Dioda adalah bagian komponen aktif dua kutub bersifat semikonduktor yang memiliki fungsi untuk mengalirkan arus listrik dalam satu arah. Dioda merupakan komponen elektronika yang terdiri dari dua lapis semikonduktor yaitu tipe-p (positif) dan tipe-n (negatif).
Simbol Dioda
Simbol dioda yaitu terdapat sebuah panah (kaki Anoda ”+”) dan garis melintang di ujung panah (Katoda ”-”), yang berarti arah arus mengalir dari Anoda ke Katoda dan menghambat arus dari Katoda ke Anoda
Fungsi Dioda
Selain untuk menyearahkan arus, dioda juga dapat digunakan pada fungsi lainnya yaitu :
- Pendeteksi untuk menangkap signal frequency radio.
- Sebagai penyearah, biasanya menggunakan dioda bridge.
- Untuk sebuah indikator, biasanya menggunakan LED atau Light Emiting Diode.
- Sebagai alat sensor cahaya, biasanya menggunakan dioda photo
- Menstabilkan tegangan pada voltage regulator, biasanya menggunakan dioda zener.
- Untuk sebuah rangkaian Voltage Controlled Oscilator (VCO), biasanya menggunakan dioda varactor.
- Sebagai alat sensor panas, misalnya saja dalam amplifier.
- Sebagai sekering atau juga pengaman arus sirkuit.
- Bisa untuk alat menggandakan suatu tegangan.
- Untuk sebuah rangkaian clipper. Jenis rangkaian ini membuang suatu tingkatan sinyal yang berada diatas maupun dibawah tegangan tertentu.
- Untuk suatu rangkaian clamper yang dapat memberikan tambahan partikel DC untuk sinyal AC.
Jenis-Jenis Dioda
1. Dioda Penyearah (Rectifier)
Dioda ini juga memiliki fungsi untuk menyearahkan tegangan, misalnya jika kita ingin merubah suatu tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah (DC). Maka dioda inilah yang paling lebih dulu dikenalkan atau dipelajari untuk jenis dioda.
Fungsi dioda penyearah diantaranya :
- Sebagai sensor suhu.
- Penyearah arus atau sinyal AC.
- Alat pemotong level.
- Sebagai penurun tegangan.
- Pengaman polaritas yang sangat terbalik dalam input DC.
2. Dioda Emisi Cahaya (LED)
LED merupakan salah satu jenis Dioda yang juga memiliki fungsi seperti untuk sebuah transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam jarak tertentu, sebagai penggandeng rangkaian suatu elektronik yang terisolir secara total.
3. Dioda Zener
jenis dioda ini berbeda dengan jenis lainnya yang hanya mengalirkan arus listrik searah. Dioda ini juga dapat mengalirkan suatu arus listrik ke arah yang berlawanan. Dioda ini juga memiliki fungsi sebagai penstabil tegangan.
4. Dioda Cahaya (Photo Diode)
Dioda yang memiliki fungsi sebagai suatu sensor, seperti sensor untuk alarm, pengukuran cahaya, dan pembacaan pita berlubang.
5. Dioda Varactor
Dioda jenis ini banyak digunakan pada pesawat penerima radio maupun televisi pada bagian pengaturan suara atau audio.
6. PIN Diode
Pada dioda jenis ini, terdapat sebuah area semikonduktor intrinsic (tanpa doping) yang diletakkan antara P dan N junction. Efek dari penambahan area intrinsic tersebut adalah dengan melebarnya area deplesi yang membatasi pergerakan elektron, dan hal ini tepat digunakan untuk suatu aplikasi pensinyalan (switching).
7. Step Recovery Diode
Bagian semikonduktor pada dioda ini juga memiliki level doping yang secara gradual menurun dengan titik terendah di junction. Modifikasi ini dapat mengurangi waktu switching karena pada muatan yang ada pada daerah junction lebih sedikit. Pada aplikasi dari semikonduktor ini terdapat pada alat elektronik frekuensi radio.
