125

DIODA

5.1 Pendahuluan

Gambar 5.1. Jenis material.

Gambar 5.2. Tahanan dari masing-

masing jenis material.

Gambar 5.3. Berbagai jenis dioda.

Secara mendasar semua material

dapat dikelompokan ke dalam 3 (tiga)

bagian seperti yang terlihat pada

gambar 5.1 di samping ini, yaitu:

1. Konduktor

2. Isolator

3. Semikonduktor

Pada umumnya konduktor

memiliki tahanan yang bernilai antara

710 hingga 810 dan

semikonduktor memiliki tahanan yang

bernilai antara 310 hingga 3103

serta isolator memiliki tahanan yang

bernilai antara 410 hingga 1410

seperti yang terlihat pada gambar 5.2 di

samping ini. Nilai tahanan pada

konduktor tersebut akan meningkat

sesuai dengan terjadinya peningkatan

temperatur dan untuk isolator

tahanannya cenderung bernilai konstan

terhadap rentang temperatur tertentu,

namun untuk semikonduktor nilai

tahanannya akan menurun sesuai

dengan terjadinya peningkatan

temperatur.

Pada dasarnya komponen

semikonduktor yang paling sederhana

126

adalah dioda. Dioda seperti yang terlihat pada gambar 5.3 tersebut awalnya dibuat

dari germanium karena germanium dapat digunakan dengan mudah untuk

memurnikan bahan dasar, namun dioda yang terbuat dari germanium tersebut

menjadi mudah rusak bila suhu meningkat dan akhirnya digunakan silikon

(silicon) sebagai pengganti germanium untuk membuat sebuah dioda. Dioda-

dioda yang terbuat dari silikon tersebut kini dapat diperoleh dengan mudah di

pasaran dan bahkan dioda-dioda yang terbuat dari silikon tersebut telah

menggantikan dioda-dioda yang awalnya terbuat dari germanium.

Pada prinsipnya dioda merupakan sebuah komponen yang terdiri atas 2 (dua)

jenis semikonduktor yang disambung dan sering disebut dengan dioda

persambungan (junction diode). 2 (dua) jenis semikonduktor yang membentuk

dioda tersebut adalah tipe P dan tipe N. Tipe P merupakan jenis semikonduktor

yang memiliki banyak muatan positif dan tipe N merupakan jenis semikonduktor

yang memiliki banyak muatan negatif. Kedua jenis semikonduktor tersebut

dipisahkan oleh sebuah persambungan yang disebut dengan junction. Daerah P

yang memiliki banyak muatan positif tersebut dinyatakan sebagai anoda (anode)

dan daerah N yang memiliki banyak muatan negatif dinyatakan sebagai katoda

(cathode).

5.1.1 Simbol

(a)

(b)

Gambar 5.4. (a) dan (b) Simbol dioda.

Secara sederhana dioda yang

umum digunakan (general purpose)

disimbolkan seperti yang terlihat pada

gambar 5.4 di samping ini. Simbol

dioda tersebut merupakan simbol dioda

yang umum digunakan sebagai

penyearah (rectifier diode) pada

rangkaian elektronika yang

membutuhkannya seperti catu daya

(power supply), penapis (filter) dan

sistem kontrol (control system).

127

5.1.2 Konstruksi

Gambar 5.5. Konstruksi diode (diode

construction).

Pada prinsipnya sebuah dioda

seperti yang terlihat pada gambar 5.5 di

samping ini dibentuk dari bahan

semikonduktor yang telah digabung

dengan unsur lain. Penggabungan

semikonduktor dengan unsur lain

tersebut bertujuan untuk menghasilkan

semikonduktor tipe P dan semikondukt-

or tipe N. Semikonduktor tipe P dan N tersebut akhirnya menjadi semikonduktor

yang tidak murni atau disebut juga dengan impuritas (impurity).

Bahan semikonduktor yang umum digunakan untuk membuat dioda adalah

silikon (silicon). Bahan silikon (silicon) tersebut digabung (doped) dengan unsur

yang memiliki 5 elektron valensi seperti posfor (phosphorus) untuk membentuk

semikonduktor tipe N, (elemen dengan 5 elektron valensi disebut dengan

pentavalent), sedangkan untuk mendapatkan semikonduktor tipe P maka bahan

semikonduktor tersebut digabung (doped) dengan unsur yang memiliki 3 (tiga)

elektron valensi seperti boron (B), (elemen dengan 3 elektron valensi disebut

dengan trivalent).

5.2 Rangkaian Dioda

Gambar 5.6. Rangkaian dioda.

Pada dasarnya rangkaian dioda

dapat dikelompokan ke dalam 2

(bagian) seperti yang terlihat pada

gambar 5.6 di samping ini, yaitu:

1. Prategangan maju

(forward bias).

2. Prategangan balik

(reverse bias).

128

5.2.1 Prategangan Maju (Forward Bias)

Gambar 5.7. Rangkaian prategangan

maju (forward bias) pada dioda.

Gambar 5.8. Rangkaian prategangan

maju (forward bias) membuat dioda

menjadi konduktif.

Pada prinsipnya untuk membuat

rangkaian prategangan maju dari

sebuah dioda dibutuhkan sebuah

sumber tegangan dc (direct current).

Tegangan dc tersebut memiliki

polaritas yang permanen sehingga dapat

disesuaikan dengan daerah P dan

daerah N pada dioda dengan mudah.

Dioda tersebut dihubungkan sesuai

dengan polaritas tegangan dc (direct

current), yaitu sisi positif pada

tegangan berhubungan dengan daerah P

pada dioda dan sisi negatif pada

tegangan berhubungan dengan daerah

N pada dioda. Hubungan antara dioda

dan tegangan dc (direct current)

tersebut dinyatakan sebagai rangkaian

prategangan maju (forward bias) pada

dioda dan tegangan yang melintasi

dioda dinyatakan sebagai tegangan

maju (forward voltage) serta

disimbolkan dengan ForwardV .

