan Vm yang kecil, untuk mendapatkan hasil yang lebih teliti, maka tegangan cut-in dioda (Vɣ) perlu diperhatikan, yaitu :

Tegangan puncak inverse atau Peak Inverse Voltage (PIV) yang diterima oleh dioda adalah sebesar 2Vm.

Misalkan pada saat siklus positif, dimana D1 sedang dibias maju (ON) dan D2 dibias mundur (OFF), maka jumlah tegangan yang berada pada dioda D2 yang OFF tersebut adalah dua kali dari besarnya tegangan sekunder trafo. Sehingga nilai PIV untuk masing-masing dioda dalam rangkaian penyearah dengan trafo CT ini adalah :

B.  Penyearah Gelombang Penuh Dengan Dioda Brige

Pada rangkaian jenis ini kita dapat menggunakan jenis trafo CT ataupun non CT, atau bahkan bisa juga tanpa menggunakan trafo. Rangkaian dasar penyearah gelombang penuh dapat kita gambarkan sebagai berikut :

Prinsip kerja rangkaian ini adalah sebagai berikut :

Pada siklus positif dari output trafo arus akan mulai mengalir dari A, dioda D1 terbias maju dan akan menjadi ON, menghasilkan arus i1 yang akan melewari resistor beban RL menuju dioda D3 yang akan terbias maju dan menjadi ON, lalu arus akan sampai ke trafo bagian B.

Arus tidak melewati dioda D2 dan D4 karena terbias mundur.

Pada siklus negatif dari output trafo arus akan mulai mengalir dari B, dioda D2 terbias maju dan akan menjadi ON, menghasilkan arus i2 yang akan melewari resistor beban RL menuju dioda D4 yang akan terbias maju dan menjadi ON, lalu arus akan sampai ke trafo bagian A.

Arus tidak melewati dioda D1 dan D3 karena terbias mundur.

Arah arus i1 dan i2 yang melewati beban RL adalah sama, dengan demikian arus pada reisitor beban RL ini kita sebut saja sebagai iL, adalah merupakan penjumlahan dari kedua arus i1 dan i2, dengan menempati paruh waktu  masing-masing siklusnya. Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat pada gambar berikut ini :

Arah arus i1 dan i2 pada beban resistor RL adalah sama, dengan demikian arus yang mengalir pada beban (iL) adalah merupakan penjumlahan dari arus i1 dan i2, dengan menempati paruh waktu masing-masing pada setiap siklusnya.

Besarnya aarus rata-rata pada resistor beban RL adalah sama seperti penyearah gelombang penuh dengan trafo CT yaitu :

Dan untuk nilai tegangan rata-rata dengan memperhatikan besarnya nilai tegangan cut-in dioda (Vɣ) adalah :

Nilai  2Vɣ ini diperoleh karena pada setiap siklus terdapat dua dioda yang berhubungan secara seri.

Tegangan Puncak Inverse atau Peak Inverse Voltage (PIV) dapat kita dapatkan dari :

Contoh latihan soal :

Hitunglah nilai arus dan tegangan rata-rata pada Vout jika kita ketahui nilai perbandingan lilitan trafo adalah N1:N2 = 10:1, Veff = 220V dan f = 50 Hz, resistor RL = 1KΩ.

Penyelesaian :

Kita ketahui adalah input tegangan PLN 220 V, dengan nilai tegangan efektifnya Veff = 220V. Maka kita dapat menghitung nilai tegangan maksimum (Vm) :

bentuk gelombang :

Pada titik B adalah tegangan output trafo stepdown dimana perbandingan lilitan primer  N1 = 10 dan sekunder N2 = 1, maka N1:N2 = 10:1. Maka tegangan maksimum pada titik B adalah :

Bentuk gelombang pada B :

Dengan mempertimbangkan nilai tegangan cut-in dioda (Vɣ) besarnya tegangan rata-rata Vdc :

Dan bentuk gelombang pada outputnya adalah :

Untuk mencari arus maksimum Im dengan mengabaikan nilai Rf yang kecil adalah :

dan arus rata-rata adalah: 

Dari gelombang yang dihasilkan pada bagian outputnya kita bisa melihat bahwa jarak antara puncak ke puncak semakin rapat, maka nilai frekuensi outputnya adalah :

Besar tegangan PIV adalah :

Terimakasih telah mengunjungi blog saya, semoga yang sedikit ini dapat bermanfaat bagi anda para pembaca yang budiman.

