Materi pengenalan dioda

2. Sejarah dioda
 Awal mula dari dioda adalah peranti kristal Cat's Whisker
dan tabung hampa (juga disebut katup termionik). Saat ini
dioda yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor
seperti silikon atau germanium.
Walaupun dioda kristal (semikonduktor) dipopulerkan
sebelum dioda termionik, dioda termionik dan dioda kristal
dikembangkan secara terpisah pada waktu yang bersamaan.
Prinsip kerja dari dioda termionik ditemukan oleh Frederick
Guthrie pada tahun 1873 . Sedangkan prinsip kerja dioda
kristal ditemukan pada tahun 1874 oleh peneliti Jerman,
Karl Ferdinand Braun .
Pada waktu penemuan, peranti seperti ini dikenal sebagai
penyearah (rectifier). Pada tahun 1919, William Henry Eccles
memperkenalkan istilah dioda yang berasal dari di berarti
dua, dan ode (dari ὅδος) berarti "jalur".

3. Pengertian dioda
 Dioda merupakan komponen semikonduktor yang paling
sederhana. Kata dioda berasal dari pendekatan kata yaitu dua
elektroda yang mana (di berarti dua) mempunyai dua buah
elektroda yaitu anoda dan katoda.
 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.

4. Simbol dioda

5. Fungsi – fungsi dioda
 Penyearah, contoh : dioda bridge
 Penstabil tegangan (voltage regulator), yaitu dioda zener
 Pengaman /sekering
 Sebagai rangkaian clipper, yaitu untuk memangkas/membuang
level sinyal yang ada di atas atau di bawah level tegangan
tertentu.
 Sebagai rangkaian clamper, yaitu untuk menambahkan
komponen dc kepada suatu sinyal AC
 Pengganda tegangan.
 Sebagai indikator, yaitu LED (light emiting diode)
 Sebagai sensor panas, contoh aplikasi pada rangkaian power
amplifier
 Sebagai sensor cahaya, yaitu dioda photo
 Sebagai rangkaian VCO (voltage controlled oscilator), yaitu
dioda varactor

6. Macam – macam dioda
 Dioda umum
Yang dimaksud dioda umum adalah dioda yang
dipergunakan dalam rangkaian rangkaian sederhana
dan biasanya berfungsi sebagai perata atau pembatas
arus listrik. Dioda umum ini dalam operasinya dapat
bekerja bila diberi arus bolak balik atau searah
Arus listrik yang melewati dioda sebagian akan
dilewatkan baik tegangan positifnya maupun tegangan
negatifnya tergantung cara pemasangannya.

7. Macam – macam dioda
 Diode khusus
Dioda jenis khusus bekerja bukan hanya sebagai
perata/pembatas arus namun pemakaiannya sangat
bervariasi,beberapa aplikasinya adalah sensor,
stabilizer, penyearah terkendali dan lain sebagainya.

8. Contoh dioda umum
 Dioda Silikon
 Dioda Germanium
 Diode rectifier
 Diode selenium
 Diode kiprok

9. Dioda silikon & germanium
 Dioda jenis ini ada dua macam yaitu silikon dan
germanium. Dioda silikon mempunyai tegangan maju
0.6 V sedangkan dioda germanium 0.3 V. Dioda jenis
ini mempunyai beberapa batasan tertentu tergantung
spesifikasi. Batasan batasan itu seperti batasan
tegangan reverse, frekuensi, arus, dan suhu. Tegangan
maju dari dioda akan turun 0.025 V setiap kenaikan 1
derajat dari suhu normal.

10. Sesuai karakteristiknya dioda ini bisa dipakai untuk
fungsi-fungsi sebagai berikut:
1. Penyearah sinyal AC
2. Pemotong level
3. Sensor suhu
4. Penurun tegangan
5. Pengaman polaritas terbalik pada DC input
Contoh dioda jenis ini adalah 1N400x (1A), 1N5392 (1.5A),
dan 1N4148 (500mA).

11. Dioda umum
Dioda rectifier
 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.
 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.