Rangkaian prategangan maju

(forward bias) pada dioda seperti yang

terlihat pada gambar 5.7 tersebut akan

memberikan energi yang cukup besar

kepada elektron untuk dapat bergerak

bebas melewati potensial barrier

(barrier potential) pada daerah kekoso-

129

Gambar 5.9. Tegangan maju (forward voltage) harus melebihi potensial barrier

(barrier potential) sebesar 0,7 volt (silicon) untuk membuat dioda dapat

menghantarkan arus listrik.

ngan (depletion region) hingga menuju daerah P hingga akhirnya elektron-

elektron tersebut dapat mengisi lubang-lubang (holes) pada daerah P tersebut pada

jalur valensi. Potensial barrier merupakan suatu tahanan internal dari dioda yang

berada di antara semikonduktor tipe P dan semikonduktor tipe N (depletion

region). Rangkaian prategangan maju (forward bias) tersebut telah membuat arus

listrik dapat mengalir pada dioda sehingga dioda menjadi konduktif seperti yang

terlihat pada gambar 5.8..

Pada dasarnya ada 2 (dua) syarat yang harus dipenuhi untuk membuat suatu

rangkaian prategangan maju (forward bias) dari sebuah dioda, yaitu:

1. Polaritas sumber tegangan maju (forward voltage) harus sesuai dengan

daerah dioda.

2. Nilai tegangan maju (forward voltage) harus lebih besar daripada potensial

barrier (barrier potential) seperti yang terlihat pada gambar 5.9 di atas.

Polaritas sumber tegangan maju (forward voltage) bila tidak sesuai dengan

130

daerah pada dioda, yaitu polaritas tegangan positif berhubungan dengan daerah P

pada dioda serta polaritas tegangan negatif berhubungan dengan daerah N, maka

arus listrik tidak dapat mengalir melintasi dioda tersebut. Polaritas sumber

tegangan maju (forward voltage) yang sudah sesuai dengan daerah dioda tidak

akan berhasil bila nilai tegangan maju (forward voltage) tidak melebihi potensial

barrier (barrier potential, umumnya potensial barrier (barrier potential) tersebut

bernilai 0,7 volt untuk silikon (silicon) dan 0,3 volt untuk germanium.

Peristiwa mengalirnya elektron dari daerah N menuju daerah kekosongan

(depletion region) serta lubang-lubang (holes) dari daerah P menuju daerah

kekosongan (depletion region) akan menyebabkan daerah kekosongan (depletion

region) tersebut menjadi sempit. Pergerakan eleckron dari daerah N menuju

daerah kekosongan (depletion region) akan membuat ion positif berkurang dan

jumlah ion positif tersebut sesuai dengan jumlah elektron yang bergerak menuju

daerah kekosongan (depletion region), begitu juga lubang-lubang (holes) yang

mengalir dari daerah P menuju daerah kekosongan (depletion region) akan

membuat ion negatif berkurang dan jumlah ion negatif tersebut sesuai dengan

jumlah lubang-lubang (holes) yang bergerak menuju daerah kekosongan

(depletion region). Berkurangnya ion positif dan negatif tersebut akan mengurangi

luas daerah kekosongan (depletion layer) hingga akhirnya daerah kekosongan

(depletion region) menjadi sempit.

5.2.2 Prategangan Balik (Reverse Bias)

Gambar 5.10. Rangkaian prategangan

balik (reverse bias) pada dioda.

Pada prinsipnya rangkaian

prategangan balik pada suatu dioda atau

yang disebut juga dengan reverse bias

membuat dioda tersebut menjadi tidak

dapat menghantarkan arus listrik.

Rangkaian prategangan balik (reverse

bias) tersebut disusun dengan arah yang

berlawanan dengan rangkaian

prategangan maju (forward bias), yaitu

131

(a)

(b)

Gambar 5.11. (a) dan (b). Pada

prategangan balik (reverse bias) dioda

tidak konduktif.

polaritas positif pada tegangan sumber

dihubungkan dengan daerah N pada

dioda serta polaritas negatif pada

tegangan sumber dihubungkan dengan

daerah P pada dioda. Hubungan

tersebut dinyatakan sebagai rangkaian

prategangan balik (reverse bias) dan

tegangan sumber disebut dengan

tegangan balik (reverse voltage).

Pada prinsipnya rangkaian

prategangan balik (reverse bias)

membuat elektron-elektron yang berada

di daerah N pada dioda akan ditarik

oleh muatan positif pada sumber

tegangan balik (reverse voltage) serta

lubang-lubang (holes) yang berada di

daerah P pada dioda juga akan ditarik

oleh muatan-muatan negatif pada sum-

Gambar 5.12. Dioda tidak dapat menahan tegangan balik (reverse voltage) bila

sudah mencapai tegangan balik maksimum (breakdown voltage).

132

-ber tegangan balik (reverse voltage). Elektron-elektron dan lubang-lubang (holes)

yang ditarik tersebut membuat daerah di antara daerah N dan daerah P semakin

luas dan daerah tersebut adalah daerah kekosongan (depletion region). Pada

daerah kekosongan (depletion region) terbentuk sebuah medan listrik yang

disebabkan oleh elektron-elektron pada daerah N dan lubang-lubang pada daerah

P yang menjauh dari daerah kekosongan (depletion region) sehingga daerah

kekosongan (depletion layer) dan elektron-elektron pada daerah N serta lubang-

lubang (holes) pada daerah P membentuk sebuah kapasitor. Medan listrik yang

ditimbulkan tersebut akan membesar hingga bernilai sama dengan tegangan balik

(reverse voltage).

Medan listrik pada daerah kekosongan (depletion region) tersebut masih

dapat dikatakan aman bila tidak melebih tegangan balik maksimum dioda.

Tegangan maksimum dioda tersebut dinyatakan sebagai breakdown voltage. Bila

medan listrik pada daerah kekosongan (depletion region) sudah mencapai

breakdown voltage maka area daerah kekosongan (depletion region) tersebut akan

semakin luas hingga akhirnya menyebabkan dioda tidak dapat digunakan kembali.

5.3 Parameter Dioda

Gambar 5.13. Beberapa parameter pada

dioda.

Pada dasarnya dioda memiliki 10

(sepuluh) parameter untuk menjelaskan

karakterisik dioda tersebut seperti yang

terlihat pada gambar 5.13 di samping

ini, yaitu:

1. Tegangan maju (forward voltage).

2. Arus maju (forward current).

3. Tegangan balik (reverse current).

4. Arus balik (reverse current).

5. Tegangan kerusakan (breakdown

voltage).

