Dioda [Pengertian, Bahan, Fungsi, Struktur, Simbol, Jenis-jenis Dioda]

1 komentar
Dioda Pengertian, Bahan, Fungsi, Struktur, Simbol, Jenis-jenis Dioda

Pendahuluan

Sebelum komponen dioda ditemukan, telah ada sebuah komponen yang fungsinya sama seperti dioda yang kita kenal saat ini, yang berfungsi sebagai penyearahan arus listrik.

Apa nama komponen tersebut ?

Nama alat / komponen tersebut yaitu tabung vacum dioda. 

Bagi yang penasaran mengenai apa itu tabung vacum dioda dan bagaimana bentuknya, teman-teman dapat melihat di wikipedia atau search gambar pada mesin pencarian google.

Karena pada kesempatan kali ini kita tidak akan membahas mengenai apa itu tabung vakum dioda.

Mengapa.

Pertama, saat ini sudah ada komponen penyearahan yang lebih baik yaitu dioda. Kedua, dari segi fungsi dan kegunaan tabung vacum dioda. Alasan kedua saya temukan dari hasil membaca pada sebuah makalah yang ditulis oleh Drs. Hendri.

Menurut beliau, dari segi fungsi dan kegunaannya, tabung vacum dioda tidak begitu performe dan tidak begitu praktis.

Demikianlah ungkapan yang disampaikan oleh Drs. Hendri didalam tulisannya pada sebuah makalah dengan judul "Struktur Dioda Semikonduktor". (Bisa teman-teman cari di mesin pencarian google)

Jadi, pada kesempatan kali ini kita akan memfokuskan untuk membahas mengenai apa itu komponen dioda.

Berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi telah menggantikan komponen-komponen elektronik yang sebelumnya ada kemudian dirubah, diperbaiki dan dimutakhirkan menjadi komponen yang lebih canggih dan lebih baik lagi.

Salah satunya adalah komponen dioda semikonduktor.

Pembahasan mengenai komponen dioda akan diawali dengan pengertian dioda, kemudian bahan yang digunakan oleh dioda, fungsi dari sebuah komponen dioda, simbol dari sebuah komponen dioda, bagaimana susunan komponen dioda, bagaimana struktur dioda, bagaimana cara kerja dioda, apa saja jenis-jenis dioda yang ada saat ini, yang selanjutnya akan kita bahas satu persatu mengenai jenis-jenis dioda tersebut. 

Jenis dioda tersebut diantaranya yaitu, dioda penyearahan atau biasa yang kita kenal sebagai dioda normal, kemudian apa itu dioda bridge, apa itu dioda zener, apa itu dioda LED atau light emitting dioda, apa itu photodiode atau dioda foto, apa itu dioda laser, apa itu dioda schottky, apa itu dioda varactor, apa itu dioda tunnel dan apa itu dioda SCR.

Semuanya akan kita bahas bersama satu persatu.

Baik, untuk mempersingkat waktu kita mulai saja pembahasan mengenai komponen dioda tersebut.


Daftar Isi

  1. Pengertian Dioda
  2. Bahan Dioda
  3. Fungsi Dioda 
  4. Simbol, Susunan dan Struktur Dioda
  5. Prinsip Kerja dioda
  6. Jenis-jenis Dioda
    1. Dioda Penyearah atau Dioda Normal
    2. Dioda Bridge
    3. Dioda Zener
    4. Dioda LED (Light Emitting Diode)
    5. Photodiode (Dioda foto)
    6. Dioda Laser (Laser Diode)
    7. Dioda Schottky (Schottky Diode)
    8. Dioda Varactor (varactor diode)
    9. Dioda Tunnel
    10. Dioda SCR (Silicon Controlled Rectifier)


Pengertian dioda

Sering kita temukan peralatan-peralatan elektronik yang ada disekitar kita, hampir semuanya membutuhkan sumber arus searah atau Direct Current (DC) sebagai tenaga untuk menghidupkan atau mengoperasikan peralatan elektronik tersebut.

Misalnya laptop dan handphone yang membutuhkan charger. Dimana charge atau yang sering kita kenal dengan cas-an ini berfungsi sebagai penyearahan arus bolak-balik atau Alternating Current (AC) yang didapatkan dari sisi PLN dirubah menjadi arus searah (DC). Sehingga laptop dan handphone tersebut dapat berfungsi dan beroprasi dengan baik ketika ada sumber energi didalamnya.

Sumber arus searah (DC) didapatkan dari sumber arus yang sebelumnya berupa arus bolak-balik (AC) kemudian disearahkan menggunakan teknik penyearahan tertentu sehingga menghasilkan output arus searah (DC).

Pada saat proses penyearahan, diharapkan arus dan tegangan harus menghasilkan sinyal output yang benar-benar rata tanpa adanya denyut gelombang sedikit pun agar peralatan yang dicatu tidak mengalami gangguan yang dapat mengakibatkan kerusakan.