Referensi bacaan :

Malvino,A.P. (1993). Electronics Principles 5th Edition.

Herman Dwi Surjono, Ph.D. (2007). Ebook Elektronika Terapan.

Dan dari berbagai sumber lainnya.

Desain Gambar : Basuki Dwi Putranto

Menggunakan aplikasi Livewire dan CircuitMaker 

MODE AKTIF PADA TRANSISTOR BIPOLAR

Pemahaman dasar transistor saat beroperasi dalam mode aktif

Penggunaan transistor sebagai saklar akan mengeksplorasi dua mode operasi transistor. Dan kedua mode operasi tersebut adalah saat transistor dikatakan menjadi mode cutoff (transistor akan seperti saklar yang terbuka), dimana transistor tidak bisa mengalirkan arus antara emitor dan kolektor. Sebaliknya transistor akan dikatakan menjadi mode jenuh (saturasi) saat transistor dapat menjadi konduktor atau mengalirkan arus antara emitor dan kolektor.

Namun transistor bipolar tidak hanya beroperasi pada dua mode operasi diatas. Seperti yang kita pelajari pada artikel sebelumnya bahwa arus basis seolah-olah seperti “membuka gerbang” untuk mengalirkan arus melalui kolektor dengan jumlah yang dibatasi atau proporsional. Jika pada batas ini arus yang dikontrol ini lebih besar dari nol tetapi kurang dari jumlah maksimum yang diperbolehkan oleh power supply dan rangkaian beban, transistor akan “throttle” dimana mode ini adalah suatu mode antara cutoff dan jenuh(saturasi). Dan mode ini disebut mode aktif.

Dari gambar diatas kita lihat daerah aktif ditandai pada daerah yang berwarna biru.

Sebuah analogi otomotif mungkin bisa menjelaskan mode operasi transistor, seperti berikut ini :

cutoff adalah kondisi dimana tidak ada gaya yang dihasilkan oleh bagian mekanik mobil untuk membuatnya bergerak. Dalam mode cutoff, rem mobil berfungsi (arus basis nol), mencegah mobil bergerak (arus kolektor dicegah atau diblokir).

Mode aktif adalah kondisi dimana mobil berjalan dengan konstan, kecepatan terkontrol (arus kolektor konstan dan terkontrol) sesuai yang diinginkan pengemudi.

Mode jenuh (saturation) adalah kondisi dimana mobil dikendarai menaiki bukit yang curam, dimana jalan yang curam tersebut akan membuat kecepatan yang tidak diinginkan oleh pengemudi. Dengan kata lain, mode jenuh adalah dimana pedal pemercepat atau pedal gas mobil ditekan penuh kebawah (arus basis mengontrol arus kolektor yang lebih besar daripada arus yang disediakan oleh power supply atau beban).

Coba perhatikan gambar dibawah ini untuk menunjukkan apa yang terjadi saat transistor beroperasi pada mode aktif.

“Q” adalah standar penunjukkan komponen transistor pada gambar skematik, seperti “R” untuk resistor, dan “C” untuk kapasitor. Pada rangkaian atau sirkuit ini kita memiliki transistor NPN yang diaktifkan oleh baterai “V1” dan dikendalikan oleh arus melalui sumber arus “I1” . sebuah sumber arus adalah perangkat yang menghasilkan output dengan jumlah arus tertentu, dan menghasilkan sebanyak atau sedikit tegangan pada terminal untuk memastikan dengan tepat jumlah arus yang mengalir. Membuat arus tetap konstan terkenal sulit (tidak seperti sumber tegangan yang selalu dengan upaya kontras tetap menjaga agar tegangan tetap konstan, dan dengan output arus yang tidak menentu), tetapi hal itu dapat diwujudkan dengan kumpulan komponen-komponen elektronika yang kecil. Seperti yang kita ketahui dari transistor, bahwa ia cenderung mirip dengan perilaku sumber arus, yaitu mempunyai kemampuan untuk mengatur arus pada nilai konstan atau tetap.