6. Pembuangan daya (power

dissipation).

133

7. Temperatur operasi (operating temperature).

8. Kapasitansi (capacitance).

9. Waktu pemulihan maju (forward recovery time).

10. Waktu pemulihan balik (reverse recovery time).

5.3.1 Tegangan Maju (Forward Voltage)

Pada prinsipnya tegangan maju atau yang disebut juga dengan forward

voltage merupakan sumber tegangan yang digunakan pada rangkaian prategangan

maju (forward bias) dari sebuah dioda. Tegangan maju (forward voltage) tersebut

merupakan tegangan dc (direct current) yang melintas anoda (anode) dan katoda

(cathode) pada dioda sesuai dengan polaritas tegangan maju (forward voltage)

tersebut. Secara matematis tegangan maju (forward voltage) disimbolkan dengan

FV

5.3.2 Arus Maju (Forward Current)

Pada prinsipnya arus maju atau yang disebut juga dengan forward current

merupakan arus yang mengalir dan melintasi dioda saat dioda tersebut berada di

dalam rangkaian prategangan maju (forward bias). Arus maju (forward current)

tersebut dapat mengalir karena letak polaritas sumber tegangan (forward voltage)

yang sesuai dengan daerah pada dioda, yaitu letak polaritas positif sumber

tegangan (forward voltage) berhubungan dengan daerah P pada dioda serta letak

polaritas negatif sumber tegangan (forward voltage) berhubungan dengan daerah

N pada dioda, sehingga elektron-elektron yang terdapat pada polaritas negatif

sumber tegangan tersebut (forward voltage) mendorong elektron-elektron yang

ada di daerah N pada dioda. Elektron-elektron yang didorong tersebut akhirnya

melintasi dioda dari daerah N menuju daerah kekosongan (depletion region)

hingga akhirnya menuju daerah P dan polaritas positif sumber tegangan (forward

voltage). Peristiwa yang telah diuraikan tersebut berlangsung secara terus menerus

hingga sumber tegangan (forward voltage) menjadi lebih kecil daripada potensial

barrier (barrier potential). Arus maju tersebut merupakan arus searah (direct

134

current) dan secara matematis arus maju (forward current) disimbolkan dengan

FI .

5.3.3 Tegangan Balik (Reverse Voltage)

Pada prinsipnya tegangan balik atau yang disebut juga dengan reverse

voltage merupakan sumber tegangan yang digunakan pada rangkaian prategangan

balik (reverse bias). Tegangan balik (reverse bias) tersebut diletakan berlawanan

dengan tegangan maju (forward voltage), yaitu polaritas positif pada tegangan

balik (reverse voltage) berhubungan dengan daerah N pada dioda serta polaritas

negatif pada tegangan balik (reverse bias) berhubungan dengan daerah P pada

dioda. Hubungan yang terbalik antara dioda dan tegangan balik (reverse voltage)

tersebut membuat elektron-elektron pada polaritas negatif sumber tegangan

(reverse bias) menarik lubang-lubang (holes) pada daerah P dioda serta elektron-

elektron pada daerah N dioda bergerak menuju polaritas negatif sumber tegangan

(reverse voltage) sehingga daerah kekosongan (depletion region) menjadi

bertambah luas. Arus balik tersebut merupakan aru searah (direct current) dan

secara matematis arus balik (reverse voltage) disimbolkan dengan RV .

5.3.4 Arus Balik (Reverse Current)

Pada prinsipnya arus balik atau yang disebut juga dengan reverse current

merupakan arus yang mengalir dan melintasi dioda saat dioda tersebut berada di

dalam rangkaian prategangan balik (reverse bias). Arus balik (reverse current)

adalah kebocoran arus yang terjadi saat prategangan balik (reverse bias).

Kebocoran tersebut dapat terjadi karena lubang-lubang pada daerah P dioda

menarik sebagian elektron pada daerah N dioda saat daerah kekosongan

(depletion region) melebar. Arus balik tersebut merupakan arus searah (direct

current) dan secara matematis arus balik (reverse current) dapat disimbolkan

dengan RI .

135

5.3.5 Tegangan Kerusakan (Breakdown Voltage)

Pada prinsipnya tegangan kerusakan atau yang disebut juga dengan

breakdown voltage merupakan tegangan balik maksimum yang dapat diterma

sebuah dioda sebelum akhirnya menjadi rusak. Secara matematis tegangan

kerusakan (breakdown voltage) disimbolkan dengan BRV .

5.3.6 Pembuangan Daya (Power Dissipation)

Pada prinsipnya pembuangan daya atau yang disebut juga dengan power

dissipation merupakan daya yang dikeluarkan oleh dioda saat dioda tersebut

berada di dalam rangkaian prategangan maju (forward bias). Pembuangan daya

(power dissipation) tersebut akan semakin besar sesuai dengan peningkatan

tegangan maju (forward voltage) dan arus maju (forward current) pada rangkaian

prategangan maju (forward bias). Secara matematis pembuangan daya (power

dissipation) dapat ditulis sebagai berikut:

FF IVP

Di mana:

FP = Pembuangan daya / power dissipation Watt

FV = Tegangan maju Volt

FI = Arus maju Ampere

5.3.7 Temperatur Operasi (Operating Temperature)

Pada prinsipnya temperatur operasi atau yang disebut juga dengan operating

temperature merupakan nilai temperatur pada persambungan pn (pn junction).

Secara matematis temperatur operasi (operating tersebut) disimbolkan dengan

JunctionT

5.3.8 Kapasitansi (Capacitance)

Pada prinsipnya kapasitansi (capacitance) yang dimaksud di sini adalah

kapasitansi yang terjadi pada dioda saat dioda tersebut berada di dalam rangkaian

prategangan maju (forward bias) dan prategangan balik (reverse bias). Secara

136

matematis kapasitansi yang terdapat pada dioda tersebut disimbolkan dengan C .