Pada proses penyearahan inilah komponen dioda merupakan salah satu komponen yang berperan dalam penyearahan tersebut. 

Komponen dioda (bahasa inggris : diode) merupakan salah satu komponen yang termasuk kedalam komponen aktif elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor yang memiliki dua buah elektroda. Elektroda tersebut diantaranya yaitu anoda (positif) dan katoda (negatif).

Pada rangkaian elektronika, dioda digunakan sebagai penyearahan dimana pada pertemuan p-n semikonduktor arus dapat mengalir dari sisi tipe-p anoda (positif) menuju ke tipe-n katoda (negatif).

Jika kondisinya dibalik, dimana arus dialirkan dari tipe-n menuju ke tipe-p maka tidak akan terjadi suatu aliran listrik (menghambat).

Bahan Dioda

Komponen dioda terbuat dari bahan semikonduktor. Semikonduktor adalah bahan yang sulit dilewati oleh arus listrik jika dibandingkan dengan bahan konduktor, tetapi lebih mudah dilewati arus listrik jika dibandingkan dengan bahan isolator.

Jadi dapat dikatakan bahwa semikonduktor adalah suatu bahan yang memiliki nilai konduktivitas listriknya diantara konduktivitas listrik bahan konduktor dan konduktivitas listrik bahan isolator.

Nilai tahanan jenisnya berada diantara konduktor dan isolator yaitu 10-2 ohm cm sampai 10-6 ohm cm.

Didalam ilmu kimia, bahan semikonduktor banyak ditemukan pada unsur-unsur kimia golongan IV.

Bahan semikonduktor yang paling sering digunakan yaitu silikon (Si) dan germanium (Ge). Dimana silikon memiliki tegangan kerja sekiar 0,7 V dan germanium memiliki tegangan kerja sebesar 0,3 V.

Fungsi dioda

Dioda berfungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah saja atau disebut forward bias dan juga dioda dapat difungsikan sebagai penghambat arus listrik dari arah sebaliknya atau disebut dengan reverse bias.

Jadi, dapat disimpulkan bahwa komponen elektronika ini dapat berfungsi sebagai penyearah arus listrik. Maka dari itu, komponen dioda ini sering digunakan dalam rangkaian elektronika sebagai komponen penyearahan. 

Selain itu jika kita hubungkan fungsi dioda dengan jenis-jenis dioda maka :

  • Berfungsi sebagai penyearahan arus AC menjadi arus DC, dapat menggunakan dioda jenis biasa dan dioda bridge
  • Berfungsi untuk pengaman dan menstabilkan tegangan, dapat menggunakan dioda jenis zener
  • Berfungsi sebagai lampu indikator, dapat menggunakan dioda LED
  • Berfungsi sebagai sensor cahaya, dapat menggunakan dioda photo
  • Berfungsi sebagai pengendali dapat menggunakan dioda schottky.

Simbol, Susunan dan Struktur Dioda

simbol dioda, susunan dioda, struktur dioda

Dapat dilihat pada gambar diatas, dimana gambar-gambar tersebut terdiri dari simbol dioda, susunan dioda dan struktur dioda.

Dapat dilihat pada gambar struktur dioda diatas. Struktur dioda terdiri dari  sambungan antara semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n dimana arus listrik hanya akan mengalir dari sisi P menuju sisi N. Diantara sambungan P dan N tersebut dipisahkan dengan lapisan deplesi atau depletion layer.

Lapisan pengosong atau depletion layer adalah daerah keseimbangan antara jumlah hole dan jumlah elektron. Pada sisi semikonduktor tipe-p banyak terbentuk hole yang siap menerima elektron-elektron. Sedangkan pada sisi semikonduktor tipe-n banyak terbentuk elektron yang siap untuk dilepas bebaskan.

Prinsip Kerja Dioda

dioda bias maju forward bias, dioda bias mundur reverse bias

Bias Maju (Forward Bias)

Perhatikan pada gambar pertama diatas. Kondisi forward bias adalah kondisi dimana terminal P dioda dihubungkan dengan kutub positif baterai dan terminal N dioda dihubungkan dengan kutub negatif baterai.

Pada kondisi ini, kutub positif baterai mendorong hole di P-N menuju N dan elektron bebas yang berada di N didorong ke P oleh kutub baterai. Sehingga timbul arus listrik forward current atau arus maju. Arus listrik ini akan terus-menurus mengalir selama baterai masih memberikan suplai energi.

Bias Mundur (Reverse Bias) 

Kondisi reverse bias adalah kondisi dimana terminal P dioda dihubungkan dengan kutub negatif baterai dan terminal N dihubungkan pada kutub positif baterai.