Pada simulasi diatas, kita atur sumber arus pada nilai yang konstan 20 µA, kemudian sumber tegangan (V1) divariasikan antara 0 sampai 2 volt. Setelah itu kita pantau berapa banyak arus yang mengalir melewati transistor itu. Gambar baterai kosong diatas (Vammeter) dengan output 0 volt digunakan sebagai elemen sirkuit untuk pengukuran arus.

Kolektor yang menyapu atau mengalirkan tegangan 0 sampai 2 volt dengan arus basis yang konstan 20 µA, akan menghasilkan arus kolektor (arus utama) yang konstan 2 mA pada daerah jenuh(saturation).

Mengatur atau menseting konstan arus basis sebesar 20 µA akan menetapkan batas arus kolektor 100 kali lebih besar, yaitu sebesar 2 mA. Perhatikan gambar kurva diatas, yang menunjukkan besarnya arus kolektor yang konstan selama rentangan tegangan baterai dari 0 sampai 2 volt. Ada satu pengecualian untuk ini, yaitu sifat khusus pada petak diawal, dimana tegangan baterai yang naik dari 0 volt menjadi lebih besar dari 0 volt, ada kenaikan arus kolektor yang sangat cepat dari 0 ampere ke batas arus 2 mA.

Lalu, mari kita lihat apa yang terjadi bila tegangan baterai diubah dengan jangkauan atau rentang yang lebih luas, dari 0 – 50 volt. Dan dengan arus basis yang tetap, yaitu 20 µA konstan. Perhatikan gambar dibawah ini...

Hasil yang sama didapatkan, meskipun tegangan yang mengalir sekitar 0 – 50 volt, dan arus basis 20 µA. Arus kolektor benar-benar stabil pada 2 mA meskipun tegangan baterai bervariasi. Dalam hal ini transistor berfungsi sebagai regulator atau pengatur arus.

Sekarang kita lihat apa yang terjadi bila arus pengendali atau arus basis kita naikkan dari 20 µA menjadi 75 µA, dengan rentang tegangan yang sama 0 – 50 volt. Perhatikan gambar grafik arus dibawah ini....

Arus basis yang konstan 75 µA akan membatasi arus kolektor sehingga menjadi stabil pada 7,5 mA. Begitu juga dengan kurva-kurva dari variasi arus basis yang lain, arus kolektor atau arus utama akan dibatasi menjadi 100 kali arus basis (arus pengendali).

Hubungan antara arus dan tegangan pada transistor sangat berbeda dengan yang ada pada resistor. Pada resistor arus akan meningkat secara linier jika tegangannya meningkat. Namun pada transistor, arus kolektor(arus utama) akan tetap terbatas atau stabil pada nilai maksimum tidak peduli seberapa besar tegangan meningkat.

Perhatikan kumpulan kurva pada gambar dibawah ini, yang menunjukkan setiap kurva untuk tingkat arus basis yang berbeda, kurva ini disebut kurva karekteristik transistor.

Setiap kurva pada grafik menunjukkan besarnya arus kolektor dari berbagai tegangan emitor-kolektor, untuk jumlah arus basis tertentu. Karena transistor cenderung berfungsi sebagai regulator arus, atau membatasi arus kolektor dengan proporsi yang ditetapkan oleh arus basis, maka proporsi ini dapat diekspresikan sebagai standar ukuran kinerja transistor. Perbandingan rasio arus kolektor dengan rasio arus basis biasa dikenal sebagai rasio “Beta” (dilambangkan dalam huruf yunani β) atau dengan hfe:

               Ic (arus kolektor )

β dc  = --------------------------------

               Ib (arus basis)

β transistor ditentukan saat membuat atau merancang dan tidak bisa diubah setelah pembuatan. Sebenarnya rasio β pada transistor tidak tetap stabil untuk semua kondisi operasi. Rasio β bisa saja berubah dikarenakan beberapa faktor seperti, jumlah arus kolektor, temperatur transistor, frekuensi sinyal yang diperkuat, dan faktor-faktor yang lainnya.

