Jelaskan Dioda dan Jenis-jenisnya
Apa itu Dioda?
Dioda adalah perangkat listrik dua terminal yang berfungsi sebagai saklar satu arah, memungkinkan arus mengalir (berpindah) hanya dalam satu arah. Dioda-dioda ini dibuat dari bahan semikonduktor seperti
Silikon,
Germanium, dan
Arsenida galium.
Dua terminal dioda disebut Anode dan Katoda. Fungsi dioda dapat dikategorikan menjadi dua jenis berdasarkan perbedaan potensial (energi potensial) antara kedua terminal tersebut:
Jika anode memiliki tegangan lebih tinggi daripada katoda, dioda dianggap berada dalam Bias Maju & arus dapat mengalir.
Jika katoda memiliki tegangan lebih tinggi daripada anode, dioda dikatakan berada dalam Bias Balik, dan arus tidak dapat mengalir.
Berbagai jenis dioda membutuhkan tegangan yang berbeda-beda.
Tegangan maju dioda silikon adalah 0,7V, sementara dioda germanium adalah 0,3V.
Saat bekerja dengan Dioda Silikon, terminal katoda sering ditandai oleh pita hitam atau gelap pada salah satu ujung dioda, sementara terminal anode biasanya ditunjukkan oleh terminal lainnya.
Rektifikasi, atau mengubah AC menjadi DC, adalah salah satu aplikasi paling umum dari dioda.
Dioda digunakan dalam aplikasi pelindung polaritas balik & pelindung transien karena mereka memungkinkan arus mengalir (melalui) hanya dalam satu arah dan menghambat aliran arus dalam arah lain.
Simbol Dioda
Simbol dioda digambarkan di bawah ini. Dalam kondisi bias maju, ujung panah menunjuk (menandakan) arah aliran arus konvensional. Yaitu, anode terhubung ke sisi p & katoda ke sisi n.
Dioda sederhana PN junction dibuat dengan mendopingi blok kristal silikon atau germanium dengan impuritas pentavalen (atau) donor di satu bagian & impuritas trivalen (atau) penerima di bagian lainnya.
PN junction juga dapat dibentuk dengan menghubungkan semikonduktor tipe-p dan tipe-n bersama-sama menggunakan proses manufaktur tertentu. Anoda adalah terminal yang terhubung ke tipe-p. Katoda adalah terminal yang terhubung ke sisi tipe-n.
Di pusat blok, dopan ini membentuk PN junction.
Prinsip Kerja Dioda
Interaksi antara semikonduktor tipe-n dan tipe-p adalah proses fundamental di balik operasi dioda.
Semikonduktor tipe-n terdiri dari banyak (besar) jumlah elektron bebas & sedikit (kecil) jumlah lubang. Dengan kata lain, dalam semikonduktor tipe-n, konsentrasi elektron bebas sangat besar sementara konsentrasi lubang sangat rendah.
Dalam semikonduktor tipe-n, elektron bebas disebut sebagai pembawa muatan mayoritas, sementara lubang disebut sebagai pembawa muatan minoritas.
Semikonduktor tipe-p ditandai dengan memiliki jumlah lubang yang tinggi relatif terhadap jumlah elektron bebas yang dimilikinya. Lubang merupakan sebagian besar pembawa muatan dalam semikonduktor tipe-p, sementara elektron bebas hanya mewakili sebagian kecil dari jenis pembawa muatan tersebut.
Karakteristik Dioda
Dioda bias maju
Dioda bias mundur
Dioda tidak bias (bias nol)
1). Dioda bias maju
Terdapat penurunan kecil pada tegangan di seberang dioda ketika dioda tersebut dipolar dalam arah maju dan arus mengalir melaluinya.
Tegangan maju dioda germanium adalah 300 mV, yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan tegangan maju dioda silikon, yaitu 690 mV.
Energi potensial di seberang material p-tipe adalah positif, sedangkan energi potensial di seberang material n-tipe adalah negatif. Material p-tipe memiliki energi potensial positif.