12. Dioda Umum
Dioda selenium Dioda kiprok
disebut dioda selenium karena
banyak terbuat dari selenium.
Dioda ini memiliki keandalan
yang tinggi & mampu dialiri
tegangan arus listrik yang cukup
tinggi. Biasanya dipergunakan
sebagai perata dalam rangkaian
power supply. Dioda selenium
dirancang memiliki 4 kaki; 2
kaki diantaranya merupakan
bagian inputnya tegangan arus
AC & 2 kaki lainnya sebagai
output yang diberi tanda (+) & (-
) yang menghasilkan arus DC.
kiprok berfungsi untuk regulator
tegangan yang biasa digunkan
pada kendaraan bermotor.
Maka jika arus 12 volt maka arus
akan tetap stabil menjadi 12 volt
meskipun arus naik. Namun
memiliki ampere yang berbeda-
beda. sebenarnya tidak ada
bedanya dengan Rectifier namun
kiprok adalah gabungan
komponen tambahan sebagai
penyetabil tegangan. Sehingga
bila tunggangan tak dilengkapi
aki, bohlam lampu pada sepeda
motor tidak cepat putus.

13. Diode khusus
Macam – macam dioda khusus
 Dioda Zener
 Dioda LED
 Photo Dioda
 Dioda Thyristor / SCR
 Dioda DIAC
 Dioda TRIAC
 Dioda Kapasitansi

14. Dioda khusus
Diode 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.
 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.

15. LED
 Dioda emisi cahaya atau dikenal dengan singkatan LED
merupakan Solid State Lamp yang merupakan piranti
elektronik gabungan antara elektronik dengan optik,
sehingga dikategorikan pada keluarga “Optoelectronic”.
Sedangkan elektroda-elektrodanya sama seperti dioda
lainnya, yaitu anoda (+) dan Katoda (-). Ada tiga
kategori umum penggunaan LED, yaitu :
 Sebagai lampu indikator,
 - Untuk transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan
dalam suatu jarak tertentu,
 - Sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang
terisolir secara total.
 Bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan LED
adalah bahan Galium Arsenida (GaAs) atau Galium
Arsenida Phospida (GaAsP) atau juga Galium Phospida
(GaP), bahan-bahan ini memancarkan cahaya dengan
warna yang berbeda-beda. Bahan GaAs memancarkan
cahaya infra-merah, Bahan GaAsP memancarkan cahaya
merah atau kuning, sedangkan bahan GaP
memancarkan cahaya merah atau hijau.
 Seperti halnya piranti elektronik lainnya , LED
mempunyai nilai besaran terbatas dimana tegangan
majunya dibedakan atas jenis warna

16.  LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang
bervariasi sehingga menghasilkan warna sebagai berikut:
 * Aluminium Gallium Arsenide (AlGaAs) – merah dan
inframerah
* Gallium Aluminium Phosphide – hijau
* Gallium Arsenide/Phosphide (GaAsP) – merah, oranye-
merah, oranye, dan kuning
* Gallium Nitride (GaN) – hijau, hijau murni (atau hijau
emerald), dan biru
* Gallium Phosphide (GaP) – merah, kuning, dan hijau
* Zinc Selenide (ZnSe) – biru
* Indium Gallium Nitride (InGaN) – hijau kebiruan dan biru
* Indium Gallium Aluminium Phosphide – oranye-merah,
oranye, kuning, dan hijau
* Silicon Carbide (SiC) – biru
* Diamond (C) – ultraviolet
* Silicon (Si) – biru (dalam pengembangan)
* Sapphire (Al2O3) – biru
LED biru dan putih
LED biru pertama kali dan bisa dikomersialkan menggunakan
substrat galium nitrida. LED ini ditemukan oleh Shuji
Nakamura tahun 1993 sewaktu berkarir di Nichia Corporation
di Jepang.
LED ini kemudian populer di penghujung tahun 90-an. LED
biru ini dapat dikombinasikan ke LED merah dan hijau yang
telah ada sebelumnya untuk menciptakan cahaya putih.