Perhatikan model transistor yang kompleks berikut ini :

Model transistor diatas seperti kombinasi antara dioda dan rheostat (variable resistor). Dari gambar diatas menunjukkan kalau itu transistor dengan jenis NPN, untuk yang berjenis PNP sebenarnya ya sama, hanya saja perbedaannya cuma pada arah dioda. Model ini berhasil menggambarkan konsep dasar transistor amplifikasi, yaitu sinyal arus basis dapat mengontrol arus kolektor. 

Namun transistor model ini merupakan gagasan yang gagal untuk mengatur arus kolektor seperti gambar kurva karekteristik sebelumnya. Gambar kurva arus kolektor akan terus meningkat secara linear saat tegangan meningkat, atau dengan kata lain arus kolektor akan berbanding lurus dengan tegangan emitor-kolektor.

Perhatikan sebuah model transistor yang lebih baik dibandingkan model sebelumnya pada gambar dibawah ini.

Model ini menunjukkan transistor yang terdiri dari dioda dan sumber arus. Output sumber arus yang ditetapkan merupakan kelipatan (rasio β) dari arus basis. Model ini jauh lebih akurat dalam menggambarkan input/output karakteristik transistor yang sebenarnya. Selain itu model ini disukai ketika melakukan analisis jaringan pada sirkuit transistor, sumber arus menjadi komponen yang dipahami dengan baik secara teori.

Selanjutnya akan kita bahas tentang prinsip transistor sebagai saklar,  dimana kondisi nya pada daerah saturasi dan daerah cut off.. 

TRANSISTOR BIPOLAR

Bipolar junction transistor (BJT) atau yang biasa dikenal dengan transistor bipolar merupakan komponen elektronika yang terdiri dari tiga lapis bahan semikonduktor, baik untuk yang bertipe PNP ataupun NPN. Pada setiap lapisan yang membentuk transistor tersebut memiliki nama-nama tersendiri (kolektor, basis, dan emitor). Dan pada tiap lapisan tersebut terdapat kontak kawat untuk koneksi ke rangkaian. Simbol skematik transistor tipe PNP dan NPN ditunjukan pada gambar.

Perbedaan fungsi antara transistor PNP dan transistor NPN terdapat pada mode bias (polaritas) dari persimpangan ketika transistor beroperasi. Untuk setiap keadaan operasi tertentu, arah arus dan polaritas tegangan untuk setiap jenis transistor yang persis akan berlawanan satu sama lain.

Transistor bipolar bekerja sebagai regulator arus yang dikontrol oleh arus. Dengan kata lain, transistor membatasi jumlah arus yang mengalir. Pada transistor bipolar arus utama yang dikendalikan mengalir dari kolektor ke emitor atau dari emitor ke kolektor tergantung dari masing-masing jenis transistor tersebut (PNP atau NPN). Arus kecil yang mengontrol arus utama mengalir dari basis ke emitor atau dari emitor ke basis, sekali lagi tergantung dari jenis masing-masing transistor tersebut (PNP atau NPN). Menurut standar simbologi semikonduktor, arah panah selalu menunjukkan arah yang berlawanan dengan arah aliran elektron. Perhatikan gambar dibawah ini.

Transistor bipolar disebut bipolar karena aliran utama elektron yang mengalir melewati transistor berlangsung dalam dua tipe bahan semikonduktor, yaitu P dan N, sebagai arus utama yang mengalir dari emitor ke kolektor (atau sebaliknya). Dengan kata lain ada dua jenis polaritas pembawa muatan arus listrik, yaitu pembawa muatan elektron dan pembawa muatan positif atau lubang (hole).

Seperti yang anda lihat, arus yang mengontrol dan arus yang dikontrol akan selalu melewati kawat emitor dan aliran elektron mereka selalu mengalir melawan arah panah transistor. Semua arus harus mengalir dalam arah yang tepat sehingga device dapat bekerja sebagai pengatur atau regulator arus. Pada transistor bipolar, arus kecil pengendali itu biasanya disebut arus basis, karena arus tersebut adalah satu-satunya arus yang masuk atau mengalir melewati basis transistor. Sebaliknya, arus utama atau arus yang dikontrol atau dikendalikan itu disebut sebagai arus kolektor, karena arus utama merupakan satu-satunya arus yang melewati kawat kolektor dari transistor. Sedangkan arus emitor adalah jumlah arus basis dan arus kolektor, sesuai dengan hukum arus kirchhoff (Kirchhoff’s Current Law).

