Seperti pada postingan sebelumnya yang telah dijelaskan mengenai

pengertian dioda. Pada kesempatan kali ini kami akan menulas tentang jenis-jenis

dioda beserta fungsinya.

            Ada berbagai jenis dioda yang dibuat sesuai dengan fungsinya tanpa

meninggalkan karakteristik serta spesifikasinya, seperti dioda

penyearah(rectifier), dioda Emisi Cahaya (LED), dioda Zenner, dioda photo (Photo-

Dioda)dan Dioda Varactor.

  

1. DIODA PENYEARAH (RECTIFIER)

Dioda penyearah adalah jenis dioda yang terbuat dari bahan Silikon yang

berfungsi sebagai penyearah tegangan / arus dari arus bolak-balik (ac) ke arus

searah (dc) atau mengubah arus ac menjadi dc. Secara umum dioda ini

disimbolnya.

 

Kaki-kaki dioda yaitu kaki katoda ditandai dengan garis pada ujungnya

Gambar 1. dioda penyearah

2. DIODA ZENER 

Dioda Zener merupakan dioda junction P dan N yang terbuat dari bahan

dasar silikon. Dioda ini dikenal juga sebagai Voltage Regulation Diode yang bekerja

pada daerah reverse (kuadran III). Potensial dioda zener berkisar mulai 2,4 sampai

200 volt dengan disipasi daya dari ¼ hingga 50 watt.

Fenomena tegangan breakdown dioda ini menginspirasi pembuatan

komponen elektronika kerabat dioda yang bernama Zener. Tidak ada perbedaan

struktur dasar dari Zener dengan dioda. Dengan memberi jumlah doping yang lebih

banyak pada sambungan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin

cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan

ratusan volt, pada Zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di

datasheet ada Zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 2 volt, 5.6 volt dan

sebagainya. Fungsi dari komponen ini biasanya dipakai untuk pengamanan

rangkaian setelah tegangan Zener.

Gambar 2. dioda zener

Perhatikan rangkaian berikut, input tegangan akan yang masuk ke rangkaian

lain dan beban akan dibatasi oleh dioda zener. Jika input tegangan dibawah 5.6V,

dioda tidak menghantarkan arus sehingga arus akan mengalir ke rangkaian lain dan

beban. Jika input tegangan mencapai 5,6 V atau lebih maka dioda zener akan terjadi

brekadown dan arus akan mengalir melalui dioda, bukan ke rangkaian atau beban.

3. DIODA EMISI CAHAYA ( LIGHT EMITTING DIODE ) 

Dioda emisi cahaya atau dikenal dengan singkatan LED merupakan Solid

State Lamp yang merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan

optik, sehingga dikategorikan pada keluarga “Optoelectronic”. Sedangkan elektroda-

elektrodanya sama seperti dioda lainnya, yaitu anoda (+) dan Katoda (-).Ada tiga

kategori umum penggunaan LED, yaitu :

- Sebagai lampu indikator,

- Untuk transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam suatu jarak tertentu,

- Sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang terisolir secara total. Simbol,

  bangun fisiknya dan konstruksinya diperlihatkan pada gambar berikut.

Bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan LED adalah bahan Galium

Arsenida (GaAs) atau Galium Arsenida Phospida (GaAsP) atau juga Galium

Phospida (GaP), bahan-bahan ini memancarkan cahaya dengan warna yang

berbeda-beda. Bahan GaAs memancarkan cahaya infra-merah, Bahan GaAsP

memancarkan cahaya merah atau kuning, sedangkan bahan GaP memancarkan

cahaya merah atau hijau.

Seperti halnya piranti elektronik lainnya , LED mempunyai nilai besaran terbatas

dimana tegangan majunya dibedakan atas jenis warna 

TABEL LED DAN TEGANGANYA

Warna Tegangan Maju

 MerahOrangeKuningHijau

Gambar 3. dioda LED

Sedangkan besar arus maju suatu LED standard adalah sekitar 20 mA. Karena

dapat mengeluarkan cahaya, maka pengujian LED ini mudah, cukup dengan

menggabungkan dengan sumber tegangan dc kecil saja atau dengan ohmmeter

dengan polaritas yang sesuai dengan elektrodanya.

LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang bervariasi sehingga

menghasilkan warna sebagai berikut:

* Aluminium Gallium Arsenide (AlGaAs) – merah dan inframerah

* Gallium Aluminium Phosphide – hijau

* Gallium Arsenide/Phosphide (GaAsP) – merah, oranye-merah, oranye, dan kuning

* Gallium Nitride (GaN) – hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan biru

* Gallium Phosphide (GaP) – merah, kuning, dan hijau

* Zinc Selenide (ZnSe) – biru

* Indium Gallium Nitride (InGaN) – hijau kebiruan dan biru

* Indium Gallium Aluminium Phosphide – oranye-merah, oranye, kuning, dan hijau

* Silicon Carbide (SiC) – biru

* Diamond (C) – ultraviolet

* Silicon (Si) – biru (dalam pengembangan)

* Sapphire (Al2O3) – biru

LED biru dan putih

LED biru pertama kali dan bisa dikomersialkan menggunakan substrat galium nitrida.