17. Dioda khusus
Dioda photosel
 Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse,
jadi hanya arus bocor saja yang melewatinya.
Dalam keadaan gelap, arus yang mengalir sekitar
10 A untuk dioda cahaya dengan bahan dasar
germanium dan 1A untuk bahan silikon. Kuat
cahaya dan temperature keliling dapat
menaikkan arus bocor tersebut karena dapat
mengubah nilai resistansinya dimana semakin
kuat cahaya yang menyinari semakin kecil nilai
resistansi dioda cahaya tersebut. Penggunaan
dioda cahaya diantaranya adalah sebagai sensor
dalam pembacaan pita data berlubang (Punch
Tape), dimana pita berlubang tersebut terletak
diantara sumber cahaya dan dioda cahaya. Jika
setiap lubang pita itu melewati antara tadi, maka
cahaya yang memasuki lubang tersebut akan
diterima oleh dioda cahaya dan diubah dalam
bentuk signal listrik. Sedangkan penggunaan
lainnya adalah dalam alat pengukur kuat cahaya
(Lux-Meter), dimana dalam keadaan gelap
resistansi dioda cahaya ini tinggi sedangkan jika
disinari cahaya akan berubah rendah. Selain itu
banyak juga dioda cahaya ini digunakan sebagai
sensor sistem pengaman (security) misal dalam
penggunaan alarm.

18. Dioda khusus
Diode thyristor / SCR
 DIODA SCR singkatan dari Silicon
Control Rectifier. Adalah Dioda yang
mempunyai fungsi sebagai pengendali.
SCR atau Tyristor masih termasuk
keluarga semikonduktor dengan
karateristik yang serupa dengan tabung
thiratron. Sebagai pengendalinya adalah
gate(G).SCR sering disebut Therystor.
SCR sebetulnya dari bahan campuran P
dan N. Isi SCR terdiri dari PNPN (Positif
Negatif Positif Negatif) dan biasanya
disebut PNPN Trioda.
 Pada gambar diatas terlihat SCR dengan
anoda pada kaki yang berulir, Gerbang
gate pada kaki yang pendek, sedangkan
katoda pada kaki yang panjang.
 Thyristor termasuk jenis semikonduktor.
Kata Thyristor diambil dari bahasa
yunani yang berarti pintu. Fungsi utama
Thyristor adalah sebagai saklar. Thyristor
yang sering dipakai ada tiga, yaitu SCR,
DIAC, dan TRIAC.

19. Simbol Thyristor :

20. Struktur SCR
 SCR kepanjangan dari Silicon
Controlled Rectifier. SCR
berfungsi sebagai saklar arus
searah. Struktur SCR
terbentuk dari dua buah
junction PNP dan
NPN.Untuk memudahkan
analisa, SCR dapat
digambarkan sebagai dua
transistor yang NPN dan PNP
yang dirangkai sebgai berikut

21. Struktur SCR Diac
 SCR mempunyai 3 kaki yaitu
Anoda (A), Katoda(K) dan Gate
(G). Dalam kondisi normal
Antara Anoda dan Katoda tidak
menghantar seperti dioda biasa.
Anoda dan Katoda akan
terhubung setelah pada Gate
diberi trigger minimal sebesar
0.6Volt lebih positif dari Katoda.
SCR akan tetap menghantar
walaupun trigger pada Gate
telah dilepas. SCR akan kembali
ke kondisi tidak menghantar
setelah Masukan tegangan pada
Anoda dilepas.
 DIAC kepanjangan dari
DIode Alternating Current.
DIAC tersusun dari dua buah
dioda PN dan NP yang
disusun berlawanan arah.
DIAC memerlukan tegangan
breakdown yang relatif tinggi
untuk dapat menembusnya.
Karena karakteristik inilah
DIAC umumnya dipakai
untuk memberi trigger pada
TRIAC.

22. TRIAC
 TRIAC kepanjangan dari TRIode
Alternating Current. TRIAC dapat
digambarkan seperti SCR yang
disusun bolak-balik. TRIAC dapat
melewatkan arus bolak-balik.
Dalam pemakaiannya TRIAC
digunakan sebagai saklar AC
tegangan tinggi (diatas 100Volt).
TRIAC bisa juga disebut SCR bi-
directional. Untuk memberi
trigger pada TRIAC dibutuhkan
DIAC sebagai pengatur level
tegangan yang masuk.