Jika tidak ada arus pada basis transistor, maka transistor akan seperti saklar terbuka yang akan mencegah arus utama mengalir melalui kolektor. Jadi, arus pada basis inilah yang juga akan mengubah transistor menjadi seperti saklar tertutup dan memungkinkan jumlah arus yang proporsional melalui kolektor. 

Cara (prinsip) Kerja Transistor Transistor

Cara (Prinsip) kerja transistor bisa digambarkan sebagai pengaturan aliran air sbb:

Dari gambar diatas kita bisa lihat :

Sumber air dari titik C akan mengalir ke titik E jika dari B diberi sedikit aliran air untuk membuka keran. Aliran air dari C ke E merupakan kelipatan aliran air B misalkan saja aliran C ke E 10 x lipat aliran B . misalnya dari B kita aliri 1 liter/detik maka dari C ke E akan mengalir 10 liter/detik.jika kita aliri air dari B sebesar 100 liter/detik maka dari ke C ke E akan mengalir sebesar 1000 liter /detik. begitu seterusnya.

Aliran C ke E ada batas masimumnya misal 10000 liter /detik. Aliran C ke E akan”OFF”jika tdk ada aliran B yg membuka keran (kecuali ada kebocoran di b).

Pada saat aliran C ke E maksimum (10000 liter /detik) ini disebut“ON”atau saturasi.

Cara kerja transitor

Aliran arus dari C (colector) ke E (emitor) di atur oleh arus B (basis) cara kerjanya seperti pengaturan aliran air dibagian awal. Kelipatan arus  transistor disebut hFE , 

misal: hFE = 400 , arus Basis = 1mA 

maka arus yang mengalir dari C ke E = 1 mA x 400 =  400mA. 

Arus maksimum yang bisa lewat dari C ke E tiap jenis transistor berbeda2, misal 500mA, atau ditulis Ic max = 500 mA. jika tidak ada arus yang lewat di B (Ib=0) maka tdk ada arus juga yang lewat dari C ke E , ini disebut  CUT OFF. jika arus B (Ib) kita rubah rubah besarnya maka arus dari C ke E juga berubah-rubah . jika arus di B (Ib) kita perbesar terus maka akan ada batasnya arus C ke E mencapai maksimum. ini disebut saturasi.

Ic = hFE x Ib

Pada rangkaian dibawah ini , untuk merubah-rubah arus di basis (Ib) kita bisa dengan merubah-rubah tegangan Vin atau nilai resistansi Rin. dan untuk membatasi arus dari C ke E kita beri resistor RL.

Parameter Pada Transistor

Vin bisa kita sebut juga dengan Vbb, yaitu tegangan yang diberikan pada basis. 

Rin bisa kita sebut juga dengan RB, yaitu nilai resistor pada basis. 

Vcc adalah tegangan yang diberikan ke kolektor.

RL bisa disebut juga dengan RC, yaitu nilai resistor pada kolektor. 

Vce adalah tegangan jepit kolektor - emiter. 

Vbe adalah tegangan jepit basis - emiter. 

Ib adalah arus basis 

Ic adalah arus kolektor 

Ie adalah arus emiter 

Selanjutnya kita akan membahas daerah kerja transistor bipolar pada artikel : "Operasi transistor bipolar pada daerah aktif. 

DIODA

Dioda adalah komponen aktif yang memiliki dua kutub dan bersifat semikonduktor. Dioda juga bisa dialiri arus listrik ke satu arah dan menghambat arus dari arah sebaliknya. Dioda sebenarnya tidak memiliki karakter yang sempurna, melainkan memiliki karakter yang berhubungan dengan arus dan tegangan komplek yang tidak linier dan seringkali tergantung pada teknologi yang digunakan serta parameter penggunaannya.

Awal mulanya dioda adalah sebuah piranti kristal Cat’s Wahisker dan tabung hampa. Sedangkan pada saat ini, dioda sudah banyak dibuat dari bahan semikonduktor, contohnya : Silikon dan Germanium. Di karenakan pengembangannya yang dilakukan secara terpisah, dioda kristal (semikonduktor) lebih populer di bandingkan dengan dioda termionik. Dioda termionik pertama kali ditemukan oleh Frederick Guthrie pada tahun 1873, sedangkan dioda kristal ditemukan pada tahun 1874 oleh peneliti asal Jerman, Karl Ferdinand Braun.