Pada kondisi ini, hole di P ditarik oleh kutub-kutub baterai menjauhi sambungan, begitu pula dengan elektron bebas di N ditarik oleh kutub positif baterai sehingga pada kondisi ini tidak terjadi arus listrik.

Baca juga : Kurva Karakteristik Dioda

Jenis-jenis dioda

Dioda yang sering kita temukan pada rangkaian elektronika, memiliki jenis dan fungsi yang berbeda-beda. Masing-masing dari dioda tersebut diperuntukan sesuai dengan fungsi dan kebutuhannya.

1. Dioda penyearah atau dioda normal

Dioda penyearah atau rectifier atau ada juga yang menyebutnya sebagai dioda normal adalah dioda yang berfungsi sebagai penyearah tegangan, dari yang semulanya berupa tegangan AC dirubah menjadi tegangan DC pada power supply atau pencatu daya. Dioda ini memiliki konstruksi dasar pertemuan P dan N atau disebut juga P-N junction. Berikut ini adalah bentuk dan simbol dioda normal.

bentuk Dioda penyearah atau dioda normal

simbol Dioda penyearah atau dioda normal

Dari gambar simbol dioda diatas kita lihat bentuk segitiga dan garis lurus membujur. Bentuk segitiga memiliki arti arah aliran arus listrik dan bentuk garis lurus membujur didepan segitiga memiliki arti seperti sekat penghalang yang artinya arus listrik tidak dapat mengalir dari yang arah berlawanan.

2. Dioda bridge

Dioda bridge adalah dioda yang tersusun dari 4 dioda normal (dalam satu dioda bridge terdapat 4 dioda normal). Dioda bridge yang biasa ditemukan pada rangkaian elektronika ini digunakan sebagai penyearah gelombang penuh dalam rangkaian pencatu daya (power supply). Dibawah ini adalah gambar bentuk dan simbol dioda bridge.

bentuk Dioda bridge

simbol Dioda bridge

Dapat dilihat pada gambar simbol dioda bridge diatas bahwa dioda bridge memiliki 4 kaki terminal diantaranya yaitu :

  • 2 kaki terminal input untuk jalur masukan tegangan atau arus bolak-balik AC
  • 2 kaki terminal output sebagai keluaran tegangan atau arus searah DC (output positif + dan output negatif - )

3. Dioda zener

Pada umumnya dioda zener memiliki  fungsi yang sama dengan dioda normal lain. Didalam pemanfaatannya pada suatu rangkaian elektronika yaitu pada saat kondisi forward bias atau bias maju bahwa dioda zener ini mampu menghantarkan aliran arus listrik.

Tetapi, ada satu hal yang menarik disini, yang membedakan dari segi karakteristik antara dioda zener dengan dioda normal lainya yaitu pada karakteristik dioda zener itu sendiri. Secara karakteristik dioda zener mampu beroprasi mengalirkan arus listrik pada saat kondisi reverse bias atau bias balik, tentunya itupun saat tegangan telah mencapai titik breakdown tegangannya. Itulah yang membedakan antara dioda zener dengan dioda normal lainnya. Berikut ini adalah bentuk dan simbol dari dioda zener.

bentuk dan simbol Dioda zener

Dalam pemanfaatannya pada sebuah rangkaian elektronika, dioda zener ini memiliki fungsi dan kegunaannya tersendiri. Salah satu fungsi dari dioda zener ini yaitu dapat dipergunakan sebagai penstabil tegangan pada rangkaian regulator.

4. Dioda LED (Light Emitting Diode)

bentuk dan simbol Dioda LED (Light Emitting Diode)

Light Emitting Diode atau disingkat LED, adalah dioda yang dapat menghasilkan sinar cahaya terang yang dapat memancar ketika diberikan tegangan maju atau forward bias.

Karakteristik LED ini sama dengan dioda normal biasa yaitu akan bekerja saat diberikan tegangan tertentu. Sesuaikan dengan kemampuan tegangan LED tersebut, jika nilai tegangan terlalu besar maka LED akan mengalami kerusakan.

Implementasi LED ini dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya saja dapat kita temukan pada lampu penerangan rumah tinggal yang sudah banyak menggunakan LED, lampu indikator yang kita temukan pada beberapa peralatan elektronik juga menggunakan LED seperti remote TV, dan masih banyak lagi.

5. Photodiode (Dioda foto)

Photodiode atau dalam bahasa indonesianya yaitu dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi untuk mengubah energi cahaya yang diterima menjadi arus listrik. Photodiode ini dapat diklasifikasikan menjadi :

  1. dioda photovoltaic
  2. dioda photoconductive

Dioda photovoltaic 

adalah photodiode yang dapat mengeluarkan output tegangan, seperti yang dapat kita temukan pada sistem kerjanya sel surya.

Dioda photoconductive 

adalah photodiode yang tidak dapat menghasilkan tegangan, sehingga pada saat akan menggerakan beban membutuhkan sumber tegangan lain.