2). Dioda yang Dipolar Terbalik
Ketika tegangan baterai diturunkan hingga mencapai nol, dioda dikatakan memiliki polaritas terbalik. Tegangan terbalik untuk dioda germanium adalah -50(μA) mikroamper, sementara tegangan terbalik untuk dioda silikon adalah -20(μA) mikroamper. Ketika dilihat di seberang material p-tipe, energi potensialnya negatif, tetapi ketika dilihat di seberang material n-tipe, energi potensialnya positif.
3). Dioda Tanpa Polaritas (Dioda Nol Polaritas)
Dinyatakan bahwa dioda berada dalam kondisi nol polaritas ketika tegangan potensial yang diukur di seberang dioda adalah nol.
Aplikasi Dioda
Perlindungan terhadap arus yang mengalir dalam arah terbalik menggunakan dioda
Dioda sering digunakan dalam rangkaian yang mengklamping (rangkaian pengklamp).
Penggunaan dioda dalam rangkaian gerbang logika
Dioda merupakan komponen umum dalam rangkaian pemotong.
Perangkat rektifikasi yang terdiri dari dioda
Jenis-jenis Dioda
1). Dioda Mundur
2). Dioda BARITT
3). Dioda Gunn
4). Dioda Laser
5). Dioda Pemancar Cahaya
6). Fotodioda
7). Dioda PIN
8). Dioda Pemulihan Cepat
9). Dioda Pemulihan Tahap
10). Dioda Terowongan
11). Dioda Junction P-N
12). Dioda Zener
13). Dioda Schottky
14). Dioda Shockley
15). Dioda Varaktor (atau) Vari-kap
16). Dioda Avalans
17). Dioda Arus Konstan
18). Dioda yang Dimodifikasi dengan Emas
19). Dioda Penghalang Super
20). Dioda Peltier
21). Dioda Kristal
22). Diod Vakum
23). Diod Sinyal Kecil
24). Diod Sinyal Besar
1). Diod Backward
Diod jenis ini juga dikenal sebagai "diod back," dan tidak sering digunakan. Diod backward (back) adalah diod PN-junction yang bekerja seperti diod terowongan. Penembusan kuantum adalah bagian penting dari aliran arus, terutama dalam arah yang berlawanan. Dengan gambaran band energi, Anda dapat melihat dengan tepat cara kerja diod tersebut.
Band di tingkat atas disebut "band konduksi," dan band di tingkat bawah disebut "band valensi." Ketika energi ditambahkan ke elektron, mereka cenderung mendapatkan lebih banyak energi & bergerak menuju band konduksi. Ketika elektron bergerak dari band valensi ke band konduksi, mereka meninggalkan lubang di band valensi.
Dalam kondisi bias nol, band valensi yang diduduki berlawanan dengan band konduksi yang diduduki. Dalam kondisi bias balik, sebaliknya, region N bergerak ke atas sementara region P bergerak ke bawah. Sekarang, band yang lengkap di bagian P berbeda dari band yang kosong di bagian N. Jadi, elektron mulai bergerak dari band penuh di bagian P ke band kosong di bagian N melalui penembusan kuantum.
Jadi, ini berarti bahwa aliran arus terjadi bahkan ketika bias berada dalam arah yang berlawanan. Dalam kondisi bias maju, region N bergerak dalam arah yang sama dengan region P, yaitu ke atas. Sekarang, band yang terisi di bagian N berbeda dari band yang kosong di bagian P. Jadi, elektron mulai bergerak dari band penuh di bagian N ke band kosong di bagian P melalui penembusan kuantum.
Dalam diod jenis ini, daerah resistansi negatif (-) terbentuk, yang merupakan bagian utama diod yang membuatnya bekerja.
2). Diod BARITT
Diode jenis ini juga dikenal dengan istilah yang lebih panjang, yaitu Barrier Injection Transit Time diode, atau BARRITT diode. Diode ini cocok untuk aplikasi gelombang mikro dan memungkinkan berbagai perbandingan dibuat dengan IMPATT diode, yang lebih sering digunakan.
