BAB I

SEMIKONDUKTOR

A. Pendahuluan

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang

berada di antara insulator dan konduktor. Semikonduktor disebut juga

sebagai bahan setengah penghantar listrik. Sebuah semikonduktor

bersifat sebagai insulator pada temperatur yang sangat rendah, namun

pada temperatur ruangan besifat sebagai konduktor. Bahan

semikonduksi yang sering digunakan adalah silikon, germanium, dan

gallium arsenide.

Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena

konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan menyuntikkan materi

lain (biasa disebut pendonor elektron).

B. Doping Semikonduktor

Gambar 1. Doping Semikonduktor

Salah satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik

adalah sifat elektroniknya dapat diubah banyak dalam sebuah cara

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 1

terkontrol dengan menambah sejumlah kecil ketidakmurnian.

Ketidakmurnian ini disebut dopan.

Doping sejumlah besar ke semikonduktor dapat meningkatkan

konduktivitasnya dengan faktor lebih besar dari satu milyar.[rujukan?] Dalam

sirkuit terpadu modern, misalnya, polycrystalline silicon didop-berat

seringkali digunakan sebagai pengganti logam.

C. Persiapan bahan semikonduktor

Semikonduktor dengan properti elektronik yang dapat diprediksi dan

handal diperlukan untuk produksi massa. Tingkat kemurnian kimia yang

diperlukan sangat tinggi karena adanya ketidaksempurnaan, bahkan

dalam proporsi sangat kecil dapat memiliki efek besar pada properti dari

material. Kristal dengan tingkat kesempurnaan yang tinggi juga

diperlukan, karena kesalahan dalam struktur kristal (seperti dislokasi,

kembaran, dan retak tumpukan) mengganggu properti semikonduktivitas

dari material. Retakan kristal merupakan penyebab utama rusaknya

perangkat semikonduktor. Semakin besar kristal, semakin sulit mencapai

kesempurnaan yang diperlukan. Proses produksi massa saat ini

menggunakan ingot (bahan dasar) kristal dengan diameter antara empat

hingga dua belas inci (300 mm) yang ditumbuhkan sebagai silinder

kemudian diiris menjadi wafer.

Karena diperlukannya tingkat kemurnian kimia dan kesempurnaan

struktur kristal untuk membuat perangkat semikonduktor, metode khusus

telah dikembangkan untuk memproduksi bahan semikonduktor awal.

Sebuah teknik untuk mencapai kemurnian tinggi termasuk pertumbuhan

kristal menggunakan proses Czochralski. Langkah tambahan yang dapat

digunakan untuk lebih meningkatkan kemurnian dikenal sebagai

perbaikan zona. Dalam perbaikan zona, sebagian dari kristal padat

dicairkan. Impuritas cenderung berkonsentrasi di daerah yang dicairkan,

sedangkan material yang diinginkan mengkristal kembali sehingga

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 2

menghasilkan bahan lebih murni dan kristal dengan lebih sedikit

kesalahan.

Dalam pembuatan perangkat semikonduktor yang melibatkan

heterojunction antara bahan-bahan semikonduktor yang berbeda,

konstanta kisi, yaitu panjang dari struktur kristal yang berulang, penting

untuk menentukan kompatibilitas antar bahan.

D. Dioda Semikonduktor

Gambar 2. Dioda Semikonduktor

Berbagai jenis dioda semikonduktor

Dioda adalah salah satu komponen aktif yang dihasilkan oleh

persambungan atraa bahan semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Komponen

ini memberikan resistansi yang sangat rendah terhadap aliran arus pada

satu arah dan resistansi yang sangat tinggi pada arah yang berlawanan.

Karakteristik ini memungkinkan dioda digunakan dalam aplikasi-aplikasi

yang menuntut rangkaian untuk memberikan tanggapan yang berbeda

sesuai dengan arah arus yang mengalir di dalamnya.

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 3

Didalam bidang elektronika, dikenal beberapa jenis dioda dengan aplikasi

yang berbeda-beda yaitu dioda tabung, dioda sambungan p-n, dioda

kotak titik (point-contact diode), zener, thyristor, LED (dioda pemancar

cahaya) dan sebagainya.

Dioda memegang peranan yang amat penting dalam elektronika, di

antaranya adalah untuk menghasilkan tegangan searah dari tegangan

bolak balik, untuk mengesan gelombang radio, untuk membuat berbagai

bentuk gelombang isyarat, untuk mengatur tegangan searah agar tidak

berubah dengan beban maupun dengan perubahan tegangan jala-jala

(PLN),untuk saklar elektronik, LED, laser semikonduktor, mengesan

gelombang mikro dan lain-lain. Beberapa pengertian dasar daripada

doda sambungan p-n digunakan pada transistor, sehingga apabila kita

menguasai pengertian dasar dari dioda akan mudah pula untuk

memahami sifat transistor.

1. Pertemuan p-n

P-n junction terbentuk dengan menggabungkan semikonduktor tipe-N

dan tipe-P bersamaan dalam hubungan yang sangat dekat. Istilah

junction menunjuk ke bagian di mana kedua tipe semikonduktor

tersebut bertemu. Dapat dilihat sebagai perbatasan antara wilayah

antara blok tipe-P dan tipe-N seperti yang diperlihatkan di diagram

bawah:

Gambar 3. Sebuah p-n junction silikon tanpa diberikan voltase.

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 4

2. Dioda, Forward Bias dan Reverse Bias

Gambar 4. Dioda, forward bias dan reverse bias

Dioda dikemas didalam sebuah kapsul kecil yang terbuat dari kaca

atau plastik. Kemesan in memiliki dua kawat terminal yang satu

disebut anoda, sedangkan yang lainnya disebut katoda. Biasanya

terdapat sebuah cincin dibadan diode yang mengindikasikan terminal

mana yang merupakan katoda. Sebuah dioda umumnya terbuat dari

bahan silikon. Silikon adalah bahan yang tidak bersifat sebagai

penghantar atau konduktor namun tidak pula sebagai penyekat atau

isolator. Silikon adalah bahan semikonduktor. Hal ini berarti bahwa

sifat-sifat silikon berbeda dengan bahan-bahan konduktor biasa

seperti tembaga atau besi. Sejumlah kecil zat dicampurkan kedalam

silikon untuk memberikan sifat-sifat khusus dioda kebahan ini.

Penysun utama dari dioda adalah bahan sambungan P-N atau

disebut dengan P-N Junction.

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 5

Gambar 5. P-N Junction

Forward Biased dan Reverse Biased Dioda

Gambar 6. Forward Biased dan Reverse Biased Dioda

Ketika dioda disambungkan sebagaimana pada gambar A diatas,

dimana kaki anodanya disambungkan ke kutub positif dan katodanya

diambungkan ke kutub negatif baterai, kita mengatakan bahwa dioda

diberikan bias maju atau forward biased. Sebuah dioda hanya akan

menghantarkan arus listrik (menyalakan lampu) apabila diberi bias

maju. Ketika sebuah diode disambungkan dengan polaritas yang

terbaik seperti pada gambar B, dimana kaki katodanya

disambungkan ke kutub positif dan kaki anodanya disambungkan ke

kutub negative, kita mengatakan bahwa diode diberikan bias mundur

atau reverse biased . Sebuah dioda tidak akan menghantarkan arus

listrik (tidak menyalakan lampu) apabila diberi bias mundur.

Tidak seperti resistor dan kapasitor, dioda tidak mempunyai nilai yang

spesifik ( kecuali zener ). Tetapi bukan berarti semua dioda sama.

Dioda di nilai dengan dua kriteria yaitu:

Peak Inverse Voltage ( PIV ) rating. Menunjukkan tegangan kerja

maksimum dari dioda tersebut, contohnya jika nilai dari suatu

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 6

dioda 100V, dioda tersebut tidak bisa digunakan pada tegangan

kerja yang lebih dari 100V.

Current rating. Menunjukkan arus maksimum yang dapat melewati

suatu dioda.

Dioda diidentifikasikan dengan sistem penomoran standard industri.

Contohnya dioda rectifier 1N4001 mempunyai nilai 1.0 PIV 50 volt.

1N4002 mempunyai nilai 100 volt, 1N4003 mempunyai nilai 200 volt

dan seterusnya. Informasi tentang PIV sebuah dioda bisa kamu lihat

di datasheetnya.

3. Karakteristik arus–tegangan

Karakteristik arus–tegangan dari dioda, atau kurva I–V, berhubungan

dengan perpindahan dari pembawa melalui yang dinamakan lapisan

penipisan atau daerah pemiskinan yang terdapat pada pertemuan p-n

di antara semikonduktor. Ketika pertemuan p-n dibuat, elektron pita

konduksi dari daerah N menyebar ke daerah P dimana terdapat

banyak lubang yang menyebabkan elektron bergabung dan mengisi

lubang yang ada, baik lubang dan elektron bebas yang ada lenyap,

meninggalkan donor bermuatan positif pada sisi-N dan akseptor

bermuatan negatif pada sisi-P. Daerah disekitar pertemuan p-n

menjadi dimiskinkan dari pembawa muatan dan karenanya berlaku

sebagai isolator.

Walaupun begitu, lebar dari daerah pemiskinan tidak dapat tumbuh

tanpa batas. Untuk setiap pasangan elektron-lubang yang

bergabung, ion pengotor bermuatan positif ditinggalkan pada daerah

terkotori-n dan ion pengotor bermuatan negatif ditinggalkan pada

daerah terkotori-p. Saat penggabungan berlangsung dan lebih

banyak ion ditimbulkan, sebuah medan listrik terbentuk di dalam

daerah pemiskinan yang memperlambat penggabungan dan akhirnya

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 7

menghentikannya. Medan listrik ini menghasilkan tegangan tetap

dalam pertemuan.

4. Beberapa jenis dioda

Ada beberapa jenis dari diode pertemuan yang hanya menekankan

perbedaan pada aspek fisik baik ukuran geometrik, tingkat

pengotoran, jenis elektrode ataupun jenis pertemuan, atau benar-

benar peranti berbeda seperti diode Gunn, diode laser dan diode

MOSFET.

Dioda biasa

Beroperasi seperti penjelasan di atas. Biasanya dibuat dari silikon

terkotori atau yang lebih langka dari germanium. Sebelum

pengembangan diode penyearah silikon modern, digunakan kuprous

oksida (kuprox)dan selenium, pertemuan ini memberikan efisiensi

yang rendah dan penurunan tegangan maju yang lebih tinggi

(biasanya 1.4–1.7 V tiap pertemuan, dengan banyak lapisan

pertemuan ditumpuk untuk mempertinggi ketahanan terhadap

tegangan terbalik), dan memerlukan benaman bahan yang besar

(kadang-kadang perpanjangan dari substrat logam dari dioda), jauh

lebih besar dari diode silikon untuk rating arus yang sama.

a. Dioda bandangan

Dioda yang menghantar pada arah terbalik ketika tegangan

panjar mundur melebihi tegangan dadal dari pertemuan P-N.

Secara listrik mirip dan sulit dibedakan dengan diode Zener, dan

kadang-kadang salah disebut sebagai diode Zener, padahal

diode ini menghantar dengan mekanisme yang berbeda yaitu

efek bandangan. Efek ini terjadi ketika medan listrik terbalik

yang membentangi pertemuan p-n menyebabkan gelombang

ionisasi pada pertemuan, menyebabkan arus besar mengalir

melewatinya, mengingatkan pada terjadinya bandangan yang

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 8

menjebol bendungan. Dioda bandangan didesain untuk dadal

pada tegangan terbalik tertentu tanpa menjadi rusak.

Perbedaan antara diode bandangan (yang mempunyai

tegangan dadal terbalik diatas 6.2 V) dan diode Zener adalah

panjang kanal yang melebihi rerata jalur bebas dari elektron,

jadi ada tumbukan antara mereka. Perbedaan yang mudah

dilihat adalah keduanya mempunyai koefisien suhu yang

berbeda, diode bandangan berkoefisien positif, sedangkan

Zener berkoefisien negatif.

b. Dioda Cat's whisker

Ini adalah salah satu jenis diode kontak titik. Dioda cat's whisker

terdiri dari kawat logam tipis dan tajam yang ditekankan pada

kristal semikonduktor, biasanya galena atau sepotong batu

bara[5]. Kawatnya membentuk anode dan kristalnya membentuk

katode. Dioda Cat's whisker juga disebut diode kristal dan

digunakan pada penerima radio kristal.

c. Dioda arus tetap

Ini sebenarnya adalah sebuah JFET dengan kaki gerbangnya

disambungkan langsung ke kaki sumber, dan berfungsi seperti

pembatas arus dua saluran (analog dengan Zener yang

membatasi tegangan). Peranti ini mengizinkan arus untuk

mengalir hingga harga tertentu, dan lalu menahan arus untuk

tidak bertambah lebih lanjut.

d. Esaki atau diode terobosan

Dioda ini mempunyai karakteristik resistansi negatif pada

daerah operasinya yang disebabkan oleh quantum tunneling,

karenanya memungkinkan penguatan isyarat dan sirkuit

dwimantap sederhana. Dioda ini juga jenis yang paling tahan

terhadap radiasi radioaktif.

e. Dioda Gunn

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 9

Dioda ini mirip dengan diode terowongan karena dibuat dari

bahan seperti GaAs atau InP yang mempunyai daerah

resistansi negatif. Dengan panjar yang semestinya, domain

dipol terbentuk dan bergerak melalui dioda, memungkinkan

osilator gelombang mikro frekuensi tinggi dibuat.

5. Demodulasi radio

Penggunaan pertama diode adalah demodulasi dari isyarat radio

modulasi amplitudo (AM). Dioda menyearahkan isyarat AM frekuensi

radio, meninggalkan isyarat audio. Isyarat audio diambil dengan

menggunakan tapis elektronik sederhana dan dikuatkan.

6. Pengubahan daya

Penyearah dibuat dari dioda, dimana diode digunakan untuk

mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Contoh yang paling

banyak ditemui adalah pada rangkaian adaptor. Pada adaptor, diode

digunakan untuk menyearahkan arus bolak-balik menjadi arus searah.

Sedangkan contoh yang lain adalah alternator otomotif, dimana diode

mengubah AC menjadi DC dan memberikan performansi yang lebih

baik dari cincin komutator dari dinamo DC.

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 10

BAB II

DIODA ZENER

Dioda Zener adalah diode yang memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik

mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui

batas "tegangan tembus" (breakdown voltage) atau "tegangan Zener". Ini

berlainan dari diode biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah.

Dioda yang biasa tidak akan mengalirkan arus listrik untuk mengalir secara

berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di bawah tegangan rusaknya.

Jika melampaui batas tegangan operasional, diode biasa akan menjadi rusak

karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas. Namun proses ini

adalah reversibel jika dilakukan dalam batas kemampuan. Dalam kasus

pencatuan-maju (sesuai dengan arah gambar panah), diode ini akan

memberikan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0.6 Volt yang biasa untuk

diode silikon. Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis diode yang dipakai.

A. Simbol Dioda Zener

Gambar 7. Simbol Dioda Zener

B. Karakteristik Dioda Zener

Sebuah diode Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan diode

biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tegangan tembus

yang jauh dikurangi, disebut tegangan Zener. Sebuah diode Zener

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 11

memiliki p-n junction yang memiliki doping berat, yang memungkinkan

elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi material tipe-p ke dalam

pita konduksi material tipe-n. Sebuah diode Zener yang dicatu-balik akan

menunjukan perilaku tegangan tembus yang terkontrol dan akan

melewatkan arus listrik untuk menjaga tegangan jatuh supaya tetap pada

tegangan Zener. Sebagai contoh, sebuah diode Zener 3.2 Volt akan

menunjukan tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika diberi catu-balik. Namun,

karena arusnya terbatasi, sehingga diode Zener biasanya digunakan

untuk membangkitkan tegangan referensi, untuk menstabilisasi tegangan

aplikasi-aplikasi arus kecil, untuk melewatkan arus besar diperlukan

rangkaian pendukung IC atau beberapa transistor sebagai output.

Tegangan tembusnya dapat dikontrol secara tepat dalam proses doping.

Toleransi dalam 0.05% bisa dicapai walaupun toleransi yang paling biasa

adalah 5% dan 10%.

Efek ini ditemukan oleh seorang fisikawan Amerika, Clarence Melvin

Zener. Mekanisme lainnya yang menghasilkan efek yang sama adalah

efek avalanche, seperti di dalam diode avalanche. Kedua tipe diode ini

sebenarnya dibentuk melalui proses yang sama dan kedua efek

sebenarnya terjadi di kedua tipe diode ini. Dalam diode silikon, sampai

dengan 5.6 Volt, efek Zener adalah efek utama dan efek ini menunjukan

koefisiensi temperatur yang negatif. Di atas 5.6 Volt, efek avalanche

menjadi efek utama dan juga menunjukan sifat koefisien temperatur

positif.

Dalam diode Zener 5.6 Volt, kedua efek tersebut muncul bersamaan dan

kedua koefisien temperatur membatalkan satu sama lainnya. Sehingga,

diode 5.6 Volt menjadi pilihan utama di aplikasi temperatur yang sensitif.

Teknik-teknik manufaktur yang modern telah memungkinkan untuk

membuat diode-diode yang memiliki tegangan jauh lebih rendah dari 5.6

Volt dengan koefisien temperatur yang sangat kecil. Namun dengan

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 12

munculnya pemakai tegangan tinggi, koefisien temperatur muncul

dengan singkat pula.

Sebuah diode untuk 75 Volt memiliki koefisien panas yang 10 kali

lipatnya koefisien sebuah diode 12 Volt. Semua diode di pasaran dijual

dengan tanda tulisan atau kode voltase operasinya ditulis dipermukaan

kristal diode , biasanya dijual dinamakan diode Zener.

Dioda Zener digunakan secara luas dalam sirkuit elektronik. Fungsi

utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan. Pada saat

disambungkan secara parallel dengan sebuah sumber tegangan yang

berubah-ubah yang dipasang sehingga mencatu-balik, sebuah diode

Zener akan bertingkah seperti sebuah kortsleting (hubungan singkat)

saat tegangan mencapai tegangan tembus diode tersebut. Hasilnya,

tegangan akan dibatasi sampai ke sebuah angka yang telah ditetapkan

sebelumnya.

C. Regulator Tegangan dengan Mode Zener

Sebuah diode Zener juga digunakan seperti ini sebagai regulator

tegangan shunt (shunt berarti sambungan parallel, dan regulator

tegangan sebagai sebuah kelas sirkuit yang memberikan sumber

tegangan tetap.

D. Photo Transistor

Gambar 8. Photo Transistor

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 13

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.

Diode – diode lainnya

E. Tunnel Diode

Tunnel dioda dapat berpa Dioda Zener,

Gambar 9. Simbol dari dioda zener

Dioda Zener adalah diode yang memiliki karakteristik menyalurkan arus

listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan

melampaui batas "tegangan tembus" (breakdown voltage) atau

"tegangan Zener". Ini berlainan dari diode biasa yang hanya menyalurkan

arus listrik ke satu arah.

Dioda yang biasa tidak akan mengalirkan arus listrik untuk mengalir

secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di bawah tegangan

rusaknya. Jika melampaui batas tegangan operasional, diode biasa akan

menjadi rusak karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas.

Namun proses ini adalah reversibel jika dilakukan dalam batas

kemampuan. Dalam kasus pencatuan-maju (sesuai dengan arah gambar

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 14

panah), diode ini akan memberikan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar

0.6 Volt yang biasa untuk diode silikon. Tegangan jatuh ini tergantung

dari jenis diode yang dipakai.

Sebuah diode Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan diode

biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tegangan tembus

yang jauh dikurangi, disebut tegangan Zener. Sebuah diode Zener

memiliki p-n junction yang memiliki doping berat, yang memungkinkan

elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi material tipe-p ke dalam

pita konduksi material tipe-n. Sebuah diode Zener yang dicatu-balik akan

menunjukan perilaku tegangan tembus yang terkontrol dan akan

melewatkan arus listrik untuk menjaga tegangan jatuh supaya tetap pada

tegangan Zener. Sebagai contoh, sebuah diode Zener 3.2 Volt akan

menunjukan tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika diberi catu-balik. Namun,

karena arusnya terbatasi, sehingga diode Zener biasanya digunakan

untuk membangkitkan tegangan referensi, untuk menstabilisasi tegangan

aplikasi-aplikasi arus kecil, untuk melewatkan arus besar diperlukan

rangkaian pendukung IC atau beberapa transistor sebagai output.

Tegangan tembusnya dapat dikontrol secara tepat dalam proses doping.

Toleransi dalam 0.05% bisa dicapai walaupun toleransi yang paling biasa

adalah 5% dan 10%.

Efek ini ditemukan oleh seorang fisikawan Amerika, Clarence Melvin

Zener. Mekanisme lainnya yang menghasilkan efek yang sama adalah

efek avalanche, seperti di dalam diode avalanche. Kedua tipe diode ini

sebenarnya dibentuk melalui proses yang sama dan kedua efek

sebenarnya terjadi di kedua tipe diode ini. Dalam diode silikon, sampai

dengan 5.6 Volt, efek Zener adalah efek utama dan efek ini menunjukan

koefisiensi temperatur yang negatif. Di atas 5.6 Volt, efek avalanche

menjadi efek utama dan juga menunjukan sifat koefisien temperatur

positif.

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 15

Dalam diode Zener 5.6 Volt, kedua efek tersebut muncul bersamaan dan

kedua koefisien temperatur membatalkan satu sama lainnya. Sehingga,

diode 5.6 Volt menjadi pilihan utama di aplikasi temperatur yang sensitif.

Teknik-teknik manufaktur yang modern telah memungkinkan untuk

membuat diode-diode yang memiliki tegangan jauh lebih rendah dari 5.6

Volt dengan koefisien temperatur yang sangat kecil. Namun dengan

munculnya pemakai tegangan tinggi, koefisien temperatur muncul

dengan singkat pula. Sebuah diode untuk 75 Volt memiliki koefisien

panas yang 10 kali lipatnya koefisien sebuah diode 12 Volt.

Semua diode di pasaran dijual dengan tanda tulisan atau kode voltase

operasinya ditulis dipermukaan kristal diode , biasanya dijual dinamakan

diode Zener.

Pemakaian

Dioda Zener digunakan secara luas dalam sirkuit elektronik. Fungsi

utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan. Pada saat

disambungkan secara parallel dengan sebuah sumber tegangan yang

berubah-ubah yang dipasang sehingga mencatu-balik, sebuah diode

Zener akan bertingkah seperti sebuah kortsleting (hubungan singkat)

saat tegangan mencapai tegangan tembus diode tersebut. Hasilnya,

tegangan akan dibatasi sampai ke sebuah angka yang telah ditetapkan

sebelumnya.

220px

Sebuah diode Zener juga digunakan seperti ini sebagai regulator

tegangan shunt (shunt berarti sambungan parallel, dan regulator

tegangan sebagai sebuah kelas sirkuit yang memberikan sumber

tegangan tetap.

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 16

F. Varactor Diode dan jenis diode lainnya

Dioda Silikon Dan Germanium dioda adalah komponen semiconductor

yang paling sederhana, ia terdiri atas dua elektroda yaitu katoda dan

anoda.

Gambar 10. Symbol Dioda dan Zener

Ujung badan dioda biasanya diberi bertanda, berupa gelang atau berupa

titik, yang menandakan letak katoda.

Dioda hanya bisa dialiri arus DC searah saja, pada arah sebaliknya arus

DC tidak akan mengalir. Apabila dioda silicon dialiri arus AC ialah arus

listrik dari PLN, maka yang mangalir hanya satu arah saja sehingga arus

output dioda berupa arus DC.

Bila anoda diberi potensial positif dan katoda negatif, dikatakan dioda

diberi forward bias dan bila sebaliknya, dikatakan dioda diberi reverse

bias. Pada forward bias, perbedaan voltage antara katoda dan anoda

disebut threshold voltage atau knee voltage. Besar voltage ini tergantung

dari jenis diodanya,bisa 0.2V, 0.6V dan sebagainya.

Bila dioda diberi reverse bias (yang beda voltagenya tergantumg dari

tegangan catu) tegangan tersebut disebut tegangan terbalik. Tegangan

terbalik ini tidak boleh melampaui harga tertentu, harga ini disebut

breakdown voltage, misalnya dioda type 1N4001 sebesar 50V.

Dioda jenis germanium misalnya type 1N4148 atau 1N60 bila diberikan forward bias dapat meneruskan getaran frekuensi radio dan bila forward

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 17

bias dihilangkan, akan memblok getaran frekuensi radio tersebut. Adanya sifat ini, dioda jenis tersebut digunakan untuk switch.

G. LED

Suatu jenis dioda yang lain adalah Light Emiting Diode (LED) yang dapat mengeluarkan cahaya bila diberikan forward bias. Dioda jenis ini banyak digunakan sebagai indikator dan display. Misalnya dapat digunakan untuk seven segmen (display angka).

Gambar 11 Light Emiting Diode

H. Photodioda

Photodioda atau dioda foto mempunyai sifat yang berkebalikan dengan

LED yaitu akan menghasilkan arus listrik bila terkena cahaya. Besarnya

arus listrik tergantung dari besarnya cahaya yang masuk.

I. Dioda Varactor

DIoda kapasisansi Variabel yang disebut juga dioda varicap atau dioda

varactor. Sifat diode ini ialah bila dipasangkan menurut arah terbalik akan

berperan sebagai kondensator. Kapasitansinya tergantung pada

tegangan yang masuk. Diada jenis ini banyak digunakan pada modulator

FM dan juga pada VCO suatu PLL (Phase Lock Loop).

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 18

Gambar 12. Diode Varactor

J. Dioda Bridge

Dioda bridge adalah dioda silicon yang dirangkai menjadi suatu bridge dan

dikemas menjadi satu kesatuan komponen. Di pasaran terjual berbagai

bentuk dioda bridge dengan berbagai macam kapasitasnya. Ukuran dioda

bridge yang utama adalah voltage dan ampere maksimumnya. Dioda

bridge digunakan sebagai penyearah pada power supply.

Gambar 13. Diode Bridge

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 19

Fungsi dioda dalam rangkaian elektronik secara umum antara lain:

Pengaman

Penyearah

Voltage regulator

Modulator

Pengendali frekuensi

Indikator

Switch

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 20

BAB III

THYRISTOR, TRIAC DAN DIAC

A. Pendahuluan

Pada prinsipnya thyristor atau disebut juga dengan istilah SCR (Silicon

Controlled Rectifier) adalah suatu dioda yang dapat menghantar bila

diberikan arus gerbang (arus kemudi). Arus Gerbang ini hanya diberikan

sekejap saja sudah cukup dan thyristor akan terus menghantar walaupun

arus gerbang sudah tidak ada. Ini berbeda dengan transistor yang harus

diberi arus basis terus menerus.

Gambar 14. Thrystor, Diac dan Triac

Triac adalah thyristor yang bekerja untuk AC sedangkan diac akan menahan

arus kearah dua belah fihak, tetapi setelah tegangan melampaui suatu harga

tertentu, ia akan menghantar secara penuh.

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 21

B. Cara menguji Dioda Dengan Multimeter Analog

Forward Bias

Jika jarum ohmmeter menunjukkan angka atau hambatan tertentu

menunjukkan dioda dalam kondisi baik

Jika hambatannya 0 Ω menandakan dioda dalam kondisi short/ bocor

Jika hambatannya ∞ menandakan dioda dalam kondisi open/ putus

Reverse Bias

Jika jarum ohmmeter menunjukkan hambatan ∞ menandakan dioda dalam

kondisi baik

Jika hambatannya 0 Ω menandakan dioda dalam kondisi short/ bocor

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 22

Contoh aplikasi dioda

Penyearah arus dan pelipat tegangan

Cara kerja :

Pada saat phase mengayun + , D1 menghantar dan mengisi C1 hingga

setinggi Vmax. Pada saat phase mengayun –, C1 berhubungan seri

dengan sumber tegangan yang berphase + sehingga akan tertampung

tegangan setinggi 2x Vmax. Tegangan tersebut kemudian di searahkan

oleh D2 dan di filter oleh C2 maka pada output C2 akan timbul tegangan

2x Vmax.

Voltage Regulator

Dioda yang berfungsi sebagai voltage regulator adalah dioda zener. Pada

rangkaian ini, zener bekerja pada daerah breakdown, sehingga menghasilkan

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 23

tegangan output yang sama dengan tegangan zener atau Vout=Vz. Namun

rangkaian ini hanya bermanfaat jika arus beban tidak lebih dari 50mA.

Dioda sebagai pengaman (protector) dari kebalikan polaritas

Pada gambar diatas diode di fungsikan sebagai pengaman kebalikan

polaritas karena jika polaritas dari power supply terbalik, arus tidak mengalir

pada pesawat elektronika tersebut sehingga kerukan dapat dihindari.

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 24