Pengertian Dioda Termionik 

adalah piranti katub yang merupakan susunan elektroda di dalam sampul gelas. Bentuk pertama kali dari dioda termionik hampir sama dengan bola lampu pijar. Di dalam katub dioda termionik, arus listrik yang melalui filamen pemanas secara tidak langsung memanaskan katoda. Elektroda internal lainnya dilapisi dengan campuran barium dan strontium oksida yang merupakan oksida dari logam alkali tanah. Dari kegiatan tersebut menghasilkan pancaran termionik elektron ke ruang hampa. Walaupun demikian, elektron tidak dapat di pancarkan dengan mudah ke permukaan anoda yang tidak terpanasi ketika polaritas tegangan di balik.

Pengertian Dioda Semikonduktor 

sebagian besar terdapat pada teknologi pertemuan P-N semikonduktor. Dioda P-N terdapat arus yang mengalir dari sisi Tipe-P (anoda) menuju sisi Tipe-N (katoda), akan tetapi tidak dapat mengalir ke arah sebaliknya. Dioda semikonduktor memiliki tipe lain yaitu dioda schottky yang di bentuk dari pertemuan antara logam dan semikonduktor sebagai ganti dari pertemuan P-N konvensional.

Prinsip Kerja Dioda

pada umumnya adalah sebagai alat yang terbentuk dari beberapa bahan semikonduktor dengan muatan Anode (P) dan muatan Katode (N) yang biasanya terdiri dari geranium atau silikon yang digabungkan, dan muatan yang bertipe N merupakan bahan dengan kelebihan elektron, dan sebaliknya muatan bertipe P merupakan bahan dengan kekurangan satu elektron yang dipisahkan oleh depletion layer yang terjadi akibat keseimbangan kedua muatan tersebut, oleh karena itu dioda tersebut menghasilkan suatu hole yang berfungsi sebagai pembawa tegangan atau muatan sehingga terjadi perpindahan sekaligus pengaliran arus yang terjadi di hole tersebut yang menghasilkan tegangan arus searah atau biasa disebut dengan DC.

Prinsip Kerja Dioda berbeda dengan prinsip atau teori elektron yang menyebutkan bahwa arus listrik yang terjadi dikarenakan oleh pergerakan elektron dari kutub positif menuju ke kutub negatif, tetapi dioda ini hanya mengalirkan arus satu arah saja, yaitu DC. Oleh karena jika dioda dialiri oleh tegangan P yang lebih besar dari muatan N, maka elektron yang terdapat pada muatan N akan mengalir ke muatan P yang disebut sebagai Forward Bias, bila terjadi sebaliknya, yaitu jika dioda tersebut dialiri dengan tegangan N yang lebih besar daripada tegangan P, maka elektron yang ada di dalamnya tidak akan bergerak, sehingga dioda tidak mengaliri muatan apapun, pada kondisi seperti ini sering disebut sebagai reverse bias.

Gambar Prinsip Kerja Dioda

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa Prinsip Kerja Dioda merupakan salah satu alat yang sangat unik karena mampu memanipulasi muatan hingga menjadi muatan yang searah atau DC. Sambungan antara muatan anoda (P) dengan muatan katoda (N) dinamakan sebagai depletion layer (lapisan deplesi) dimana terjadi keseimbangan muatan elektron dan hole. Biasanya pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima muatan elektron, sedangkan pada sisi N banyak elektron yang siap untuk membebaskan diri, dengan kata lain jika sisi P diberi muatan potensial yang lebih, maka elektron dari sisi N akan langsung mengisi setiap hole-hole yang ada di sisi P.