5.3.9 Waktu Pemulihan Maju (Forward Recovery Time)

Pada prinsipnya waktu pemulihan maju atau yang disebut juga dengan

forward recovery time merupakan waktu yang dibutuhkan oleh tegangan maju

(forward voltage) maupun arus maju (forward current) untuk membuat dioda

menjadi berkeadaan prategangan maju (forward bias) setelah dirubah dari

prategangan balik (reverse bias). Secara matematis waktu pemulihan maju

(forward recovery time) tersebut disimbolkan dengan frt .

5.3.10 Waktu Pemulihan Balik (Reverse Recovery Time)

Pada prinsipnya waktu pemulihan balik atau yang disebut juga dengan

reverse recovery time merupakan kebalikan dari waktu pemulihan maju (forward

recovery time), yaitu waktu yang dibutuhkan oleh arus balik (reverse current)

maupun tegangan balik (reverse voltage) untuk membuat dioda menjadi

berkeadaan prategangan balik (reverse bias) setelah dirubah dari prategangan

maju (forward bias). Secara matematis waktu pemulihan balik (reverse recovery

time) tersebut disimbolkan dengan rrt .

5.4 Penyearah (Rectifier)

Gambar 5.14. Jenis penyearah

(rectifier)

Pada prinsipnya sebuah dioda

dapat mengubah tegangan ac

(alternating current) menjadi tegangan

dc (direct current). Perubahan tersebut

dapat terjadi pada saat dioda berada

pada kondisi prategangan maju

(forward bias) dan prategangan balik

(reverse bias). Pada prategangan maju

(forward bias) tersebut dioda dialiri

arus bolak-balik (alternating current)

137

pada fasepositif dan pada prategangan balik (reverse bias) dioda dialiri arus

bolak-balik (alternating current) pada fase negatif. Pada fase positif tersebut

tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan dioda layaknya tegangan

sumber (forward voltage) berhubungan dengan dengan dioda, yaitu polaritas

positif tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda

serta polaritas negatif tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan

daerah N pada dioda. Hubungan antara dioda dengan tegangan ac (alternating

current) fase positif tersebut membentuk sebuah rangkaian prategangan maju

(forward bias) pada dioda sehingga dioda tersebut dapat menghantarkan aliran

arus bolak-balik (alternating current) pada fase positif tersebut. Pada fase negatif

dari tegangan ac (alternating current) tersebut dioda tidak dapat menghantarkan

aliran arus listrik. Hubungan antara dioda dengan tegangan ac (alternating

current) fase negatif tersebut layaknya seperti hubungan antara tegangan sumber

(reverse voltage) dengan dioda, yaitu polaritas positif sumber tegangan ac

(alternating current) berhubungan dengan daerah N pada doda dan polaritas

negatif sumber tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P

pada dioda. Semua peristiwa yang telah diuraikan tersebut membuat tegangan ac

(alternating current) hanya dapat dihantarkan pada fase positif oleh dioda dan

dioda tidak dapat menghantarkan tegangan ac (alternating current) tersebut untuk

fase negatif sehingga terjadilah suatu proses penyearahan (rectification) dari

tegangan ac (alternating current) menjadi tegangan dc (direct current).

Pada dasarnya penyearah atau yang disebut juga dengan rectifier umum

digunakan pada peralatan elektronika yang membutuhkan tegangan dc (direct

current) dari sumber tegangan ac (alternating current). Penyearah (rectifier)

tersebut dapat ditemukan dengan mudah pada catu daya (power supply) dc (direct

current) yang beroperasi dari sumber tegangan ac (alternating current) yang

tersedia.

Pada prinsipnya penyearah (rectifier) dapat dikelompokan ke dalam 3 (tiga)

bagian seperti yang terlihat pada gambar 5.14, yaitu:

1. Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier).

2. Penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier).

138

3. Penyearah jembatan (bridge rectifier).

5.4.1 Penyearah Setengah Gelombang (Half-Wave Rectifier)

Gambar 5.15. Prinsip dari sebuah

penyearah setengah gelombang (half-

wave rectifier).

Gambar 5.16. Bentuk gelombang dari

tegangan keluaran penyearah setengah

gelombang (half-wave rectifier).

Pada prinsipnya penyearah

setengah gelombang atau yang disebut

juga dengan half-wave rectifier seperti

terlihat pada gambar 5.15 di samping

ini merupakan jenis penyearah

(rectifier) yang paling sederhana.

Penyearah setengah gelombang (half-

wave rectifier) tersebut tersusun atas

sebuah dioda seperti terlihat pada

gambar 5.16 di samping ini. Dioda

yang telah dipasang tersebut akan

membentuk sebuah rangkaian

prategangan maju (forward bias) serta

prategangan balik (reverse bias)

bersama dengan tegangan masukan,

yaitu tegangan ac (alternating current).

Tegangan ac (alternating current)

tersebut memiliki polaritas yang

berbeda sebanyak 50 kali dalam satu

detik atau secara sederhana tegangan ac

(alternating current) memiliki

frekuensi 50 Hz. Selama 1 detik

tegangan ac (alternating current) akan

berhubungan dengan dioda melalui

polaritas yang berbeda, yaitu fase

positif dan fase negatif. Tegangan ac (a-

lternating current) dan dioda membentuk sebuah rangkaian prategangan maju

(forward bias) sehingga dioda dapat menghantar arus listrik melintasinya hingga

139

menuju beban. Tegangan ac (alternating current) tersebut juga akan memberikan

polaritas positif kepada daerah N dioda dan dan memberikan polaritas negatif

kepada daerah P dioda. Hubungan tersebut membentuk sebuah rangkaian pratega-

Gambar 5.17. Gelombang dari tegangan keluaran pada penyearah setengah

gelombang (half-wave rectifier) diperhalus (filtering) menggunakan kapasitor.

-ngan balik (reverse bias) sehingga dioda tidak dapat menghantarkan arus listrik

melintasinya dan menuju beban. Peristiwa yang telah diuraikan tersebut

merupakan proses penyearahan (rectification) dari sebuah penyearah setengah

gelombang (half-wave rectifier). Nama setengah gelombang digunakan pada

penyearah tersebut karena bentuk gelombang dari tegangan yang dihasilkan oleh

penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) adalah setengah gelombang

dari gelombang tegangan ac (alternating current), yaitu setengah gelombang pada

fase positif. Penyearah setengah gelombang tersebut akan menghasilkan tegangan

dengan frekuensi yang sama dengan tegangan masukan seperti yang terlihat pada

140

gambar 5.17 di atas, yaitu 50 Hz untuk suplai tegangan ac.

