Dasar Komponen Aktif ( Dioda )

1. Pengertian Dioda

Gambar 1. Simbol Dan Contoh Fisik Dioda

Dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (dioda termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua elektroda aktif dimana isyarat dapat mengalir, dan kebanyakan dioda digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya. Dioda varikap (Variable Capacitor / kondensator variabel) digunakan sebagai kondensator terkendali tegangan. Kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis dioda seringkali disebut memiliki karakteristik menyearahkan arus listrik.

2. Fungsi Dioda
   

Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan aliran arus listrik dalam suatu arah (disebut kondisi bias maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi bias mundur). Karenanya, dioda dapat dianggap sebagai versi elektronik dari katup. Dioda sebenarnya tidak menunjukkan kesearahan hidup-mati yang sempurna, Dioda juga mempunyai fungsi yang mana tidak ditujukan hanya untuk penggunaan penyearahan arus listrik, diode dapat juga berfungsi sebagai fuse / sekring, pengaman rangkaian, dan lain - lain Saat ini dioda yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau germanium.

3. Cara Kerja Dioda 
 

3.1. Kondisi bias maju (Forward Bias)

Gambar 2. Bias Maju Dioda

 
Seperti Gambar disamping jika berikan tegangan bias maju pada diode dengan kata lain memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

3.2. Kondisi bias mundur (Reverse Bias)

Gambar 3. Bias Mundur Dioda

Kemudian berikan tegangan bias mundur pada diode, apa yang terjadi? Tentunya tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.
 

Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi berada pada tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (depletion layer) .

3.3. Karakteristik dioda
 

Gambar 4. Grafik Karakteristik Dioda

Perhatikan gambar Grafik Karakteristik Dioda samping, dapat kita lihat terjadi kenaikan nilai arus saat tegangan bias maju diode melebihi tegangan ambang batas dioda > 0.7 V, dan tidak ada aliran arus saat diode diberikan tegangan bias mundur, hal ini membuktikan bahwa dioda dikatakan bekerja jika diberikan tegangan bias maju sebesar lebih dari tegangan ambang batasnya, Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan ambangnya adalah 0.6 – 0.7 volt. Dan kira-kira 0.2 – 0.3 volt untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium. Agar lebih jelas lihat animasinya disini .

4. Macam – Macam Dioda
   

4.1. Dioda Zener

Gambar 5 . Simbol Dioda Zener

Gambar 6. Cara Pemakaian Dioda Zener

Dioda Zener adalah dioda yang memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas (breakdown voltage) atau "tegangan Zenernya". Ini berlainan dari dioda biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah. Sebagai contoh, sebuah diode zener 3.2 Volt akan menunjukan tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika diberi catu-balik. Namun, karena arusnya tidak terbatasi, sehingga dioda zener biasanya digunakan untuk membangkitkan tegangan referensi, atau untuk menstabilisasi tegangan untuk aplikasi-aplikasi arus kecil. Sebuah dioda zener juga digunakan seperti ini sebagai regulator tegangan shunt shunt berarti sambungan parallel, dan regulator tegangan sebagai sebuah kelas rangkaian yang memberikan sumber tegangan tetap.

4.2. LED (Light Emiting Diode)
 

Gambar 6. LED (Ligth Emiting Diode)

LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula. Pada saat ini warna-warna cahaya LED sudah semakin beragam. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi daya-nya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong.

4.3. Photodiode

Gambar 7. Symbol Photodioda

Gambar 8. Bentuk Fisik Photodioda

Foto Dioda  adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Secara fisik bentuk dan struktur kaki komponen photodiode memang mirip dengan LED, namun fungsinya sangat berbeda jauh, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh dioda foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi dioda foto mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis. 

 Komponen yang mirip dengan Dioda foto adalah Transistor foto (Phototransistor). Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda Foto. Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini di-injeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari Transistor-foto secara umum akan lebih lambat dari pada Dioda-Foto.

 

4.4. Varactor / Varicap 

Gambar 9. Symbol Varactor / Varicap

Gambar 10. Bentuk Fisik Varicap / Varactor

Varactor atau disebut juga varicap merupakan diode yang memiliki kapasitansi bervariasi, variasi kapasitansinya tergantung dari besarnya tegangan yang diberikan kepadanya.








  

4.5. SCR (Silicon Control Rectified)

Gambar 11. Symbol SCR

Gambar 12. Salah Satu Contoh SCR

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. Fungsi SCR adalah Sebagai rangkaian Saklar (switch control) juga sebagai Sebagai rangkaian pengendali (remote control)