Karakteristik Dioda Silikon

dapat diketahui dengan cara memasang dioda seri dengan sebuah catu daya dc dan sebuah resistor. Dengan menggunakan rangkaian tersebut maka akan dapat diketahui tegangan dioda dengan variasi sumber tegangan yang diberikan. Seperti yang telah kita ketahui bahwa dioda adalah komponen aktif dari dua elektroda (katoda dan anoda) yang sifatnya semikonduktor, jadi dengan sifatnya tersebut dioda tidak hanya memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah, tetapi juga menghambat arus dari arah sebaliknya. Dioda dapat dibuat dari Germanium (Ge) dan Silikon atau Silsilum (Si). Komponen aktif ini mempunyai fungsi sebagai; pengaman, penyearah, voltage regulator, modulator, pengendali frekuensi, indikator, dan switch.

Gambar Kurva Karakteristik Dioda Silikon

Berdasarkan fungsinya, dioda terbagi atas; Dioda Kontak Titik, Dioda Hubungan, LED, Dioda Foto, Dioda kapasiansi Variabel, Dioda Bridge dan Dioda Zener. Dioda Kontak Titik atau Point Contact Diode biasanya digunakan untuk mengubah frekuensi dari tinggi ke rendah. Contohnya, OA70, OA90, dan 1N60. Dioda hubungan, adalah salah satu karakteristik dioda yang mengalirkan tegangan yang besar namun hanya searah. Sedangkan LED atau Light Emiting Diode adalah jenis komponen yang dapat mengeluarkan cahay bila diberikan forward bias. Berbeda dengan LED, Dioda foto atau bisa disebut dengan Foto Dioda akan menghasilkan arus listrik apabila terkena cahaya. Besarnya arus listrik tergantung dari seberapa besar cahaya yang masuk.

Dioda Kapasiansi Variabel, atau bisa disebut juga dengan dioda varicap atau varactor yang bila dipasang terbalik akan berperan sebagai kondensator ini banyak digunakan pada modulator FM dan juga pada VCO suatu PLL ( Phale Lock Lopp). Dioda yang berfungsi sebagai power supply adalah Dioda Bridge. Komponen ini adalah silikon yang dirangkai menjadi bridge menjadi satu komponen utuh .Berbagai macam bentuk dioda ini banyak dijula di pasaran dengan berbagai macam besar kapasitasnya. Yang terakhir adalah Dioda Zener. Komponen aktif ini biasanya digunakan pada pembatas tegangan dan berfungsi sebagai voltage stabilizer atau voltage regulator. Karakteristik dioda ini adalah mempunyai sifat tegangan terbaliknya stabil.

Jenis-Jenis Dioda

Terdiri dari Light Emiting Diode (Dioda Emisi Cahaya) yang biasa disingkat LED, Diode Photo (Dioda Cahaya), Diode Varactor (Dioda Kapasitas), Diode Rectifier (Dioda Penyearah) dan yang terakhir adalah Diode Zener yang biasa disebut juga sebagai Voltage Regulation Diode. Semua jenis dioda ini memiliki fungsi yang berbeda-beda yang sesuai dengan nama dioda itu sendiri. Dioda disempurnakan oleh William Henry Eccles pada tahun 1919 dan mulai memperkenalkan istilah diode yang artinya dua jalur tersebut, walaupun sebelumnya sudah ada dioda kristal (semikonduktor) yang dikembangkan oleh peneliti asal Jerman yaitu Karl Ferdinan Braun pada tahun 1874, dan dioda termionik pada tahun 1873 yang dikembangkan lagi prinsip kerjanya oleh Frederic Gutherie.

Gambar Simbol Jenis Dioda

Berikut ini adalah pengertian dari Jenis-Jenis Dioda :

Light Emiting Diode (Dioda Emisi Cahaya)

Dioda yang sering disingkat LED ini merupakan salah satu piranti elektronik yang menggabungkan dua unsur yaitu optik dan elektronik yang disebut juga sebagai Opteolotronic.dengan masing-masing elektrodanya berupa anoda (+) dan katroda (-), dioda jenis ini dikategorikan berdasarkan arah bias dan diameter cahaya yang dihasilkan, dan warna nya.

Diode Photo (Dioda Cahaya)

Dioda jenis ini merupakan dioda yang peka terhadap cahaya, yang bekerja pada pada daerah-daerah reverse tertentu sehingga arus cahaya tertentu saja yang dapat melewatinya, dioda ini biasa dibuat dengan menggunakan bahan dasar silikon dan geranium. Dioda cahaya saat ini banyak digunakan untuk alarm, pita data berlubang yang berguna sebagai sensor, dan alat pengukur cahaya (Lux Meter).