5.4.2 Penyearah Gelombang Penuh (Full-Wave Rectifier)

Gambar 5.18. Rangkaian penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier).

Pada prinsipnya penyerah setengah gelombang atau yang disebut juga

dengan full-wave rectifier seperti terlihat pada gambar 5.18 di atas merupakan

sebuah penyearah yang terdiri dari dua dioda. Kedua dioda tersebut membentuk

sebuah rangkaian prategangan maju (forward bias) dan prategangan balik (reverse

bias) pada waktu yang berbeda. Pada saat dioda pertama sedang dalam kondisi

prategangan maju (forward bias) maka dioda kedua sedang dalam kondisi

prategangan balik (reverse bias) serta begitu juga sebaliknya saat dioda pertama

sedang dalam kondisi prategangan balik (reverse bias) maka dioda kedua sedang

dalam kondisi prategangan maju (forward bias). Dioda pertama berada di dalam

rangkaian prategangan maju (forward bias) saat polaritas positif dari tegangan ac

(alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda dan polaritas

negatif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah N

dioda, namun hal yang sebaliknya terjadi pada dioda kedua, yaitu polaritas positif

dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah N pada dioda

dan polaritas negatif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan

daerah P dioda. Peristiwa terjadinya prategangan maju (forward bias) pada dioda

pertama dan prategangan balik (reverse bias) pada dioda kedua membuat seluruh

tegangan ac pada fase tersebut dapat dikeluarkan oleh penyearah gelombang

penuh (full-wave rectifier), namun fase dari tegangan yang dikeluarkan oleh

penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) tersebut bernilai positif. Dioda

141

pertama berada di dalam rangkaian prategangan balik (reverse bias) saat polaritas

positif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah N pada

dioda dan polaritas negatif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan

dengan daerah P pada dioda, namun hal yang sebaliknya terjadi pada dioda kedua,

yaitu polaritas positif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan

daerah P pada dioda dan polaritas negatif dari tegangan ac (alternating current)

berhubungan dengan daerah N dari dioda. Peristiwa terjadinya prategangan balik

(reverse bias) pada dioda pertama dan prategangan maju (forward bias) pada

dioda kedua membuat seluruh tegangan ac (alternating current) dapat dikeluarkan

oleh penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier), namun fase tegangan yang

dikeluarkan oleh penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) adalah selalu

bernilai positif seperti terlihat pada gambar 5.19 sehingga semua fase tegangan

negatif pada tegangan ac (alternating current) diubah menjadi tegangan dc (direct

current). Tegangan ac (alternating current) yang memiliki frekuensi sebesar 50

Hz merupakan tegangan yang terdiri dari fase positif dan fase negatif, namun

tegangan yang dikeluarkan oleh penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier)

selalu bernilai positif maka frekuensi keluaran dari penyearah tersebut merupakan

2 (dua) kali lipat dari tegangan ac (alternating current) yaitu sebesar 100 Hz.

Gambar 5.19. Fase tegangan keluaran dari penyearah gelombang penuh (full-wave

rectifier) selalu bernilai positif.

142

5.4.3 Penyearah Jembatan (Bridge Rectifier)

Gambar 5.20. Rangkaian penyearah

jembatan (bridge rectifier).

Pada prinsipnya penyearah

jembatan atau yang disebut juga dengan

bridge rectifier seperti yang terlihat

pada gambar 5.20 di samping ini

merupakan penyearah (rectifier) yang

tersusun atas 4 (empat) buah dioda.

Penyearah jembatan (bridge rectifier)

tersebut memiliki konfigurasi yang

mirip dengan rangkaian jembatan

Wheatsone (Wheatsone bridge) sehing-

ga dinyatakan sebagai penyearah jembatan (bridge rectifier). Dioda-dioda yang

tersusun pada penyearah jembatan (bridge rectifier) tersebut akan mengalami

prategangan maju (forward bias) dan prategangan balik (reverse bias) secara

berpasangan. Dioda pertama bersama dengan dioda kedua akan mengalami

prategangan maju (forward bias) saat dioda ketiga dan dioda keempat mengalami

prategangan balik (reverse bias) serta begitu juga sebaliknya saat dioda pertama

dan dioda kedua mengalami prategangan balik (reverse bias) maka dioda ketiga

dan dioda keempat mengalami prategangan maju (forward bias). Dioda pertama

dan dioda kedua membentuk sebuah rangkaian tertutup bersama dengan tegangan

ac (alternating current) saat dioda pertama dan dioda kedua tersebut mengalami

prategangan maju (forward bias), yaitu polaritas positif dari tegangan ac

(alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda pertama dan

tegangan ac (alternating current) dihantarkan hingga ke beban dan akhirnya

polaritas positif tegangan ac (alternating current) juga berhubungan dengan

daerah P pada dioda kedua, namun hal sebaliknya terjadi pada dioda ketiga dan

dioda keempat, yaitu polaritas negatif dari tegangan ac (alternating current)

berhubungan dengan daerah P pada dioda ketiga serta polaritas positif dari

tegangan ac (alternating current) berhubugan dengan daerah N pada dioda.

Peristiwa tersebut membuat penyearah jembatan (bridge rectifier) menghasilkan

tegangan yang sama dengan tegangan ac pada fase positif. Dioda ketiga dan dioda

143

keempat membentuk sebuah rangkaian tertutup bersama dengan tegangan ac

(alternating current) saat dioda ketiga dan dioda keempat tersebut mengalami

prategangan maju (forward bias), yaitu polaritas positif dari tegangan ac

(alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda ketiga dan

tegangan ac (alternating current) dihantarkan menuju beban hingga akhirnya tiba

di daerah P pada dioda keempat, namun hal sebaliknya terjadi pada dioda

pertama dan dioda kedua, yaitu polaritas positif dari tegangan ac (alternating

current) berhubungan dengan daerah N pada dioda kedua serta polaritas negatif

dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda

pertama. Peristiwa tersebut membuat penyearah jembatan (bridge rectifier)

menghasilkan tegangan keluaran ac pada fase negatif yang dibalikan menjadi fase

positif. Peristiwa terjadinya prategangan maju (forward bias) dan prategangan

balik (reverse bias) pada keempat dioda tersebut membuat penyearah jembatan

(bridge rectifier) menghasilkan semua tegangan ac yang telah diubah seluruhnya

menjadi fase postif seperti terlihat pada gambar 5.21. Tegangan yang dikeluarkan

oleh penyearah jembatan (bridge rectifier) tersebut memiliki frekuensi 2 (dua)

kali lipat dari frekuensi suplai tegangan ac (alternating current).