Penggunaan energi termal adalah yang menyebabkan emisi dari jenis diode khusus ini. Jika dibandingkan dengan jenis diode lainnya, diode ini menghasilkan noise yang jauh lebih sedikit.
Mixer, penguat, atau osilator adalah beberapa aplikasi yang mungkin untuk diode ini, mengingat kapasitas sinyal kecil mereka. Mereka juga dapat digunakan dalam berbagai perangkat lainnya.
3). Gunn Diode
Diode junction PN, juga dikenal sebagai Gunn diode, adalah jenis diode yang merupakan jenis perangkat semikonduktor yang terdiri dari dua terminal. Dalam sebagian besar aplikasi, diode ini digunakan untuk produksi sinyal gelombang mikro.
Osilator yang dikembangkan dari Gunn diode digunakan di mana pun ada kebutuhan untuk transmisi radio.
Mereka juga digunakan dalam organisasi militer. Diode ini adalah komponen penting dari semua tachometer, bahkan yang paling dasar. Gunn diode dapat membuatnya mudah untuk menyertakan teknologi sensor pembuka pintu dalam sistem pemantauan modern, yang merupakan kebutuhan dalam sistem pemantauan modern. Selain itu, diode ini direkomendasikan untuk digunakan dalam rangkaian alarm pencuri (penyusup).
4). Laser Diode
Karena menghasilkan cahaya koheren, laser diode tidak beroperasi dengan cara yang sama seperti LED (light-emitting diode) biasa. Jenis diode khusus ini banyak digunakan dalam berbagai bidang, termasuk drive CD, pemutar DVD, dan pointer laser yang digunakan dalam presentasi. Meskipun diode ini lebih terjangkau dibandingkan dengan jenis generator laser lainnya, harganya jauh lebih tinggi dibandingkan dengan LED. Mereka juga memiliki umur yang terbatas.
5). Light Emitting Diode
Frasa dioda penerangan (atau) LED merujuk pada salah satu jenis dioda yang paling umum dan luas digunakan. Jika dioda terhubung sedemikian rupa sehingga memiliki bias maju, maka arus akan melewati sambungan, yang akan menyebabkan cahaya diproduksi. Ada beberapa terobosan baru dalam LED yang mengubahnya menjadi OLED dan LED.
Selama area kerja dengan bias maju, ini adalah jenis dioda yang beroperasi. Ada aliran arus segera setelah dioda mulai menghantar ketika kita berada di zona ini. Istilah "arus maju" merujuk pada jenis arus ini. Dioda adalah sumber cahaya yang diproduksi sepanjang operasi ini.
LED tersedia dalam berbagai warna. Lebih spesifik, ada yang berkedip yang dapat berfungsi sebagai on dan off untuk jangka waktu tertentu. Mereka mungkin berwarna dua, di mana dua warna dipancarkan, atau mereka mungkin berwarna tiga, di mana tiga warna dipancarkan, tergantung pada jumlah tegangan positif yang diterima.
Selain itu, ada LED yang dapat memproduksi cahaya inframerah. Aplikabilitas praktisnya ditemukan dalam pengendali jarak jauh.
6). Fotodioda
Cahaya dideteksi oleh fotodioda dalam teknik ini. Telah ditemukan bahwa interaksi cahaya dengan sambungan PN dapat menghasilkan elektron dan lubang. Dalam kebanyakan kasus, fotodioda berfungsi dalam pengaturan bias terbalik, yang memungkinkan bahkan jumlah arus yang sangat kecil yang diinduksi oleh cahaya dapat dengan mudah dideteksi dan dimonitor. Menghasilkan daya adalah penggunaan lain yang mungkin untuk jenis dioda ini.
Karena juga dapat menghantar ketika dikenakan bias terbalik, fungsi fotodioda sangat mirip dengan zen dioda.
Baik nilai arus maupun nilai intensitas cahaya secara langsung proporsional satu sama lain. Mereka juga memiliki waktu reaksi yang cukup cepat, diukur dalam nanodetik daripada milidetik.
