Kurva Karakteristik Dioda Forward Bias dan Reverse Bias

Gambar Kurva Karakteristik Dioda Forward Bias dan Reverse Bias kakangnurdin

Kali ini kita akan berdiskusi mengenai apa itu kurva karakteristik dioda dan bagaimana karekteristik dari sebuah komponen dioda tersebut, dimana sebelumnya telah kita bahas bersama mengenai apa itu komponen dioda dan jenis-jenis dioda.

Baik, kita langsung saja ke penjelasan mengenai apa itu kurva karakteristik dioda.

Pengertian Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang tergolong kedalam komponen elektronika aktif. Komponen ini bersifat semikonduktor dan memiliki dua buah kutub pada masing-masing sisi-sisi ujungnya yaitu kutub positif dan kutub negatif.

Dengan adanya komponen dioda yang terpasang didalam suatu rangkaian , maka arus listrik dapat dialirkan satu arah (forward bias) atau arus listrik dapat ditahan / dihambat (reverse bias), pemanfaatan tersebut dapat dilakukan oleh komponen dioda.

Pengertian Karakteristik Dioda

Karakteristik dioda adalah kondisi dimana komponen dioda ini mampu bereaksi saat dioda dalam keadaan bertegangan, baik itu tegangan positif maupun tegangan negatif terhadap arus listrik yang mengalir melalui komponen tersebut.

Untuk lebih jelasnya, coba teman-teman perhatikan gambar dibawah ini. Gambar dibawah ini merupakan gambar kurva karakteristik dioda yang terdiri dari dua jenis dioda yaitu kurva karakteristik dengan dioda jenis Germanium (Ge) dan kurva karakteristik dengan jenis dioda Silikon (Si). Saya akan bedakan warna garis kurvanya.

Gambar Kurva Karakteristik Dioda Forward Bias dan Reverse Bias kakangnurdin

Kurva pertama ditunjukan dengan warna hijau merupakan kurva karakteristik dari dioda jenis Germanium (Ge) dan kurva kedua ditunjukan dengan warna biru merupakan kurva karakteristik dari dioda jenis Silikon (Si).

Mengapa kita menggunakan 2 buah kurva karaketristik dioda jenis Germanium dan Silikon, alasannya begini.

Teman-teman pasti masih ingat kan ya, kalau diode atau dioda ini merupakan komponen elektronika yang berbahan dasar semikonduktor Silikon (Si) atau Germanium (Ge).

Masing-masing memiliki nilai tegangan cut-in yang berbeda-beda dan memiliki tegangan tembus atau breakdown voltage yang berbeda untuk dioda jenis Germanium dan silikon.

Tegangan Cut-In

Tegangan cut-in adalah tegangan kerja dioda (VA-K) dimana ketika sumber tegangan yang diberikan kepada dioda sudah melebihi nilai tegangan VA-K maka arus yang melewati dioda dapat mengalir dari arah anoda ke katoda.

Tegangan cut-in nilainya berbeda-beda untuk dioda Germanium dan dioda Silikon. Untuk dioda germanium besarnya tegangan cut-in sebesar 0.2 Volt dan untuk dioda silikon besarnya tegangan cut in yaitu 0.6 Volt. 

Ketika tegangan dari sumber tegangan yang diberikan kepada dioda sudah melebihi dari nilai tegangan cut-in-nya maka potensial penghalang (barrier potensial) pada persambungan akan membuka ruang untuk jalannya arus listrik sehingga arus dioda dapat mengalir dengan cepat.

Perhatikan gambar kurva karakteristik diatas. Arus semakin cepat melonjak naik setelah titik tegangan cut-in.

Tegangan Breakdown

Tegangan breakdown adalah tegangan negatif yang diberikan kepada tegangan dioda VA-K.  Jika tegangan negatif ini terus dinaikan kemungkinan akan mencapai tegangan breakdown dan arus Is akan naik dengan tiba-tiba. Jika kondisi ini didiamkan maka dioda kemungkinan dioda dapat mengalami kerusakan.

Hubungan Arus dan Tegangan

Sekarang kita sudah mulai memahami, bahwa kurva karakteristik dioda ini merupakan kurva yang terbentuk karena hubungan antara arus listrik yang mengalir melalui dioda dengan tegangan dioda VA-K.

Untuk mengetahui seberapa besarnya kurva arus listrik yang mengalir pada sebuah komponen dioda, dapat dilihat pada gambar kurva karakteristik dioda tersebut diatas.

Dari gambar kurva karakteristik dioda tersebut kita juga akan mendapatkan informasi mengenai bagaimana hubungannya antara arus listrik (ID) dan pengaruhnya terhadap tegangan anoda (A) dan katoda (K) pada sebuah dioda yang ditunjukan pada sumbu VA-K tersebut.