LED ini ditemukan oleh Shuji Nakamura tahun 1993 sewaktu berkarir diNichia

Corporation di Jepang.

LED ini kemudian populer di penghujung tahun 90-an. LED biru ini dapat

dikombinasikan ke LED merah dan hijau yang telah ada sebelumnya untuk

menciptakan cahaya putih.

4. DIODA CAHAYA ( PHOTO-DIODE)

Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya arus bocor saja

yang melewatinya. Dalam keadaan gelap, arus yang mengalir sekitar 10 A untuk

dioda cahaya dengan bahan dasar germanium dan 1A untuk bahan silikon. Kuat

cahaya dan temperature keliling dapat menaikkan arus bocor tersebut karena dapat

mengubah nilai resistansinya dimana semakin kuat cahaya yang menyinari semakin

kecil nilai resistansi dioda cahaya tersebut. Penggunaan dioda cahaya diantaranya

adalah sebagai sensor dalam pembacaan pita data berlubang (Punch

Tape), dimana pita berlubang tersebut terletak diantara sumber cahaya dan dioda

cahaya. Jika setiap lubang pita itu melewati antara tadi, maka cahaya yang

memasuki lubang tersebut akan diterima oleh dioda cahaya dan diubah dalam

bentuk signal listrik. Sedangkan penggunaan lainnya adalah dalam alat pengukur

kuat cahaya (Lux-Meter), dimana dalam keadaan gelap resistansi dioda cahaya ini

tinggi sedangkan jika disinari cahaya akan berubah rendah. Selain itu banyak juga

dioda cahaya ini digunakan sebagai sensor sistem pengaman (security) misal

dalam penggunaan alarm.

Gambar 4. dioda foto.

5. DIODA VARACTOR

Dioda Varactor disebut juga sebagai dioda kapasitas yang sifatnya

mempunyai kapasitas yang berubah-ubah jika diberikan tegangan. Dioda ini bekerja

didaerah reverse mirip dioda Zener. Bahan dasar pembuatan dioda varactor ini

adalah silikon dimana dioda ini sifat kapasitansinya tergantung pada tegangan yang

diberikan padanya. Jika tegangan tegangannya semakin naik, kapasitasnya akan

turun. Dioda varikap banyak digunakan pada pesawat penerima radio dan televisi di

bagian pengaturan suara (Audio). 

Gambar 5. dioda varactor

6. DIODA SCHOTTKY (SCR)

            DIODA 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.

Gambar 6. dioda schottky.

Pada gambar diatas terlihat SCR dengan anoda pada kaki yang berulir, Gerbang

gate pada kaki yang pendek, sedangkan katoda pada kaki yang panjang.

Dioda germanium mempunyai katakteristik atau sifat diantaranya :

1. Bentuk fisiknya kecil2. Digunakan untuk rangkaian yg power outputnya besar3. Tahan terhadap tegangan tinggi max 500 volt4. Tahan terhadap arus besar max 10 ampere5. Tegangan yg hilang hanya 0,7 volt saja.

Dioda silikon mempunyai karakteristik atau sifat sbb :

1. Bentuk fisiknya kecil2. Sering di pakai dalam rangkaian adaptor sebagai perata arus, dapat juga digunakan

sebagai saklar elektronik3. Tahan terhadap arus besar max sekitar 150 ampere4. Tahan terhadap tegangan tinggi max 1000 volt

Dioda silenium mempunyai karakteristik sbb :

1. Bentuk fisiknya besar2. sering kali di pakai sebagai penyearah arus pada sepeda motor yg menggunakan accu3. Tidak tahan pada tegangan tunggi. hanya tahan pada tegangan menengah sekitar max

30 volt saja4. Tidak tahan terhadap arus yg besar . hanya tahan pada arus max 0,5 ampere5. Tegangan yg hilang 1 volt

Dioda zener mempunyai karakteristik sebagai berikut :

1. Bentuknya kecil2. Sering digunakan sebagai catu daya , stabilisator tegangan dan lain sebagainya3. Tahan pada tegangan max 0,7 sampai 11 volt4. Hanya tahan pada arus kecil max sekitar 1 miliampere sampai 50 mili ampere5. Tegangan yg hilang pada suatu penghantar hampir tidak ada

Dioda cahaya atau LED mempunyai karaktetistik sebagai berikut :

1. bentuk fisiknya tidak besar2. Jika mendapat tegangan oanjar maju , dioda akan mengemisi cahaya3. Hanya tahan pada tegangan panjar maju max 1,5 sampai 2 volt4. Hanya tahan pada arus kecil max 20 ampere5. Tegangan yg hilang hampir tidak ada

