Dioda adalah salah satu komponen elektronika yang terbuat dari silikon atau germanium, dengan bentuk tabung panjang berwarna hitam yang berfungsi sebagai penyearah arus listrik.
Dioda adalah komponen yang terpolarisasi, berarti pemasangan dua terminal dirangkaian tidak boleh terbalik. Kaki positif dari dioda disebut anoda dan kaki negatif disebut katoda dengan tanda garis atau strip perak.
Arus positif bisa mengalir dari ujung anoda ke katoda, tetapi arus negatif tidak akan bisa mengalir/di blok. Simbol dioda ada panah yang menabrak garis vertikal. Ada berbagai jenis simbol dioda, tetapi simbol umum dioda terlihat seperti ini:
Pemasangan dirangkaian
Fungsi utama dari dioda adalah mengendalikan arah arus. Arus yang melalui dioda hanya bisa masuk satu arah saja, disebut bias maju. Saat mencoba mengalir ke arah sebaliknya maka dioda akan memblokir arus tersebut.
• Karakteristik ideal
Selama tegangan dioda dikaki anoda tidak negatif, maka akan ada arus mengalir. Dan jika ada arus mengalir maka dioda disebut melakukan bias maju ( arus “on").
Berikut analogi proses kerja dioda dalam rangkaian,
Di terminal positif atau anoda menyatakan kalau status arus mengalir searah dengan penunjuk panah (warna hijau garis vertikal)
Di atas ada dua rangkaian sederhana. Di sebelah kiri, dioda D1 adalah bias maju atau (forward bias) atau ada arus positif yang memungkinkan arus positif mengalir sebesar 5 mA. Di sebelah kanan, dioda D2 adalah bias mundur atau (reverse bias) dimana arus positif dari resistor di blok sehingga tidak ada arus yang mengalir melalui sirkuit, terlihat seperti rangkaian terputus.
• Karakteristik nyata Dioda
Ideal berarti yang tertulis di kertas yaitu dioda akan memblokir arus yang mengalir dari arah yang berlawanan negatif ke positif, atau bertindak seperti sirkuit pendek jika aliran arus mengalir dengan arah positif ke negatif.
Sayangnya, perilaku dioda tidak persis seperti karakteristik ideal. Dioda memiliki kekurangan dimana arus yang mengalir sebenarnya dimulai saat arus positif bertegangan melebihi 0,3 volt (bahan germanium) atau 0.7 volt (bahan silikon) atau lebih besar lagi.
Seperti gambar A dibawah ini tegangan awal baterai terukur 6 volt dan dilampu terukur menjadi 5,3 volt akibat dari pengurangan sebesar 0,7 volt, hal ini tidak diinginkan tetapi setidaknya dengan konsep sebagai penyearah arus sudah tercapai dirangkaian, dan gambar B polaritas baterai terbalik di blok oleh dioda dan lampu padam.
Mode Tegangan, menghasilkan 3 karekteristik kerja dioda
Karakteristik dioda yang paling penting adalah tegangannya. Ini untuk mendefinisikan kerja dioda.
Hubungan Arus dan tegangan dioda seperti kurva quadran di atas. Dioda akan bekerja pada 3 mode keadaan tegangan berdasarkan pada kurva di atas:
1. Bias maju
Bias maju adalah ketika dioda diberi tegangan positif sama dengan tegangan maju (VF/0.3 Volt) saat ini arus akan dapat mengalir. Untuk arus yang lebih signifikan kita mesti menambah tegangan di atas tegangan maju (VF)
Pada gambar diatas untuk menghidupkan lampu 1.5 volt maka memerlukan sejumlah tegangan positif sebesar 1.8 Volt namun jika kita coba beri tegangan 1.5 volt sesuai kebutuhan lampu maka lampu tidak akan bisa hidup tergerus 0,3 volt dioda.
Seperti kita perhatikan di kurva kuadran dioda, arus yang mengalir dan tegangan dioda saling bergantung, di mana lebih banyak arus berarti lebih banyak tegangan, kekurangan tegangan berarti kurang juga arusnya.
Setelah tegangan sampai ke rating tegangan maju(VF) Sebenarya dioda belum melakukan apa apa, untuk bekerja dengan dioda kita mesti menambah tegangan diatas tegangan maju (VF).
Sebuah multimeter disetting untuk dioda, dapat digunakan mengukur (minimum) drop tegangan maju dioda. Contoh nyata seperti apa? Kusus untuk VF tergantung pada apa bahan semikonduktornya, jika bahannya dioda silikon akan memiliki VF sekitar 0.4-1V jika germanium mungkin lebih rendah sekitar 0,3 V.
Jenis dioda LED memiliki VF lebih rendah lagi. Dan ada juga disebut dioda Schottky dirancang kusus untuk memiliki tegangan maju jauh lebih rendah dari dioda umumnya.
