DIODA GERMANIUM, DIODA SILIKON, DIODA ZENER

DIODA GERMANIUM, DIODA SILIKON, DIODA ZENER

Dioda adalah alat elektronika dua-terminal, yang hanya mengalirkan arus listrik dalam satu arah apabila nilai resistansinya rendah. Bahan semikonduktor yang digunakan umumnya adalah silikon atau germanium. Jika dioda dalam keadaan konduksi, maka terdapat tegangan drop kecil pada dioda tersebut. Drop tegangan silikon 0,7 V; Germanium 0,3V.

Jenis Jenis Dioda

·       Dioda germanium (dibuat dari bahan germanium )

·       Dioda Silicon (dibuat dari bahan silicon )

·       Dioda Selenium (dibuat dari bahan selenium )

·       Dioda Zener / DZ (dibuat dari bahan silikon )

·       Dioda cahaya / LED (dibuat dari bahan galium, Arsenikum, Pospor )

Kegunaan Dioda

1.    Dioda germanium digunakan pada rangkaian detektor radio penerima.

2.    Dioda silicon digunakan sebagai penyearah.

3.    Dioda Zener digunakan untuk penstabil tegangan pada pesawat catu daya, walaupun arus dan tegangan yang masuk kerangkaian berubah-ubah. juga sering digunakan pada alat ukur potensial yang bersisi ( Volt Meter ) dengan ukuran yang tepat dan akurat.

Dioda germanium mempunyai sifat-sifat diantaranya :

1.    Bentuk fisiknya kecil

2.    Digunakan untuk rangkaian yg power outputnya besar

3.    Tahan terhadap tegangan tinggi max 500 volt

4.    Tahan terhadap arus besar max 10 ampere

5.    Tegangan yg hilang hanya 0,7 volt saja.

Dioda silikon mempunyai sifat-sifat diantaranya : 

1.    Bentuk fisiknya kecil

2.    Sering di pakai dalam rangkaian adaptor sebagai perata arus, dapat juga digunakan sebagai

     saklar elektronik

3.    Tahan terhadap arus besar max sekitar 150 ampere

4.    Tahan terhadap tegangan tinggi max 1000 volt

Dioda zener mempunyai sifat-sifat diantaranya :

1.    Bentuknya kecil

2.    Sering digunakan sebagai catu daya , stabilisator tegangan dan lain sebagainya

3.    Tahan pada tegangan max 0,7 sampai 11 volt

4.    Hanya tahan pada arus kecil max sekitar 1 miliampere sampai 50 mili ampere

5.    Tegangan yg hilang pada suatu penghantar hampir tidak ada

Karakteristik Dioda

Untuk mengetahui karakteristik dioda dapat dilakukan dengan cara memasang dioda seri dengan sebuah catu daya dc dan sebuah resistor. Dari rangkaian percobaan dioda tersebut dapat di ukur tegangan dioda dengan variasi sumber tegangan yang diberikan. Rangkaian dasar untuk mengetahui karakteristik sebuah dioda dapat menggunakan rangkaian dibawah. Dari rangkaian pengujian tersebut dapat dibuat kurva karakteristik dioda yang merupakan fungsi dari arus ID, arus yang melalui dioda, terhadap tegangan VD, beda tegangan antara titik a dan b.

Rangkaian Pengujian Karakteristik Dioda

Karakteristik dioda dapat diperoleh dengan mengukur tegangan dioda (Vab) dan arus yang melalui dioda, yaitu ID. Dapat diubah dengan dua cara, yaitu mengubah VDD. Bila arus dioda ID kita plotkan terhadap tegangan dioda Vab, kita peroleh karakteristik dioda. Bila anoda berada pada tegangan lebih tinggi daripada katoda (VD positif) dioda dikatakan mendapat bias forward. Bila VD negatip disebut bias reserve atau bias mundur. Pada diatas VC disebut cut-in-voltage, IS arus saturasi dan VPIV adalah peak-inverse voltage. Bila harga VDD diubah, maka arus ID dan VD akan berubah pula. Bila kita mempunyai karakteristik dioda dan kita tahu harga VDD dan RL, maka harga arus ID dan VD dapat kita tentukan sebagai berikut. Dari gambar pengujian dioda diatas dapat ditentukan beberapa persamaan sebagai berikut :

Bila hubungan di atas dilukiskan pada karakteristik dioda kita akan mendapatkan garis lurus dengan kemiringan (1/RL). Garis ini disebut garis beban (load line) seperti gambar berikut.