Dioda ialah jenis VACUUM tube yang memiliki dua buah elektroda. Dioda tabung pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904. Struktur dan skema dari dioda, plate diletakkan dalam posisi mengelilingi katoda sedangkan heater disisipkan di dalam katoda. Elektron pada katoda yang dipanaskan oleh heater akan bergerak dari katoda menuju plate.     Untuk dapat memahami bagaimana cara kerja dioda kita dapat meninjau 3 situasi sebagai berikut ini yaitu :1. Dioda diberi tegangan nol2. Dioda diberi tegangan negative3. Dioda diberi tegangan positiveDioda Diberi Tegangan Nol       Ketika dioda diberi tegangan nol maka tidak ada medan listrik yang menarik elektron dari katoda. Elektron yang mengalami pemanasan pada katoda hanya mampu melompat sampai pada posisi yang tidak begitu jauh dari katoda dan membentuk muatan ruang (Space Charge). Tidak mampunya elektron melompat menuju katoda disebabkan karena energi yang diberikan pada elektron melalui pemanasan oleh heater belum cukup untuk menggerakkan elektron menjangkau plate.Dioda Diberi Tegangan Negative      Ketika dioda diberi tegangan negatif maka potensial negatif yang ada pada plate akan menolak elektron yang sudah membentuk muatan ruang sehingga elektron tersebut tidak akan dapat menjangkau plate sebaliknya akan terdorong kembali ke katoda, sehingga tidak akan ada arus yang mengalir. Dioda Diberi Tegangan PositiveKetika dioda diberi tegangan positif maka potensial positif yang ada pada plate akan menarik elektron yang baru saja terlepas dari katoda oleh karena emisi thermionic, pada situasi inilah arus listrik baru akan terjadi. Seberapa besar arus listrik yang akan mengalir tergantung daripada besarnya tegangan positif yang dikenakan pada plate. Semakin besar tegangan plate akan semakin besar pula arus listrik yang akan mengalir.      Oleh karena sifat dioda yang seperti ini yaitu hanya dapat

mengalirkan arus listrik pada situasi tegangan tertentu saja, maka dioda dapat digunakan sebagai penyearah arus listrik (rectifier). Pada kenyataannya memang dioda banyak digunakan sebagai penyearah tegangan AC menjadi tegangan DC.KARAKTERISTIK DIODA      Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu.     Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam rangkaian elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam rangkaian dioda, diantaranya : penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier).      Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensional dimana arus mudah mengalir dari sisi P ke sisi N. Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain :

Dioda germanium Dioda silikon Dioda selenium Dioda zener Dioda cahaya (LED)

     Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias

positif, dengan arti kata 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 menggunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.Sebaliknya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.Tentu jawabannya adalah 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 di atas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt di atas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (depletion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.3 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.

ZENERPhenomena tegangan breakdown dioda ini mengilhami pembuatan komponen elektronika lainnya yang dinamakan zener. Sebenarnya tidak ada perbedaan struktur dasar dari zener, melainkan mirip dengan dioda. Tetapi dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt, pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di datasheet ada zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 1.5 volt, 3.5 volt dan sebagainya.

Ini adalah karakteristik zener yang unik. Jika dioda bekerja pada bias maju maka zener biasanya berguna pada bias negatif (reverse bias).

LEDLED adalah singkatan dari Light Emitting 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 mendapatkan emisi cahaya pada

semikonduktor, doping yang dipakai adalah gallium, arsenic dan phosphorus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang ada adalah warna merah, kuning dan hijau. LED berwarna biru sangat langka. 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.LED terbuat dari berbagai material setengah penghantar campuran seperti misalnya gallium arsenida fosfida (GaAsP), gallium fosfida (GaP), dan gallium aluminium arsenida (GaAsP). Karakteristiknya yaitu kalau diberi panjaran maju, pertemuannya mengeluarkan cahaya dan warna cahaya bergantung pada jenis dan kadar material pertemuan. Ketandasan cahaya berbanding lurus dengan arus maju yang mengalirinya. Dalam kondisi menghantar, tegangan maju pada LED merah adalah 1,6 sampai 2,2 volt, LED kuning 2,4 volt, LED hijau 2,7 volt. Sedangkan tegangan terbaik maksimum yang dibolehkan pada LED merah adalah 3 volt, LED kuning 5 volt, LED hijau 5 volt.LED mengkonsumsi arus sangat kecil, awet dan kecil bentuknya (tidak makan tempat), selain itu terdapat keistimewaan tersendiri dari LED itu sendiri yaitu dapat memancarkan cahaya serta tidak memancarkan sinar infra merah (terkecuali yang memang sengaja dibuat seperti itu).Cara pengoperasian LED yaitu :Selalu diperlukan perlawanan deretan R bagi LED guna membatasi kuat arus dan dalam arus bolak balik harus ditambahkan dioda penyearah. 

APLIKASIDioda banyak diaplikasikan pada rangkaian penyearah arus (rectifier) power suplai atau konverter AC ke DC. Di pasar banyak ditemukan dioda seperti 1N4001, 1N4007 dan lain-lain. Masing-masing tipe berbeda tergantung dari arus maksimum dan juga tegangan breakdown-nya. Zener banyak digunakan untuk aplikasi regulator tegangan (voltage

regulator). Zener yang ada dipasaran tentu saja banyak jenisnya tergantung dari tegangan breakdown-nya. Di dalam datasheet biasanya spesifikasi ini disebut Vz (zener voltage) lengkap dengan toleransinya, dan juga kemampuan dissipasi daya.