Jenis dioda photodiode ini sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari yang digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi cahaya, misalnya pada sensor cahaya kamera dan scanner barcode.

Photo dioda, simbol photo dioda,

Photodiode dapat bekerja untuk mendeteksi cahaya karena memiliki lensa dan filter optik yang terpasang dipermukaannya sehingga cahaya dapat terdeteksi oleh photodiode ini. Cahaya apa saja yang dapat terdeteksi oleh photodiode ini, diantaranya adalah cahaya matahari, cahaya tampak, sinar inframerah, sinar ultra-violet hingga sinar X.

6. Dioda Laser (Laser Diode)

bentuk dan simbol Dioda Laser (Laser Diode)

LASER adalah sebuah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, yaitu alat yang dapat memancarkan radiasi elektromagnetik.

Laser diode atau dalam bahasa indonesia dioda laser adalah jenis dioda yang mampu menghasilkan radiasi atau cahaya. Cahaya tersebut dapat dilihat oleh mata kita ketika komponen dioda laser tersebut dialiri oleh arus listrik. Bentuk dan simbol dari dioda laser ini dapat dilihat pada gambar diatas.

Komponen ini banyak ditemukan dan digunakan pada perangkat bluray, scanner, laser pointer, dll.

7. Dioda Schottky (Schottky Diode)

bentuk dan simbol Dioda Schottky (Schottky Diode)

Jika dibandingkan dengan dioda normal lainnya, dioda Schottky ini memiliki tegangan jatuh atau drop voltage yang rendah. Pada arus rendah, tegangan jatuhnya dapat berkisar antara 0,15V hingga 0,4V nilai tersebut lebih kecil jika dibandingkan dengan dioda jenis silikon yang memerlukan 0,6V.

Dioda jenis Schottky ini banyak digunakan pada rangkaian frekuensi radio, switching berkecepatan tinggi dan rangkaian penyearahan pencatu daya.

8. Dioda varactor (varactor diode)

bentuk dan simbol Dioda varactor (varactor diode)

Dioda varactor adalah jenis dioda yang memiliki sifat kapasitas yang nilainya berubah-ubah sesuai dengan nilai tegangan masukan yang diberikan. Karena sifat dari dioda varactor ini, maka dioda ini disebut juga sebagai dioda kapasitas variabel atau variable capacitance diode.

Dioda varactor banyak ditemukan pada rangkaian Variable Frequency Oscillator, Voltage Controlled Oscillator, RF Filter atau Tapis Frekuensi Radio, Phase-Locked Loop Oscillator, Tuner Radio dan Tuner Televisi.

9. Dioda tunnel

bentuk dan simbol Dioda tunnel

Pada tahun 1957 telah ditemukan sebuah dioda yang mampu beroperasi pada kecepatan yang sangat tinggi dan dapat berfungsi dengan sangat baik pada gelombang mikro (microwave).

Dimana kita dapat menemukan dioda tunnel ? dioda tunnel banyak ditemukan pada rangkaian pendeteksi frekuensi dan konverter.

Dioda tunnel ini sering disebut juga sebagai dioda Esaki yang diambil dari nama seorang penemunya yaitu Dr. Leo Esaki.

10. Dioda SCR (Silicon Controlled Rectifier)

bentuk dan simbol Dioda SCR (Silicon Controlled Rectifier)

Penyerah terkendali silikon atau dalam bahasa inggris Silicon Controlled Rectifier atau disingkat SCR adalah salah satu jenis dioda yang dapat bekerja sebagai pengendali. Dioda SCR ini memiliki 3 pin terminal sambungan yang berbeda dengan dioda-dioda lainnya yang hanya memiliki 2 pin terminal sambungan.

Pada bagian gambar simbol SCR diatas dapat kita lihat kaki pin dari SCR yang terdiri dari anode, cathode dan gate. Kaki pin gate (G) berfungsi sebagai pengendalinya atau gerbang untuk melakukan pengontrolan.

Dioda jenis SCR ini sering disebut juga sebagia thyristor.

Thyristor dapat difungsikan sebagai saklar (switch) atau pun pengendali (controller) dalam rangkaian elektronika karena memiliki kemampuan untuk pengendalian tegangan dan daya yang relatif tinggi.



KANGNURDIN
Pernah bersekolah di Jurusan Teknik Elektro. Pernah menjadi seorang Teknisi Perencanaan dan Penjadwalan Laboratorium Kalibrasi di salah satu Perusahaan BUMN. Saat ini, sedang menyukai belajar apapun dan menuliskannya di kakangnurdin.com. Mudah-mudahan ilmu yang sedikit ini dapat bermanfaat untuk saya pribadi dan orang-orang. Dah, Gitu aja !

Related Posts

1 komentar

Posting Komentar