Diode Varactor (Dioda Kapasitas)

Dioda jenis ini merupakan dioda yang unik, karena dioda ini memiliki kapasitas yang dapat berubah-ubah sesuai dengan besar kecilnya tegangan yang diberikan kepada dioda ini, contohnya jika tegangan yang diberikan besar, maka kapasitasnya akan menurun,berbanding terbalik jika diberikan tegangan yang rendah akan semakin besar kapasitasnya, pembiasan dioda ini secara reverse. Dioda jenis ini banyak digunakan sebagai pengaturan suara pada televisi, dan pesawat penerima radio.

Diode Rectifier (Dioda Penyearah)

Dioda jenis ini merupakan dioda penyearah arus atau tegangan yang diberikan, contohnya seperti arus berlawanan (AC) disearahkan sehingga menghasilkan arus searah (DC). Dioda jenis ini memiliki karakteristik yang berbeda-beda sesuai dengan kapasitas tegangan yang dimiliki.

Diode Zener

Dioda jenis ini merupakan dioda yang memiliki kegunaan sebagai penyelaras tegangan baik yang diterima maupun yang dikeluarkan, sesuai dengan kapasitas dari dioda tersebut, contohnya jika dioda tersebut memiliki kapasitas 5,1 V, maka jika tegangan yang diterima lebih besar dari kapasitasnya, maka tegangan yang dihasilkan akan tetap 5,1 tetapi jika tegangan yang diterima lebih kecil dari kapasitasnya yaitu 5,1, dioda ini tetap mengeluarkan tegangan sesuai dengan inputnya.

Dapat disimpulkan bahwa Jenis-Jenis Dioda tersebut memiliki berbagai kegunaan tersendiri yang dapat memanipulasi berbagai tegangan yang masuk melalui dioda tersebut. Jenis-jenis Dioda diatas merupakan beberapa contoh jenis dioda yang saat ini sudah ada dan dikembangkan, masih banyak lagi contoh lain dari jenis dioda ini.

Contoh Beberapa Simbol Dioda

Beberapa macam Simbol Dioda antara lain adalah :

1. Dioda Zener yang disimbolkan dengan menyerupai anak panah mengarah ke kanan yang diikuti dengan garis mendatar yang melintang melalui kedua sisi nya tersebut, dengan dibatasi oleh garis vertikal dengan tambahan garis kecil mendatar kearah kanan untuk bagian atas, dan garis mendatar kearah kiri pada bagian bawahnya yang menandakan terjadinya penstabilan tegangan atau arus yang searah (DC).
2. Dioda Foto yang disimbolkan sama persis seperti simbol dioda biasa dengan tambahan gambar 2 buah anak panah kecil di bagian atas kepala anak panah utama yang mengarah serong ke kiri bawah yang menandakan bahwa dioda tersebut menghasilkan arus listrik ketika mendapat cahaya.
3. Dioda Emisi Cahaya yang disimbolkan sama persis seperti simbol dioda biasa dengan tambahan gambar 2 buah anak panah kecil yang sama dengan simbol yang dioda foto miliki, tetapi memiliki arah yang berbanding terbalik yaitu serong atas kanan, yang menandakan bahwa dioda tersebut akan menghasilkan cahaya ketika mendapatkan muatan DC.
4. Dioda Varaktor yang disimbolkan hampir mirip dengan dioda biasa yang dipotong oleh 2 garis vertikal pada ujung anak panah secara sejajar, dengan dilanjutkan garis mendatar di tengah-tengahnya, menandakan bahwa dioda tersebut bergabung dengan kapasitor.
5. Dioda Terobosan yang disimbolkan sama persis seperti simbol dioda biasa dengan tambahan garis 2 garis kecil mendatar pada tiap ujung garis tersebut baik ujung atas maupun bawahnya yang mengarah ke kanan yang menandakan bahwa adanya suatu karakteristik resistansi negatif.

Beberapa Simbol Dioda sangat mirip dari satu sama dengan lainnya, yang membedakan hanya cara kerja dan karakteristik dari dioda masing-masing.