7). Dioda PIN
Karakteristik dioda ini ditentukan sepanjang proses pengembangannya. Standar p-tipe dan n-tipe digunakan dalam konstruksi jenis dioda ini. Pertemuan yang akan dihasilkan dari interaksi ini dikenal sebagai semikonduktor intrinsik karena tidak akan mengandung konsentrasi doping.
Aplikasi seperti perpindahan mungkin dapat memanfaatkan akses ke wilayah ini.
8). Dioda Pemulihan Cepat
Dioda akan memiliki waktu pemulihan yang lebih cepat. AC digunakan sebagai input sinyal selama proses rektifikasi. Tingkat ini memiliki aspek positif dan negatif. Untuk polaritas beralih dari positif ke negatif (atau) dari negatif ke positif, periode pemulihan harus sependek mungkin.
Ketika aplikasi frekuensi tinggi sedang dilakukan, sangat penting untuk memiliki waktu pemulihan yang secepat mungkin. Dalam kondisi seperti ini, disarankan untuk menggunakan dioda khusus ini. Sebagai syaratnya, representasi harus dilakukan dengan akurat sambil tetap menjaga integritas sinyal.
9). Dioda Pemulihan Tahapan
Ini adalah salah satu komponen dari dioda mikro gelombang. Ini sering menyebabkan pembentukan pulsa pada rentang frekuensi tinggi. Dioda-dioda ini bergantung pada jenis dioda yang memiliki sifat mati (mematikan) dengan cepat karena operasinya.
10). Dioda Terowongan
Dioda terowongan ini dikenal memerlukan saklar saat beroperasi dalam rentang kecepatan ultra-tinggi. Durasi transisi akan diukur dalam nanosekon atau pikosekon. Ini digunakan dalam rangkaian osilator relaksasi karena konsep hambatan negatif yang terkait dengannya.
11). Dioda P-N Junction
Ini adalah dioda dasar yang dihasilkan ketika bahan p-tipe dan n-tipe saling berinteraksi. Ini mengeksplorasi ide memilih satu sudut pandang daripada yang lain. Karena bias ini, dioda dapat berfungsi dalam berbagai mode operasi.
Hanya ketika bias maju diterapkan, dioda ini akan menghantarkan arus. Ketika bias berada dalam arah lain, tidak ada aliran arus yang jelas. Ini menunjukkan bahwa arus diblokir ketika bias berada dalam arah lain.
Mereka digunakan dalam situasi di mana aplikasi membutuhkan arus rendah, seperti dioda sinyal, dan karenanya disukai. Rectifier adalah salah satu penggunaan dasar dari teknologi ini.
12). Dioda Zener
Ini adalah jenis dioda yang dibuat sedemikian rupa sehingga dapat berfungsi dalam mode bias balik. Ketika bias maju diterapkan, sifat operasional dioda akan serupa dengan dioda konvensional yang memiliki junctio p-n sebagai komponen dasarnya.
Ketika dioda beroperasi dalam mode bias balik, setelah mencapai tegangan Zener terendah, nilai arus akan meningkat; namun, tegangan akan tetap konstan melebihi titik tersebut.
Akibatnya, dioda ini dapat digunakan dalam proses kontrol tegangan. Ketika dioda mulai menghantarkan arus di bawah bias maju, dioda menunjukkan kemampuan uniknya. Produsen menentukan dengan tepat berapa tegangan zen yang akan ada untuk jenis dioda tertentu ini. Karena itu, mungkin untuk membuat lebih banyak dioda zen.
13). Dioda Schottky
Dioda Schottky adalah jenis dioda yang ditandai oleh kemampuannya untuk melakukan operasi peralihan pada kecepatan tinggi. Kerugian tegangan yang sangat sedikit terjadi sepanjang jalur maju, sehingga ini dianggap sebagai atribut positif.
Rangkaian klip yang cukup cepat adalah contoh baik di mana jenis dioda ini dapat digunakan, karena kegunaannya jelas. Frekuensi dalam kisaran gigahertz adalah tipikal untuk operasi dioda jenis ini. Dengan kata lain, dioda ini memiliki potensi untuk lebih diinginkan dalam aplikasi frekuensi tinggi.