2. Bias mundur
Bias mundur atau reverse bias adalah ketika dioda diberi tegangan positif tapi tegangan kurang dari VF dan lebih besar dari VBR. Dalam mode ini arus (kebanyakan) diblokir/dioda off, berbarengan juga dengan reverse saturation dimana dioda mampu mengalir tapi secara terbalik.
3. Breakdown
Breakdown adalah ketika dioda diberi tegangan negatif, maka arus akan dapat mengalir dalam arah sebaliknya dari katoda ke anoda.
Breakdown Voltage, Jika dioda diberi tegangan negatif lebih besar, dioda akan mengalirkan arus dalam arah sebaliknya. Tegangan negatif yang besar ini disebut tegangan breakdown. Untuk dioda yang normal tegangan breakdown adalah sekitar min 50V atau min 100V.
Aplikasi dioda
Komponen sederhana ini memiliki banyak kegunaan. Sobat akan menemukan dioda dari berbagai jenis di hampir setiap sirkuit.
• Dioda Sebagai rectifier
Dioda bekerja sebagai penyearah yang mengubah arus bolak-balik (AC) ke arus searah (DC). Konversi ini sangat penting untuk peralatan elektronik seperti komputer dan mikroelektronika. Karena sinyal keluar dari outlet dinding rumah adalah arus bolak balik AC yang berubah ubah dari postif ke negatif dan negatif ke positif
Dioda adalah komponen yang terpolarisasi, berarti pemasangan dua terminal dirangkaian tidak boleh terbalik. Kaki positif dari dioda disebut anoda dan kaki negatif disebut katoda dengan tanda garis atau strip perak.
Arus positif bisa mengalir dari ujung anoda ke katoda, tetapi arus negatif tidak akan bisa mengalir/di blok. Simbol dioda ada panah yang menabrak garis vertikal. Ada berbagai jenis simbol dioda, tetapi simbol umum dioda terlihat seperti ini:
Pemasangan dirangkaian
Fungsi Dioda
Fungsi utama dari dioda adalah mengendalikan arah arus. Arus yang melalui dioda hanya bisa masuk satu arah saja, disebut bias maju. Saat mencoba mengalir ke arah sebaliknya maka dioda akan memblokir arus tersebut.
• Karakteristik ideal
Selama tegangan dioda dikaki anoda tidak negatif, maka akan ada arus mengalir. Dan jika ada arus mengalir maka dioda disebut melakukan bias maju ( arus “on").
Karakteristik Ideal dari Diode | ||
Mode operasi | On (Bias maju) | Off (Bias mundur) |
Arus | I> 0 | I = 0 |
Tegangan | V = 0 | V <0 |
Diode terlihat seperti | Rangkaian tertutup | Rangkaian terbuka |
Berikut analogi proses kerja dioda dalam rangkaian,
Analogy Katup
Di terminal positif atau anoda menyatakan kalau status arus mengalir searah dengan penunjuk panah (warna hijau garis vertikal)
Di atas ada dua rangkaian sederhana. Di sebelah kiri, dioda D1 adalah bias maju atau (forward bias) atau ada arus positif yang memungkinkan arus positif mengalir sebesar 5 mA. Di sebelah kanan, dioda D2 adalah bias mundur atau (reverse bias) dimana arus positif dari resistor di blok sehingga tidak ada arus yang mengalir melalui sirkuit, terlihat seperti rangkaian terputus.
• Karakteristik nyata Dioda
Ideal berarti yang tertulis di kertas yaitu dioda akan memblokir arus yang mengalir dari arah yang berlawanan negatif ke positif, atau bertindak seperti sirkuit pendek jika aliran arus mengalir dengan arah positif ke negatif.
Sayangnya, perilaku dioda tidak persis seperti karakteristik ideal. Dioda memiliki kekurangan dimana arus yang mengalir sebenarnya dimulai saat arus positif bertegangan melebihi 0,3 volt (bahan germanium) atau 0.7 volt (bahan silikon) atau lebih besar lagi.
Seperti gambar A dibawah ini tegangan awal baterai terukur 6 volt dan dilampu terukur menjadi 5,3 volt akibat dari pengurangan sebesar 0,7 volt, hal ini tidak diinginkan tetapi setidaknya dengan konsep sebagai penyearah arus sudah tercapai dirangkaian, dan gambar B polaritas baterai terbalik di blok oleh dioda dan lampu padam.
Mode Tegangan, menghasilkan 3 karekteristik kerja dioda
Karakteristik dioda yang paling penting adalah tegangannya. Ini untuk mendefinisikan kerja dioda.