Gambar 5.21. Tegangan keluaran pada penyearah jembatan (bridge rectifier)

adalah tegangan ac (alternating current) yang telah diubah ke fase positif.

144

5.4.4 Analisa Ketiga Penyearah

Pada prinsipnya ketiga jenis penyearah (rectifier) yang telah diuraikan

tersebut, yaitu penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier), penyearah

gelombang penuh (full-wave rectifier) dan penyearah jembatan (bridge rectifier)

memiliki kelebihan dan kekurangan, yaitu:

1. Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) merupakan jenis

penyearah yang paling murah biayanya daripada penyearah gelombang

penuh (full-wave rectifier) dan penyearah jembatan (bridge rectifier). Biaya

yang murah tersebut disebabkan oleh jumlah dioda yang dibutuhkan untuk

membuat sebuah penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) hanya

1 (satu) dioda.

2. Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) merupakan jenis

penyearah yang mudah perawatannya (maintenance) daripada penyearah

gelombang penuh (full-wave rectifier) dan penyearah jembatan (bridge

rectifier). Perawatan yang mudah tersebut disebabkan oleh jumlah

komponen yang terdapat pada suatu penyearah setengah gelombang (half-

wave rectifier) hanya terdiri dari 1 (satu) dioda dan 1 (satu) transformator.

3. Penyearah jembatan (bridge rectifier) merupakan jenis penyearah yang

memiliki tegangan keluaran yang hampir mendekati tegangan dc (direct

current) stabil daripada penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier)

dan penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier). Tegangan keluaran

yang hampir mendekati tegangan dc (direct current) stabil tersebut

disebabkan oleh penapisan (filtering) yang dilakukan kapasitor terhadap

tegangan keluaran dari penyearah jembatan (bridge rectifier) serta tegangan

keluaran pada penyearah jembatarn (bridge rectifier) memiliki periode

puncak tegangan yang relatif singkat sehingga untuk menapis tegangan

keluaran hanya dibutuhkan tingkat toleransi yang kecil.

4. Penyearah jembatan (bridge rectifier) merupakan jenis dioda yang paling

mahal biayanya daripada penyearah setengah gelombang (half-wave

rectifier) dan penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier). Biaya yang

mahal tersebut disebabkan oleh jumlah dioda dan kapasitor yang dibutuhkan

145

lebih banyak daripada jumlah dioda yang dibutuhkan pada penyearah

setengah gelombang (half-wave rectifier) dan penyearah gelombang penuh

(full-wave rectifier). Penyearah jembatan (bridge rectifier) membutuhkan 1

(satu) buah transformator, 4 (empat) buah dioda dan 1 (satu) buah kapasitor.

5. Penyearah jembatan (bridge rectifier) merupakan jenis penyearah yang

paling sulit perawatannya (maintenance) daripada penyearah setengah

gelombang (half-wave rectifier) dan penyearah gelombang penuh (full-wave

rectifier). Perawatan yang sulit tersebut disebabkan oleh jumlah komponen

yang terdapat pada suatu penyearah jembatan (bridge rectifier) terdiri atas 1

(satu) buah transformator, 4 (empat) buah dioda dan 1 (satu) buah kapasitor.

5.5 Jenis Dioda

Pada prinsipnya pemberian (doped) unsur lain kepada silikon (silicon) akan

membuat satu bahan semikonduktor yang dapat melakukan beberapa hal seperti

mengeluarkan cahaya bila diberikan elektron ataupun menerima gelombang infra

merah.

5.5.1 Dioda Penyearah

Gambar 5.22. Sebuah dioda penyearah.

Pada dasarnya dioda penyearah

seperti yang terlihat pada gambar

5.22, 5.23 dan 5.24 merupakan jenis

dioda yang umum digunakan pada

elektronika. Dioda penyearah

tersebut memiliki 2 (dua) terminal,

yaitu terminal positif yang disebut

dengan anoda (anode) dan terminal

negatif yang disebut dengan katoda

(cathode). Dioda penyearah tersebut

hanya dapat menghantarkan arus

listrik pada satu arah, yaitu dari

terminal positif (anode) menuju

146

(a)

(b)

Gambar 5.23. (a) dan (b). Berbagai dioda

penyearah yang digunakan pada daya

tinggi (high power).

Gambar 5.24. Berbagai dioda penyearah

yang digunakan pada otomotif.

terminal negatif (cathode). Arus

listrik tersebut dapat dihantarkan oleh

dioda saat dioda tersebut berada di

dalam kondisi prategangan maju

(forward bias), yaitu terminal positif

(anode) dioda berhubungan dengan

polaritas positif sumber tegangan

serta terminal negatif dioda (cathode)

berhubungan dengan polaritas negatif

sumber tegangan. Aliran arus listrik

tidak dapat dihantarkan oleh dioda

saat terminal positif (anode) dioda

berhubungan dengan polaritas negatif

sumber tegangan serta terminal

negatif (cathode) dioda berhubungan

dengan polaritas positif sumber

tegangan. Pada saat dioda tidak dapat

menghantarkan aliran arus listrik

maka dioda tersebut sedang dalam

kondisi prategangan balik (reverse

bias).

Pada umumnya dioda penyearah

digunakan pada rangkaian

elektronika yang dapat mengubah

suplai tegangan ac (alternating

current) menjadi tegangan dc (direct

current) serta pada rangkaian-

rangkaian elektronika yang berfungsi

untuk mencuplik (extract) modulasi

dari sinyal radio pada sebuah radio

penerima. Semua rangkaian electron-

147

ika tersebut memanfaatkan sifat dari dioda penyearah yaitu yang hanya dapat

menghantarkan aliran arus listrik pada satu arah dan tidak untuk arah lainnya.