14). Dioda Shockley
Aplikasi peralihan menggunakan dioda ini, yang merupakan jenis dioda yang berbeda dari yang dijelaskan di atas. Dioda ini memiliki beberapa tegangan dasar, juga dikenal sebagai tegangan pemicu, yang ada.
Tidak mungkin untuk beralih karena akan tetap dalam mode resistansi tinggi jika tegangan yang diberikan lebih rendah dari nilai pemicu dasar. Rute resistansi rendah akan dibangun segera setelah tegangan yang disediakan lebih besar dari nilai pemicu dasar. Dioda Shockley melaksanakan fungsinya dengan cara ini.
15). Dioda Varactor (atau) Varicap
Ini adalah kategori unik lainnya dari dioda, yang terjadi ketika tegangan balik diterapkan pada persimpangan perangkat. Ini menyebabkan perubahan kapasitansi pada persimpangan. Karena ini adalah dioda kapasitansi variabel, singkatan "varicap" mungkin digunakan untuk merujuk padanya.
16). Dioda Avalan
Dioda avalan adalah jenis dioda bias balik yang mendapatkan operasinya dari fenomena avalan. Kegagalan avalan terjadi ketika penurunan tegangan tetap konstan dan tidak terpengaruh oleh arus. Karena tingkat sensitivitas yang tinggi yang mereka miliki, mereka digunakan untuk deteksi foto.
17). Dioda Arus Konstan
Ini adalah perangkat listrik yang membatasi arus ke nilai maksimum yang ditentukan. Ini juga dapat disebut sebagai dioda pembatas arus (CLD) atau dioda pengatur arus (CRD) (CRD).
Dioda-dioda ini dibuat dari JFET saluran-n. Gerbang dihubungkan ke sumber dan berfungsi sebagai pembatas arus dua terminal atau sumber arus. Mereka memungkinkan arus mengalir melalui mereka hingga mencapai nilai tertentu sebelum berhenti bertambah (mengembangkan) lebih lanjut.
18). Dioda Dope Emas
Emas digunakan sebagai dopan dalam dioda-dioda ini. Beberapa dioda lebih kuat daripada yang lain. Arus bocor pada bias balik juga lebih rendah dalam dioda-dioda ini. Bahkan dengan penurunan tegangan yang lebih besar, dioda dapat bekerja pada frekuensi sinyal. Emas membantu rekomposisi cepat dari pembawa minoritas dalam dioda-dioda ini.
19). Dioda Barrier Super
Ini adalah dioda rectifier dengan penurunan tegangan maju yang rendah seperti dioda Schottky dan arus bocor balik yang rendah seperti dioda P-N junction. Ini diciptakan untuk aplikasi beralih daya tinggi, kecepatan tinggi, dan kerugian rendah. Dioda rectifier barrier super adalah jenis rectifier selanjutnya yang memiliki tegangan maju yang lebih rendah daripada dioda Schottky.
20). Dioda Peltier
Dioda ini menghasilkan panas pada dua sambungan bahan semikonduktor, yang mengalir dari satu terminal ke terminal lainnya. Aliran ini hanya memiliki satu arah, yang sama dengan arah aliran arus.
Panasi ini dihasilkan akibat muatan listrik yang dihasilkan oleh rekombinasi pembawa muatan minoritas. Ini sebagian besar digunakan untuk pendinginan dan pemanasan. Dioda jenis ini berfungsi sebagai sensor dan mesin panas dalam pendinginan termoelektrik.
21). Dioda Kristal
Ini adalah bentuk dioda kontak titik yang juga dikenal sebagai kumis kucing. Fungsinya ditentukan oleh tekanan kontak antara kristal semikonduktor dan titik.
Sebuah kawat logam terdapat di dalamnya, dan dipaksa menekan kristal semikonduktor. Dalam kondisi ini, kristal semikonduktor berfungsi sebagai katoda, sedangkan kawat logam berfungsi sebagai anoda. Secara umum, dioda-dioda ini sudah usang. Sebagian besar digunakan dalam penerima dan detektor mikro gelombang.