Di dalam kurva karakteristik ada 2 kondisi yang mesti kita amati pada dioda tersebut yaitu :

  1. Saat kondisi dioda bias maju (Forward Bias)
  2. Saat kondisi dioda bias mundur (Reverse Bias)

Kita bahas satu per satu ya.

Dioda Bias Maju (Forward Bias)

gambar Dioda Bias Maju (Forward Bias) kakangnurdin

Gambar diatas merupakan gambar rangkaian yang didalamnya terdapat komponen dioda yang difungsikan sebagai Forward Bias.

Pada rangkaian tersebut terdiri dari sumber tegangan DC, komponen dioda dan lampu. Masing-masing berfungsi :

  • Sumber tegangan, berfungsi untuk memberikan energi, menghasilkan arus listrik dan memberikan beda potensial (tegangan) pada komponen-kompoenen elektronika yang terhubung ke sumber listrik ini. 
  • Dioda, berfungsi untuk menghambat arus listrik atau mengalirkan arus listrik.
  • Lampu, berfungsi sebagai indikator bahwa telah terjadi aliran arus listrik didalam rangkaian tersebut.

Kita bahas secara detail mengenai kerja dari rangkaian listrik tersebut. Ketika Suplai tegangan yang berasal dari baterai dihubungkan dengan beberapa komponen elektronika pada rangkaian tersebut, maka akan terjadi aliran arus listrik didalamnya.

Jika dioda diberikan tegang VA-K positif maka arus akan mengalami peningkatan dengan sendirinya. Arus akan semakin naik dengan cepat jika tegangan VA-K telah mencapai nilai tegangan cut-in-nya.

Hal tersebut dapat terjadi karena tegangan yang diberikan pada sebuah dioda telah mencapai nilai cut-in-nya maka potensial penghalang (Barier Potential) pada persambungan akan bereaksi sehingga arus dioda dapat mengalir dengan cepat.

Dioda Bias Mundur (Reverse Bias)

Perhatikan pada gambar kurva karakteristik. Masing-masing dioda Silikon dan Germanium memiliki arus jenuh mundur (Reverse Saturation Curent) Is yang berbeda-beda.

Arus jenuh mundur Is untuk dioda jenis Germanium sebesar 1 mikro Ampere sedangkan arus jenuh mundur Is untuk dioda jenis Silikon sebesar 10 nano Ampere.

Jika dioda diberikan tegangan negatif (VA-K < 0) maka pada saatnya nanti jika tegangan diperbesar akan mencapai tegangan breakdown dimana arus Is akan meningkat tiba-tiba.

gambar Dioda Bias Mundur (Reverse Bias) kakangnurdin

Perhatikan gambar rangkaian diatas, dioda berfungsi sebagai Reverse Bias sehingga tidak ada arus ID yang dialirkan oleh dioda kepada beban lampu, itu yang menyebabkan lampu pada rangkaian tidak menyala.

Pada ujung anoda (A) berbahan tipe p diberikan tegangan negatif dari baterai maka hole pembawa mayoritas akan tertarik ke kutub negatif baterai menjauhi persambungan sedangkan ujung katoda (K) dioda yang berbahan tipe n mendapat tegangan positif dari baterai sehingga elektron pembawa mayoritas akan tertarik ke kutub positif baterai dan menjauhi persambungan sehingga tidak ada arus yang mengalir, hal ini disebabkan tidak ada pembawa mayoritas yang mengalir.

Arus jenuh mundur (Reverse Saturation Current) akan mengalir akibat dari bergabungnya pembawa minoritas yang berupa elektron (pada bahan tipe P) dan hole (pada bahan tipe n).

Pada kondisi ini, jika dioda telah mencapai tegangan breakdown-nya kemudian nilai tegangan VA-K negatifnya terus dinaikan maka dioda akan mengalami kerusakan.

Mudah-mudahan penjelasan mengenai karakteristik dioda dapat dipahami.

Demikian yang dapat disampaikan jika dalam menyampaian isi materi mengenai kurva karakteristik dioda forward bias dan reverse bias ini masih terdapat kekurangan, mohon saran dan masukannya agar kita bersama-sama saling membangun.

Oia, jika teman-teman tertarik mengenai artikel karakteristik dioda PN dengan menggunakan multisim, dapat dipelajari juga mengenai artikel tersebut.


Sumber :
Judul buku Elektronika Teori dan Penerapan. Penulis buku : Herman Dwi Surjono, Ph.D.
Judul buku Materi elektronika dasar. Penulis buku : Alfatih, S.Pd, M. Pd.

  

Kang Nurdin
Kang Nurdin
Dari pengalaman yang sudah-sudah, belajar itu membutuhkan waktu dan konsistensi. Perjalanan panjang dalam kehidupan ini merupakan salah satu bentuk pembelajaran itu. Jadi, teruslah bersabar dalam mengarunginya.

Related Posts