Rangkaian elektronika yang dapat mengubah suplai tegangan ac (alternating

current) menjadi tegangan dc (direct current) tersebut memanfaatkan dioda untuk

menghantarkan tegangan ac (alternating current) tersebut hanya pada fase

positifnya serta mengubah fase negatif tegangan ac (alternating current) menjadi

fase positif sehingga semua tegangan ac (alternating current) dikeluarkan dalam

satu fase yaitu positif, yaitu tegangan dc (direct current).

5.5.2 Dioda Pembatas Arus (Current Constant Diode)

Pada prinsipnya dioda pembatas atau yang disebut juga dengan current

constant diode merupakan sebuah JFET yang gerbang (gate) dan sumbernya

(source) dihubung singkat. Dioda pembatas arus (current constant diode) tersebut

akan menghantarkan aliran arus listrik hingga ke titik tertentu hingga akhirnya

dioda pembatas arus (current constant diode) tidak dapat menghantarkan aliran

arus listrik kembali.

5.5.3 Dioda Pembatas Tegangan (Zener Diode)

Gambar 5.25. Simbol dioda Zener.

(a)

Pada prinsipnya dioda pembatas

tegangan atau yang disebut juga dengan

dioda Zener (Zener diode) seperti yang

terlihat pada gambar 5.26 dan

disimbolkan pada gambar 5.25

merupakan sebuah dioda persambungan

P-N (pn junction) prategangan balik

(reverse bias) yang dioperasikan pada

daerah kerusakan (breakdown).

Pengoperasian dioda Zener yang terjadi

pada daerah kerusakan (breakdown)

tersebut disebabkan oleh rusaknya

ikatan kovalen pada dioda Zener.

148

(b)

(b)

Gambar 5.26. (a), (b) dan (c). Berbagai

macam dioda Zener (Zener diode).

Gambar 5.27. Karakteristik dari sebuah

dioda Zener (Zener diode)

Kerusakan kovalen tersebut dapat

terjadi karena kekuatan medan listrik

yang dibangun di dalam daerah

kekosongan (depletion region).

Rusaknya ikatan kovalen pada dioda

Zener tersebut menghasilkan sejumlah

besar elektron-elektron dan lubang-

lubang (holes) yang merupakan arus

jenuh balik (reverse saturation current)

dan dinyatakan sebagai arus Zener serta

disimbolkan ZI . Arus Zener pada dioda

Zener tersebut nilainya dibatasi oleh

tahanan luar dari rangkaian.

Karekateristik dioda Zener seperti

yang terlihat pada gambar 5.27 terbagi

menjadi 2 jenis, yaitu karakteristik

maju (forward characteristic) dan

karakteristik balik (reverse

characteristic). Karakteristik maju

(forward characteristic) pada dioda

Zener adalah sama dengan dengan

karakteristik maju pada dioda

persambungan P-N (pn junction),

namun pada karakteristik balik (reverse

characteristic) terdapat beberapa

parameter yang harus diketahui, yaitu:

1. ZV = Tegangan kerusakan

(breakdown) Zener.

2. minZI = Arus minimum untuk

menahan daerah kerusakan

149

(breakdown).

3. minZI = Arus maksimum yang dibatasi oleh pembuangan daya maksimum

Pada umumnya dioda Zener tersedia dengan beragam tegangan operasi, yaitu

dari 2,4 volt hingga 200 volt. Dioda Zener tersebut juga tersedia dengan

kemampuan daya yang beragam, yaitu dari 150 mWatt hingga 50 Watt.

Pada prinsipnya dioda Zener dapat bekerja dengan baik bila kondisi-kondisi

berikut terpenuhi, yaitu:

1. Dioda Zener dalam kondisi prategangan balik (reverse-biased).

2. Tegangan sumber pada rangkaian harus lebih besar daripada ZV .

3. Arus sumber pada rangkaian harus lebih kecil daripada maxZI .

Pada umumnya dioda Zener digunakan sebagai:

1. Pengatur tegangan (voltage regulators).

2. Tegangan referensi tetap (fixed reference regulators).

3. Pemotong puncak (peak clippers).

4. Pelindung alat ukur terhadap kerusakan yang disebabkan oleh tegangan

berlebihan pada rangkaian.

5.5.4 Dioda Pemancar Cahaya (Light Emitting Diode)

Gambar 5.28. Simbol dioda pemancar

cahaya (light emitting diode).

Pada prinsipnya dioda pemancar

cahaya atau yang disebut juga dengan

light emitting diode (LED) seperti yang

terlihat pada gambar 5.29 dan

disimbolkan pada gambar 5.28

merupakan sebuah sumber cahaya

semikonduktor. Dioda-dioda pemanar

cahaya (light emitting diode) tersebut umumnya digunakan sebagai lampu

indikator pada berbagai peralatan elektronika hingga sistem penerangan (lighting)

pada suatu ruangan. Dioda pemancar cahaya (light emitting diode) awalnya hanya

dapat memancarkan cahaya merah berintensitas rendah (low- intensity), namun

dioda-dioda pemancar cahaya (light emitting diode) tersebut dapat memancarkan

150

(a)

(b)

Gambar 5.29. (a) dan (b). Berbagai

macam dioda pemancar cahaya (light

emitting diode).

berbagai cahaya tampak (visible),

ultraviolet hingga panjang gelombang

infra merah (infrared) dan semua

pancaran cahaya tersebut memiliki

tingkat kecemerlangan yang tinggi.

Pada prinsipnya dioda pemancar

cahaya (light emitting diode) seperti

yang terlihat pada gambar 5.30 dapat

memancarkan cahaya bila dioda

pemancar cahaya tersebut berada di

dalam kondisi prategangan maju

(forward bias), yaitu polaritas positif

sumber tegangan berhubungan dengan

daerah positif dioda serta polaritas

negatif sumber tegangan berhubungan

dengan daerah negatif dioda. Pada saat

prategangan maju (forward bias)

tersebut elektron-elektron pada dioda

pemancar cahaya (light emitting diode)

dapat bergabung kembali dengan

lubang-lubang (holes). Energi yang

digunakan oleh elektron-elektron untuk

bergabung dengan lubang-lubang (holes) tersebut dilepaskan dalam bentuk

photon-photon dan peristiwa tersebut dinyatakan sebagai elektroluminesens

(electroluminescence) serta warna-warna dari cahaya tersebut sesuai dengan

energi photon yang ditentukan oleh celah energi dari semikonduktor. Peristiwa

elektroluminesens (electroluminescence) tersebut ditemukan pada tahun 1907

oleh seorang ilmuwan Inggris H. J. Round yang bekerja pada Marconi Labs.