8. BARITT (Barrier Injection Transit Time) Diode
BARITT merupakan jenis diode yang bekerja dengan sebuah prinsip emisi termionik. Fungsi Dioda ini adalah untuk dapat memproduksi sinyal gelombang mikro dengan level derau yang rendah.
9. Tunnel Diode
Salah satu bentuk dari dioda yang bekerja memanfaatkan salah satu fenomena mekanika kuantum yaitu tunneling. Fungsi dioda Tunnel junction ini juga digunakan sebagai salah satu komponen pada osilator, penguat, atau pencampur sinyal, terutama karena kecepatannya yang bereaksi terhadap perubahan tegangan.
10. PN Junction Diode
Dioda standar yang terdiri dari suatu susunan PN. Dioda jenis ini adalah salah satu bentuk dari diode yang umum digunakan di pasaran (diode generik), Secara fungsi utama nya sebagai penyearah arus.
11. Laser Diode
Dioda jenis laser ini juga menghasilkan cahaya, namun cahaya yang dihasilkan adalah cahaya koheren. Aplikasi diode laser ini merupakan suatu perangkat pembaca CD dan DVD dan laser pointer.
12. Backward Diode
Backward memiliki karakteristik serupa dengan tunnel, perbedannya terletak pada adanya suatu sisi yang diberi doping lebih rendah dibanding sisi yang berlawanan. Perbedaan profil doping ini dapat membuat backward diode memiliki karakteristik tegangan-arus yang serupa pada suatu kondisi reverse dan forward.
13. Schottky Diode
Pada Schottky diode ini diberikan tambahan metal pada cuplikan permukaan bagian tengah semikonduktor. Karakteristik yang menjadi suatu keunggulan dioda ini adalah tegangan aktivasi yang rendah dan waktu pemulihan yang singkat. Dioda ini sangat umum digunakan untuk suatu rangkaian elektronik berfrekuensi tinggi, seperti perangkat-perangkat radio dan gerbang logika.
14. Gunn Diode
Gunn Diode merupakan salah satu jenis diode yang tidak memiliki PN Junction, melainkan hanya terdiri dari dua elektrodanya saja. Fungsi dioda jenis ini dapat digunakan untuk dapat menghasilkan sinyal gelombang mikro.
Dioda Bias Maju
Forward Bias atau bias maju adalah ketika dioda diberi tegangan dengan polaritas yang sesuai, sehingga arus listrik bisa mengalir. Dioda ini dibuat dengan dua terminal pada kedua sisinya yaitu P-N junction semikonduktor dengan karakteristik mengalirkan arus listrik hanya dalam satu arah. Sebagai contoh, lampu dapat menyala karena dioda dihubungkan sesuai dengan arah arus listrik.
Bila tegangan positif (+) dipasang pada semikonduktor jenis P dan tegangan negatif (-) dipasang pada semikonduktor tipe N, maka hole dan elektron berlawanan pada sumber listrik kemudian potensi pemisah perbedaan listrik rendah dan juga lapisan deplesi juga dikecilkan.
Akibatnya hole dan electron memungkinkan bergerak bersebrangan melewati permukaan junction. Arus listrik mengalir bersamaan dengan pergerakan hole dan electron.
Dioda Bias Mundur
Reverse Bias atau bias mundur adalah ketika dioda diberi tegangan dengan polaritas kebalinannya, sehingga arus listrik tidak mengalir. Sebagai contoh, lampu tidak menyala karena dioda dihubungkan berlawanan arah arus listrik.
Pada gambar dibawah ini, pemasangan arah tegangan negatif (-) pada semikonduktor tipe P dan tegangan positif (+) pada semikonduktor tipe N. Kemudian semikonduktor P di hubungkan dengan sumber tegangan negatif (-), sebaliknya semikonduktor N dihubungkan dengan sumber tegangan positif (+).