Hubungan Arus dan tegangan dioda seperti kurva quadran di atas. Dioda akan bekerja pada 3 mode keadaan tegangan berdasarkan pada kurva di atas:
1. Bias maju
Bias maju adalah ketika dioda diberi tegangan positif sama dengan tegangan maju (VF/0.3 Volt) saat ini arus akan dapat mengalir. Untuk arus yang lebih signifikan kita mesti menambah tegangan di atas tegangan maju (VF)
Pada gambar diatas untuk menghidupkan lampu 1.5 volt maka memerlukan sejumlah tegangan positif sebesar 1.8 Volt namun jika kita coba beri tegangan 1.5 volt sesuai kebutuhan lampu maka lampu tidak akan bisa hidup tergerus 0,3 volt dioda.
Seperti kita perhatikan di kurva kuadran dioda, arus yang mengalir dan tegangan dioda saling bergantung, di mana lebih banyak arus berarti lebih banyak tegangan, kekurangan tegangan berarti kurang juga arusnya.
Setelah tegangan sampai ke rating tegangan maju(VF) Sebenarya dioda belum melakukan apa apa, untuk bekerja dengan dioda kita mesti menambah tegangan diatas tegangan maju (VF).
Sebuah multimeter disetting untuk dioda, dapat digunakan mengukur (minimum) drop tegangan maju dioda. Contoh nyata seperti apa? Kusus untuk VF tergantung pada apa bahan semikonduktornya, jika bahannya dioda silikon akan memiliki VF sekitar 0.4-1V jika germanium mungkin lebih rendah sekitar 0,3 V.
Jenis dioda LED memiliki VF lebih rendah lagi. Dan ada juga disebut dioda Schottky dirancang kusus untuk memiliki tegangan maju jauh lebih rendah dari dioda umumnya.
2. Bias mundur
Bias mundur atau reverse bias adalah ketika dioda diberi tegangan positif tapi tegangan kurang dari VF dan lebih besar dari VBR. Dalam mode ini arus (kebanyakan) diblokir/dioda off, berbarengan juga dengan reverse saturation dimana dioda mampu mengalir tapi secara terbalik.
3. Breakdown
Breakdown adalah ketika dioda diberi tegangan negatif, maka arus akan dapat mengalir dalam arah sebaliknya dari katoda ke anoda.
Breakdown Voltage, Jika dioda diberi tegangan negatif lebih besar, dioda akan mengalirkan arus dalam arah sebaliknya. Tegangan negatif yang besar ini disebut tegangan breakdown. Untuk dioda yang normal tegangan breakdown adalah sekitar min 50V atau min 100V.
Aplikasi dioda
Komponen sederhana ini memiliki banyak kegunaan. Sobat akan menemukan dioda dari berbagai jenis di hampir setiap sirkuit.
• Dioda Sebagai rectifier
Dioda bekerja sebagai penyearah yang mengubah arus bolak-balik (AC) ke arus searah (DC). Konversi ini sangat penting untuk peralatan elektronik seperti komputer dan mikroelektronika. Karena sinyal keluar dari outlet dinding rumah adalah arus bolak balik AC yang berubah ubah dari postif ke negatif dan negatif ke positif
Penyearah arus bisa disaring setengah gelombang atau gelombang penuh dengan cara memasang dioda di Sumber tegangan.
Prinsip kerja dioda memblok salah satu sinyal ac sehingga hanya sinyal positif saja yang mengalir atau hanya negatif saja.
Contoh sebuah penyearah setengah gelombang dapat dibuat dari satu dioda. Tampak sinyal sinus AC berwarna merah difilter menjadi sinyal berwana biru DC
Selain setengah gelombang dioda yang dirangkai dengan bentuk bridge menggunakan empat dioda akan mengkonversi sinyal gelombang negatif dalam sinyal AC menjadi gelombang positif.
Sirkuit gelombang penuh merupakan komponen penting dalam sistem power supply DC.
Contoh sebuah penyearah setengah gelombang dapat dibuat dari satu dioda. Tampak sinyal sinus AC berwarna merah difilter menjadi sinyal berwana biru DC
Selain setengah gelombang dioda yang dirangkai dengan bentuk bridge menggunakan empat dioda akan mengkonversi sinyal gelombang negatif dalam sinyal AC menjadi gelombang positif.
Sirkuit gelombang penuh merupakan komponen penting dalam sistem power supply DC.
Tampak empat dioda membuat jembatan penyearah.
• Dioda sebagai pelindung polaritas
Pernah pasang baterai terbalik? Atau terbalik antara kabel merah dan hitam? Jika demikian, maka dioda telah bekerja jika hingga sampai saat ini rangkaian kita tidak rusak, terutama komponen transistornya.
Sebuah dioda ditempatkan secara seri dengan sumber tegangan dc. Hal ini untuk memastikan arus mengalir dari arah positif ke negatif saja.
