Diode

PRIMAS EMERALDI

Semikonduktor

Material yang bisa bersifat konduktor dan isolator.• Intrinsik Silikon (Si), Germanium (Ge)

4 elektron valensi Ikatan kovalen

• Tipe - n• Tipe - p

Tipe - n

• elektron “ke-lima” dari atom fospor menjadi elektron bebas yang bisa berpindah tempat

• elektron bebas bisa menghantar arus• pembawa muatannya adalah elektron

Arus pada semikonduktor tipe - n

Tipe - p

• elektron dari atom silikon pindah ke atom boron• Atom silikon terjadi “hole” yang kemudian menarik elektron dari

atom silikon lain di dekatnya• Proses berlanjut dimana pergerakan “hole” menghasilkan arus

Arus pada semikonduktor tipe - p

Dioda

Dioda

• Sambungan semikonduktor tipe-p dan tipe-n

np

Cathode n region

Anode p region

A KConventional Current Flow

Tanpa Tegangan Bias

Distribusi muatan pada dioda

Bias Mundur (VD < 0)

Distribusi muatan pada dioda

Polaritas dan arah arus

Bias mundur tidak terjadi aliran muatan (arus) , hanya arus minoritas yang disebut “reverse saruration current” (nano ampere)

Bias Maju (VD > 0)

Distribusi muatan pada dioda

Polaritas dan arah arus

Bias maju terjadi aliran muatan (arus) mayoritas,

Karakteristik Dioda (Si)

Persamaan Shockley Karakteristik Dioda

Arus dioda (ID)

Tegangan termal dioda (ID)

Contoh Soal 1

Tentukan tegangan termal suatu komponen dioda pada temperatur 27 ˚C ?

27 ˚C adalah temperatur ruang

Zener Region

Tegangan zener (VZ) Tegangan bias mundur yang menyebabkan perubahan arus yang dramatis pada daerah tegangan negatif

Perbandingan Karakteristik DiodeGe, Si dan GaAs

Efek Temperatur (Dioda Si)

Ideal VS Practical

Dioda mempunyai sifat yang menyerupai switch

Resistansi

• Resistansi DC

Semakin besar arus yang melewati diode, semakin kecil resistansi DC nya

Contoh Soal 2

Tentukan resistansi DC dari dioda berdasarkan kurva gambar di bawah ini pada: (a)ID = 2 mA, (b)ID = 20 mA, (c)VD = -10 V

(a) ID = 2 mA VD = 0.5 V

(b) ID = 20 mA VD = 0.8 V

(c)VD = -10 V ID = -IS = -1 μA

Resistansi AC (dinamik)

Q operasi DCSemakin rendah titik operasi DC/ Q dimana arus kecil dan tegangan rendah maka resistansi AC semakin besar

Contoh Soal 3(a) Resistansi AC pada ID = 2 mA

(b) Resistansi AC pada ID = 25 mA

continued

(c) Jika dibandingkan dengan nilai resistansi DC

𝒓 𝑫=𝟐𝟕 .𝟓𝜴

𝒓 𝑫=𝟐𝜴

Resistansi AC (Turunan)

cont’d

rB = pada range 0.1 Ω untuk peralatan daya tinggi sampai 2 Ω untuk peralatan daya rendah

Resistansi AC rata-rata

contoh:

Level Resistansi

Rangkaian Ekivalen Dioda

𝑽 𝑲 ≅ 𝟎 .𝟕𝑽

Kapasitansi

• Bias mundur transition capacitance (CT)

• Bias maju diffusion capacitance (CD)

Nilai kapasitansi akan sangat berpengaruh pada aplikasi frekuensi tinggi

Reverese Recovery Time

• Dioda membutuhkan waktu untuk berubah dari kondisi bias maju (konduktif) ke kondisi bias mundur(non-konduktif).

• Reverese Recovery Time (trr)• orde dari beberapa

nanosecond sampai 1 μs.• Penting untuk aplikasi high

frequency switchingts = storage time tt = transition interval

Pengecekan Diode

Curve Tracker

DIODA ZENER

Karakteristik dioda zener dengan model ekivalen untuk masing-masing daerah operasi

Zener

• Potensial Zener VZ 1.8 V – 200 V• Rating daya ¼ Watt – 50 Watt• Potensial Zener sangat sensitif terhadap perubahan

temperatur.

Contoh Soal

Barapakan nilai potensial zener suatu dioda zener 10 V pada temperatur 100 ˚C?

LED

Proses Electroluminescene pada LED

Kurva respon mata manusia terhadap energi cahaya

LEDEnergi yang diberikan untuk terjadinya proses rekombinasi pada material semikonduktor sebanding dengan energi gap (Eg)

Panjang gelombang dan frekuensi dari cahaya dengan warna tertentu adalah berhubungan dengan energi gap dari material semikonduktor yang digunakan pada LED.