Hal ini mengakibatkan pembatas potensial meningkat dan secara bersamaan lapisan deplesi juga melebar sehingga elektron tidak dapat bergerak melewati antara kedua jenis semikonduktor. Akibatnya arus listrik tidak dapat mengalir.
Karakteristik Dioda
Untuk mengetahui karakteristik dari dioda adalah dengan cara sebagai berikut. Saat tegangan secara bertahap dinaikkan dari 0 V, maka arus listrik akan mengalir secara tiba-tiba sehingga menghasilkan tegangan khusus. Arus listrik dapat mengalir hanya bila tegangan yang diberikan kira-kira lebih dari 0.6~0.7 V.
Bila tegangan diberikan dengan arah berbalik, maka arus listrik tidak dapat mengalir pada tegangan khusus yang lebih tinggi, namun secara tiba-tiba mengalir pada tegangan tertentu. Tegangan pada kondisi ini disebut dengan tegangan breakdown. Dioda bisa rusak apabila dihubungkan dengan arah terbalik dan mendapat tegangan break down.
Baca juga : SCR : Pengertian, Jenis, Cara Kerja, dan Karakteristik
Cara Kerja Penyearah Dioda
Arus bolak balik dapat disearahkan dengan menggunakan karakteristik arus listrik dengan dioda yang hanya mengalir dalam satu arah. Sirkuit penyearah secara dikatagorikan kedalam dua jenis yaitu setengah gelombang dan gelombang penuh.
Sirkuit penyearah setengah gelombang (Half -wave rectifier circuit)
Cara kerja sirkuit penyearah setengah gelombang yaitu saat diberikan tegangan arus bolak-balik, maka sinyal positif (+) masuk dan arus litrik mengalir kearah depan. Namun apabila sinyal yang masuk adalah negatif (-) maka arus listrik tidak dapat mengalir karena arahnya terbalik. Sirkuit yang hanya mengalirkan arus listrik dalam satu sisi inilah yang disebut dengan sirkuit penyearah setengah gelombang.
Sirkuit penyearah gelombang penuh (Full-wave rectifier circuit)
Cara kerja sirkuit penyearah gelombang penuh yaitu saat diberikan arus bolak-balik, maka arus listrik akan mengalir melalui D1 dan D4, hingga pada saat signal arus listrik setengah gelombang tersebut dirubah menjadi positive (+), sementara ketika arus setengah gelombang mengalir melalui D2 dan D3 adalah negatif (-).
Jenis sirkuit yang mengalirkan arus listrik pada kedua sisinya setengah gelombang inilah yang disebut sirkuit penyearah gelombang penuh. Namun selain itu, ada juga penyearah gelombang penuh menggunakan transformer center tap, Sirkuit voltage rectifier ganda dan lainnya.
Contoh aplikasi pada fungsi Dioda
Sebagai contoh, fungsi dioda yang digunakan pada kelistrikan mobil (Alternator rectifier) Tegangan AC yang dihasilkan dari stator coil dirubah menjadi tegangan DC melewati dioda.
Contoh lainnya adalah dioda yang dipasang pada relay yang berfungsi untuk mencegah gaya balik atau back electromotive.
- Saat power transistor ON, maka coil relay akan menjadi induksi electromagnetic.
- Saat relay dipindah ke ON, maka motor akan bekerja
- Jika power transistor OFF, maka tegangan tertingginya sekitar 80 volts yang dihasilkan secara instan antara terminal A dan B. Hal ini sesuai dengan hukum Lenz yang mana tegangannya menjadi tegangan positif.
- Namun jika tegangan tertinggi 80 volt tersebut mengalir pada controller maka akan mengakibatkan kerusakan pada controller tersebut.
- Untuk mencegah kerusakan pada controller, maka relay dipasang dioda untuk mengalihkan tegangan tinggi dari A-B ke A-C, sehingga tegangan tersebut melewati dioda dan dinetralkan.