Aplikasi dioda ini berguna ketika konektor power supply tidak jelas kutubnya
Kelemahan dari perlindungan dioda terbalik adalah kerugian tegangan karena penurunan tegangan maju (sekitar 0,3 s/d 1 volt). Untuk meminimalkan penurunan tegangan kita bisa pakai dioda Schottky.
• Dioda sebagai Gerbang logika
Sebagai contoh, sebuah gerbang OR dapat dibangun dari dua dioda dengan node katoda dikoneksi bersama. Output dari rangkaian logika juga terletak di simpul tersebut. Setiap kali input (atau keduanya) berlogika 1 (high / 5V) maka output akan menjadi logika 1 juga. Ketika kedua input adalah logika 0 (low / 0V), output menjadi 0 melalui resistor.
Gerbang AND dibangun dengan cara yang sama. Anoda dari kedua dioda dan output terhubung bersama. Kedua input harus berlogika 1 agar pin output berlogika 1 melewati resistor 10 kohm. Jika salah satu input rendah, arus negatif dominan masuk ke output sehingga logika menjadi 0
Jika ingin menambah 1 input lagi, cukup menambah satu dioda lagi.
• Dioda sebagai Flyback
Dioda flyback bekerja menekan lonjakan tegangan, khususnya yang disebabkan oleh komponen induktif, seperti dynamo atau relay. Ketika arus yang melalui induktor tiba tiba berubah dan terjadi lonjakan tegangan sangat besar yaitu lonjakan negatif. Sebuah dioda flyback ditempatkan di seluruh beban induktif, bekerja dengan memberikan jalan untuk sinyal tegangan negatif keluar. Demikian share tentang dioda, Sobat juga bisa membaca artikel mengenai resistor, kapasitor, transformator atau IC di blog ini. semoga bermanfaat..salam :)
• Dioda sebagai pelindung polaritas
Pernah pasang baterai terbalik? Atau terbalik antara kabel merah dan hitam? Jika demikian, maka dioda telah bekerja jika hingga sampai saat ini rangkaian kita tidak rusak, terutama komponen transistornya.
Sebuah dioda ditempatkan secara seri dengan sumber tegangan dc. Hal ini untuk memastikan arus mengalir dari arah positif ke negatif saja.
Aplikasi dioda ini berguna ketika konektor power supply tidak jelas kutubnya
Kelemahan dari perlindungan dioda terbalik adalah kerugian tegangan karena penurunan tegangan maju (sekitar 0,3 s/d 1 volt). Untuk meminimalkan penurunan tegangan kita bisa pakai dioda Schottky.
• Dioda sebagai Gerbang logika
Sebagai contoh, sebuah gerbang OR dapat dibangun dari dua dioda dengan node katoda dikoneksi bersama. Output dari rangkaian logika juga terletak di simpul tersebut. Setiap kali input (atau keduanya) berlogika 1 (high / 5V) maka output akan menjadi logika 1 juga. Ketika kedua input adalah logika 0 (low / 0V), output menjadi 0 melalui resistor.
Gerbang AND dibangun dengan cara yang sama. Anoda dari kedua dioda dan output terhubung bersama. Kedua input harus berlogika 1 agar pin output berlogika 1 melewati resistor 10 kohm. Jika salah satu input rendah, arus negatif dominan masuk ke output sehingga logika menjadi 0
Jika ingin menambah 1 input lagi, cukup menambah satu dioda lagi.
• Dioda sebagai Flyback
Dioda flyback bekerja menekan lonjakan tegangan, khususnya yang disebabkan oleh komponen induktif, seperti dynamo atau relay. Ketika arus yang melalui induktor tiba tiba berubah dan terjadi lonjakan tegangan sangat besar yaitu lonjakan negatif. Sebuah dioda flyback ditempatkan di seluruh beban induktif, bekerja dengan memberikan jalan untuk sinyal tegangan negatif keluar. Demikian share tentang dioda, Sobat juga bisa membaca artikel mengenai resistor, kapasitor, transformator atau IC di blog ini. semoga bermanfaat..salam :)
Datasheets Dioda
Melihat karakteristik dioda di datasheet, Misalnya dioda 1N4148 maksimum tegangan maju (1V) dan tegangan breakdown min 100V
Datasheet sebagai grafik hubungan arus dan tegangan. Grafik karakteristik dioda untuk menunjukkan maksimum arus maju.
Sama seperti komponen transistor, dioda memiliki batas arus kerja yang aman atau dioda memiliki daftar arus maksimum, tegangan terbalik, dan disipasi daya. Jika dioda bekerja dengan spek yang melewati batas maksimun akan merusak dioda.
Sama seperti komponen transistor, dioda memiliki batas arus kerja yang aman atau dioda memiliki daftar arus maksimum, tegangan terbalik, dan disipasi daya. Jika dioda bekerja dengan spek yang melewati batas maksimun akan merusak dioda.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar