AHMAD FAIZAL, ST, MTTeknik Elektro UIN SUSKA RIAU

*Cara kerja dioda.Kurva karakteristik.Dioda ideal dan non ideal.

*

*

*

*

*

*

Menurut bahan semikonduktor ada 2 jenis dioda Dioda SilikonDioda Germanium

Dioda dengan bias MajuDioda dengan bias Negatif

Grafik Arus DiodaSimbol Dioda ZenerKarakteristik unik zener bekerja pada bias negatif

Jenis Dioda dan penggunaannyaDioda Silikon untuk penyearah arus, pengaman tegangan kejut. IN4001,IN4007,IN5404Dioda Zener untuk mengatur tegangan zener 6,2 volt , zener 3,2 voltDioda Bridge untuk penyearah gelombang penuh pada rangkaian catu daya. B40C800, Kiprox pada kendaraan bermotorLED (Light Emitting Dioda) sebagai lampu indikator.*konsumsi arus rendah 5mA,long life time (1,5 3 V)

Garis beban. Dari gambar, dengan menggunakan hukum tegangan Kirchoff (Kirchoff's Voltage Law / KVL), diperoleh :

v =vi - iRL

dengan RL adalah tahanan beban.

Karena ada dua variabel yang belum diketahui nilainya, yaitu v dan i, diperlukan satu petunjuk lagi, yaitu karakteristik dioda.

Garis Beban melewati titik i = 0. Titik potong v adalah v =vi

Dan v = 0. Titik potong adalah i =vi /RL

Gambar Kurva Karakteristik DinamisHubungan arus terhadap tegangan masukan vi bervariasi disebut karakteristik dinamis. Lereng garis beban adalah tetap karena resistans beban RL tetap

Gambar Karakteristik TransferKurva yang menunjukkan hubungan antara tegangan keluaran vo dengan tegangan masukan v i untuk rangkaian apapun, dinamakan karakteristik transfer atau karakteristik transmisi.

Karena untuk rangkaian dioda di atas vo= iRL, maka kurva transfer-nya sama dengan karakteristik dinamis.

Model Dioda Potongan LinierON jika dioda diberi prasikap maju (V>Vy ), resistans Rf sangat kecilOFF jika dioda diberi prasikap balik (V < Vy), resistans Rf sangat besar

Gelombang SinusV= Vp Sin t= Vp Sin Nilai Puncak = Vp Nilai Puncak ke Puncak Vpp = 2 VpNilai akar rata-rata kuadrat (Rms) VefektifVrms=0,707 VpTegangan jala-jala PLN120 Vac Untuk pendekatan dioda stabilVrms=115 V V = V rms/0,707Vdc= Vpuncak /TL = 0,318 Vp=Batas kemampuan arus dioda IN 4001 Idc (max)= Io= 1A (arus max yang melalui dioda) frekuensi keluaran=frekuensi masukan

Pada saat masukan berharga negatif maka salah satu dari diodeakan dalam keadaan panjar maju sehingga memberikankeluaran positif. Pengaruh sambungan tengah (Center Tap) pada lilitan skunderVo (puncak)= 0,5 V2 puncakTegangan rata-rata (V dc)Vdc= 2 Vo puncak/TL = 2 0,318 Vo puncak = 0,636 Vo puncakI dc = Vdc/RL I dioda = 0,5 Idc beban/keluaran

Penyearah gelombang penuh model jembatan memerlukan empat buah diode. Dua diode akan berkondusi saat isyarat positif dan dua diode akan berkonduksi saat isyarat negatif. Untuk model penyearah jembatan ini kita tidak memerlukan transformator yang memiliki center-tap.Tegangan keluaran puncak Vop=V2p = Vrms/ 0,707Tegangan rata-rata VdcVdc=2 Vop/TL =2Vdc/TL Vdc=0,636 VopArus dc bebanIdc= Vdc/RL Arus dc dioda I dc= 0,5 Id beban

Dioda Zener : dioda yang dirancang untuk bekerja dalam daerah tegangan zener (tegangan rusak). Digunakan untuk menghasilkan tegangan keluaran yang stabil. Simbol :

Karakteristik I V dioda zenerDalam keadaan operasi, dioda zener dapat dilalui arus mulai dari 0,1 Iz sampai dengan Iz (batas maksimum arus yang diperkenankan) Daya maksimum yang diperbolehkan : Pz = Vz Iz

- Iz- Vz0,1 IzIzVzVzTegangan majuTegangan mundur(a)(b)Variasi arus operasiDioda zener