Karakteristik Dioda Dan Garis Beban

Dari gambar karakteristik diatas dapat dilihat bahwa garis beban memotong sumbu V dioda pada harga VDD yaitu bila arus I=0, dan memotong sumbu I pada harga (VDD/RL). Titik potong antara karakteristik dengan garis beban memberikan harga tegangan dioda VD(q) dan arus dioda ID(q). Dengan mengubah harga VDD maka akan mendapatkan garis-garis beban sejajar seperti pada gambar diatas. Bila VDD<0 dan |VDD| < VPIV maka arus dioda yang mengalir adalah kecil sekali, yaitu arus saturasi IS. Arus ini mempunyai harga kira-kira 1 μA untuk dioda silikon.

DIODA ZENER 

Dioda Zener merupakan dioda junction P dan N yang terbuat dari bahan dasar silikon. Dioda ini dikenal juga sebagai Voltage Regulation Diode yang bekerja pada daerah reverse (kuadran III). Potensial dioda zener berkisar mulai 2,4 sampai 200 volt dengan disipasi daya dari ¼ hingga 50 watt.

Gambar Kurva karakteristik Dioda Zener

Titik breakdown dari suatu dioda zener dapat dikontrol dengan memvariasi konsentrasi doping. Konsentrasi doping yang tinggi, akan meningkatkan jumlah pengotoran sehingga tegangan zenernya (Vz) akan kecil. Demikian juga sebaliknya, dengan konsentrasi doping yang rendah diperoleh Vz yang tinggi.

Fenomena tegangan breakdown dioda ini menginspirasi pembuatan komponen elektronika kerabat dioda yang bernama Zener. Tidak ada perbedaan struktur dasar dari Zener dengan dioda. Dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt, pada Zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di datasheet ada Zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 2 volt, 5.6 volt dan sebagainya. Fungsi dari komponen ini biasanya dipakai untuk pengamanan rangkaian setelah tegangan Zener.

Perhatikan rangkaian berikut, input tegangan akan yang masuk ke rangkaian lain dan beban akan dibatasi oleh dioda zener. Jika input tegangan dibawah 5.6V, dioda tidak menghantarkan arus sehingga arus akan mengalir ke rangkaian lain dan beban. Jika input tegangan mencapai 5,6 V atau lebih maka dioda zener akan terjadi brekadown dan arus akan mengalir melalui dioda, bukan ke rangkaian atau beban.

Penerapan dioda zener yang paling penting adalah sebagai regulator atau stabilizer tegangan (voltage regulator). Rangkaian dasar stabilizer tegangan menggunakan dioda zener dapat dilihat pada gambar dibawah. Agar rangkaian ini dapat berfungsi dengan baik sebagai stabilizer tegangan, maka dioda zener harus bekerja pada daerah breakdown. Yaitu dengan memberikan tegangan sumber (Vi) harus lebih besar dari tegangan dioda zener (Vz).

Rangkaian Dasar Stabilizer Dengan Dioda Zener

Pada dioda zener terdapat nilai Izm (Arus zener maksimum) yang telah ditentukan oleh pabrik dan arus zener tidak boleh melebihi Izm tersebut, karena akan mengakibatkan kerusakan pada dioda zener. RS adalah hambatan yang berfungsi sebagai pembatas arus untuk rangkaian stabilizer tegangan. Apabila tegangan Vi lebih tinggi dari Vz dan RL lebih besar dari RL minimum maka fungsi dari stabilizer tegangan pada dioda zener dapat bekerja, oleh karena itu RL harus lebih besar dari RLmin. RLmin dapat ditentukan pada saat VL = Vz sebagai berikut.

Nilai RLmin ini akan menjamin dioda zener bekerja secara konsisten.

Bila zener sudah bekerja, berarti VL = Vz = konstan, dan dengan menganggap Vi tetap maka turun tegangan pada RS (VR) juga tetap, yaitu :

Sehingga arus yang mengalir pada RS dapat diketahui dengan :

Dan arus yang mengalir pada dioda zener dapat ditentukan dengan :

Arus pada dioda zener (Iz) tidak boleh melebihi nilai Izm yang telah ditentukan pabrik, untuk membatasi arus zener ini dapat mengatur nilai RS dengan rumusan diatas.