22). Dioda Vakum
Dioda vakum terdiri dari dua elektroda yang berfungsi sebagai anoda dan katoda. Wolfram digunakan untuk membuat katoda, yang mengeluarkan elektron menuju arah anoda. Aliran elektron selalu bergerak dari katoda ke anoda. Akibatnya, ia berfungsi seperti saklar.
Ketika katoda dilapisi dengan bahan oksida, kapasitas emisi elektron meningkat. Anoda biasanya lebih panjang, dan permukaannya terkadang dijadikan kasar untuk meminimalkan suhu yang terjadi di dalam dioda. Dioda akan hanya menghantarkan ketika anoda positif (+) relatif terhadap terminal katoda.
23). Dioda Sinyal Kecil
Ini adalah perangkat kecil dengan fitur yang tidak proporsional, sebagian besar digunakan dalam bidang aplikasi frekuensi tinggi dan arus rendah, seperti radio dan TV.
Dioda sinyal jauh lebih kecil dibandingkan dioda daya. Salah satu sisinya ditandai dengan warna hitam (atau) merah untuk menunjukkan terminal katoda. Kinerja dioda sinyal kecil ini sangat efektif untuk aplikasi pada frekuensi tinggi.
Jika dibandingkan dengan kemampuan mereka dalam kategori lain, dioda sinyal biasanya memiliki kemampuan arus yang sedang dan disipasi daya rendah. Mereka biasanya berada dalam rentang 150mA & 500mW.
Digunakan dalam
Aplikasi dioda,
Penggantian cepat,
Amplifier parametrik & banyak aplikasi lainnya.
24). Dioda Sinyal Besar
Lapisan PN junction pada dioda-dioda ini cukup tebal. Sebagai hasilnya, mereka sering digunakan untuk rektifikasi atau mengubah AC menjadi DC. PN junction besar meningkatkan kemampuan arus maju dan tegangan pemblokiran balik dioda. Dioda sinyal besar tidak cocok untuk aplikasi frekuensi tinggi.
Dioda-dioda ini utamanya digunakan dalam sumber daya seperti
Rektifier,
Konverter,
Inverter,
Perangkat pengisian baterai, dll.
Hambatan maju dari dioda-dioda ini adalah beberapa Ohm, sementara hambatan pemblokiran balik diukur dalam Mega Ohm.
Karena kemampuan arus & tegangan yang tinggi, dioda ini dapat digunakan dalam perangkat elektrik yang menekan tegangan puncak besar.
Sebagai hasilnya, berbagai jenis dioda dan penggunaannya telah dibahas dalam postingan ini. Setiap dioda memiliki metode representasi yang unik, serta metode operasi yang unik.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
1). Apakah dioda mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC)?
Dioda yang memungkinkan arus mengalir (melalui) dalam satu arah. Ketika digunakan dengan arus bolak-balik, dioda hanya akan menghantarkan untuk setengah siklus. Oleh karena itu, mereka digunakan dalam konversi arus bolak-balik menjadi arus searah. Dengan demikian, dioda adalah arus searah (DC).
2). Apa itu Dioda Ideal?
Dioda yang digunakan untuk mengatur arah aliran arus dikenal sebagai dioda ideal. Dengan dioda ideal, arus hanya dapat mengalir dalam satu arah, yang dikenal sebagai arah maju, dan tidak dapat mengalir dalam arah terbalik.
Dioda ideal tampak seperti rangkaian terbuka ketika mereka terbalik bias, dan tegangan di seberangnya negatif dalam kondisi ini.
3). Apa perbedaan antara bias maju & bias terbalik?
Bias maju terjadi pada dioda konvensional ketika tegangan di seberang dioda memungkinkan aliran arus normal, sementara bias terbalik menandakan tegangan di seberang dioda dalam arah yang berlawanan. Namun, tegangan yang diterapkan pada dioda selama bias terbalik tidak menghasilkan aliran arus yang signifikan.
Pernyataan: Hormati aslinya, artikel yang baik layak dibagikan, jika ada pelanggaran hak cipta silakan hubungi untuk dihapus.