Agar arus yang melalui dioda zener tidak melebihi harga Iz yang diperbolehkan, maka dipasang R seri dengan dioda. Nilai hambatan R :

VRADBCEFBebanRsiiziLVinVout= Vz+-

ABCDEJawab:iL = VL /RL = 8,2/9 = 0,911 A

Jadi :

F VL VZ Vb VR iL iL i RS iZ + -Dioda zener memiliki tegangan rusak = 8,2 V untuk arus mundur 75 mA < iZ

*Contoh soal :Penggunaan dioda zener sebagai shunt regulator

Sebuah dioda zener mempunyai spesifikasi: VZ = 6,8 V pada IZ = 5 mA, rZ = 20 dan IZK = 0,2 mA. Tegangan sumber V+ = 10 V dengan penyimpangan 1 V. Carilah:VO jika tidak ada beban dan V+ pada harga nominalPerubahan harga VO jika ada perubahan 1 V pada V+. (VO/V+ disebut line regulation)Perubahan pada VO jika terhubung pada beban RL yang menghasilkan arus IL= 1 mA. (VO/IL disebut load regulation)Harga VO jika RL= 2 kHarga VO jika RL= 0,5 kHarga RL minimum agar dioda masih bekerja di daerah breakdown.

*Gambar 23. (a) rangkaian contoh soal 7. (b) rangkaian dengan rangkaian pengganti dioda zener.

*Jawab:Tentukan harga VZ0 dari dioda zener.VZ = VZ0 + rzIZVZ0 = 6,8V 20 x 5mA = 6,7 V

a. Tanpa beban:

*b. Untuk perubahan 1V pada V+, perubahan pada tegangan keluaran: Line regulation = 38,5 mV

c. Terhubung dengan beban RL yang menarik arus IL = 1 mA, arus pada zener menurun 1 mA.

*d. Ketika dihubungkan dengan beban 2 k Perhitungan ini hanya pendekatan, karena tidak mengabaikan perubahan arus I. untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat dapat menggunakan rangkaian pengganti pada gambar 23(b).Analisis ini menghasilkan VO = 70 mV

*e. Untuk RL = 0,5 kHal ini tidak mungkin karena arus I yang melalui R hanya 6,4 mA (V+ =10 V), akibatnya zener cut off. Maka tegangan VO akan ditentukan dengan menggunakan pembagian tegangan antara R dan RL.Tegangan ini lebih kecil dari tegangan breakdown, artinya dioda tidak bekerja pada daerah breakdown

*f. Agar zener tetap bekerja pada daerah breakdown.

Dioda Pemancar Cahaya (Light Emitting Diode, disingkat LED) : dioda yang mengubah energi listrik menjadi energi cahaya yang memiliki jangkauan panjang gelombang mulai 550 nm (hijau) sampai 1300 nm (inframerah) Simbol :

Dioda Foto : dioda yang menyerap cahaya sehingga meningkatkan konduktivitasnya. Dioda foto digunakan sebagai pencacah cepat yang menghasilkan pulsa arus ketika cahaya diberi gangguan. Simbol :

KeteranganRangkaian gelRangkaian gel penuhRangkaian JembatanJumlah dioda124Puncak tegangan keluaran (Vo puncak)V2 puncak0,5 V2 puncakV2 puncak

Tegangan keluaran dc (Vdc)0, 318 Vo puncak0, 636 V2 puncak0, 318 Vo puncak0, 636 Vo puncakArus dioda dcI dc (beban)0,5 I dc (beban)0,5 I dc (beban)Frekuensi riakf in2 f in2 f inTegangan keluaran dc (Vdc)0,45 V2 rms0,318 Vop0,318 V2p0,45 V2 rms0,318 V2p0,318 V2 rms/0,7170,9 V2 rms

*Diode ideal dimana Vk = 0 dan rB = 0, diode ideal berfungsi sebagai saklar.Diode praktis dimana Vk 0 dan rB = 0.Diode praktis dimana Vk 0 dan rB 0.

*Pada rangkaian dibawah ini diketahui Vk= 0,7 V dan rB = 20 . Berapa mA arus yang mengalir melalui diode ?.

*

*

*

*Pada rangkaian pada contoh 1 diatas, jika baterai 10 Volt diganti dengan sumber tegangan ac dengan tegangan maksimum ( puncak ) sebesar 10 V, tentukanlah besarnya tegangan output yang terjadi pada tahanan 1 K dan arus yang mengalir.

*

*

*

**