Peristiwa elektroluminesens (electroluminescence) tersebut ditemukan dengan

menggunakan sebuah kristal karbit silikon (silicon carbide) dan sebuah

151

pendeteksi kumis kucing (cat’s whisker detector).

Pada umumnya sebuah dioda pemancar cahaya (light emitting diode)

memiliki ukuran yang kecil sehingga membuat dioda-dioda pemancar cahaya

tersebut umum digunakan sebagai komponen-komponen optis terintegrasi yang

berfungsi membentuk pola radiasi di dalam refleksi. Dioda-dioda pemancar

cahaya (light emitting diode) tersebut memiliki beberapa keuntungan seperti

konsumsi energi yang rendah (lower energy consumption), dapat digunakan

sebagai sumber cahaya pijar (incandescent), memiliki waktu pakai yang lama

(longer lifetime), memiliki ketahanan yang baik (improved robustness), memiliki

ukuran yang kecil (smaller size), memiliki pensaklaran yang lebih cepat (faster

switching), memiliki daya tahan yang baik (greater durability) dan tingkat

reliabilitas (reliability) yang tinggi. Keuntungan-keuntungan yang terdapat pada

dioda pemancar cahaya (light emitting diode) tersebut membuat dioda pemancar

cahaya banyak digunakan pada berbagai macam aplikasi seperti untuk penerangan

otomotif, penerangan sistem penerbangan, teknologi komunikasi tingkat lanjut

(advanced communication technology), satuan kendali jarak jauh (remote control

unit) hingga pada rangkaian-rangkaian elektronika yang kompleks.

Gambar 5.30. Konstruksi sebuah dioda pemancar cahaya (light emitting diode).

5.5.5 Fotodioda (Photodiode)

Pada prinsipnya fotodioda atau yang disebut juga dengan photodiode seperti

yang terlihat pada gambar 5.32 dan disimbolkan pada gambar 5.31 merupakan se-

152

Gambar 5.31. Simbol fotodioda

(photodiode).

(a)

(b)

Gambar 5.32. (a) dan (b). Berbagai

macam fotodioda (photodiode).

mikonduktor yang dapat mendeteksi

cahaya (photodetector). Fotodioda

tersebut merupakan jenis dioda yang

tidak diperkirakan karena umumnya

komponen-komponen semikonduktor

dikemas (packaging) di dalam material

yang menghalangi cahaya (light

blocking material) sehingga fotodioda

(photodiode) dikemas di dalam material

yang dapat dilintasi oleh cahaya.

Pada umumnya fotodioda (photodiode)

digunakan pada berbagai aplikasi yang

membuttuhkan detektor cahaya seperti

di dalam aplikasi komunikasi optis

(optical communication), detektor

ultraviolet hampa (vacuum UV),

detektor sinar-X (X-rays),

photoconductor, charge-coupled

device, photomultiplier tubes, pemutar

CD (CD player), detektor asap (smoke

detektor), penerima kendali jarak jauh

(remote control) pada VCRs, pengukur

cahaya kamera (camera light meter),

computed tomography dan untuk

pengukuran intensitas cahaya dengan

akurasi yang tinggi pada dunia industri

dan pendidikan. Fotodioda (photodiode)

seperti yang terlihat pada gambar 5.33 dapat mendeteksi cahaya saat sejumlah

energi photon menabrak dioda hingga membangkitkan elektron-elektron bebas

(free electron) dan lubang- lubang (holes). Elektron-elektron bebas (free electron)

dan lubang-lubang (holes) yang telah dibangkitkan tersebut akan membentuk seb-

153

Gambar 5.33. Struktur dari sebuah fotodioda (photodiode).

uah medan listrik pada daerah kekosongan (depletion region) sehingga elektron-

elektron bebas (free electron) bergerak menjauhi daerah kekosongan menuju

katoda (cathode) dan lubang-lubang (holes) bergerak menjauhi daerah

kekosongan menuju anoda (anode) serta akhirnya arus cahaya (photocurrent)

terbentuk melintasi foto dioda.

Pada umumnya fotodioda (photodiode) dikemas secara tersendiri (diskrit)

maupun tersusun secara linear (linear array) bahkan tersusun menjadi 2 (dua)

dimensi secara linear (two-dimentional array). Fotodioda (photodiode) dikemas

dengan sebuah jendela maupun hubungan serat optik (optical fiber connection)

untuk menghantarkan cahaya hingga mencapai bagian sensitif dari fotodioda

(photodiode).

Pada prinsipnya material-material yang digunakan untuk membuat fotodioda

(photodiode) sangat mempengaruhi karakteristiknya. Karakteristik tersebut

menjelaskan intensitas energi photon yang dibutuhkan untuk membangkitkan

elektron-elektron bebas (free electron) dan lubang-lubang (holes) hingga akhirnya

terbentuk sebuah arus cahaya (photocurrent) yang melintasi fotodioda

(photodiode) tersebut. Material-material yang umum digunakan untuk

154

menghasilkan sebuah fotodioda (photodiode) adalah seperti yang terlihat pada

tabel 5.1, yaitu:

1. Silikon (silicon).

2. Germanium.

3. Indium gallium arsenide.

4. Lead(II) sulfide.

Pada umumnya fotodioda (photodiode) yang terbuat dari silicon (silicon)

menghasilkan sebuah fotodioda yang rendah terhadap derau (noise) daripada

fotodioda yang dibuat dengan menggunakan germanium, namun fotodioda yang

terbuat dari germanium tersebut harus digunakan untuk penggunaan panjang

gelombang yang lebih panjang daripada 1 m (mikro meter).

Tabel 5.1. Perbandingan material pembentuk fotodioda (photodiode) dengan

panjang gelombang elektromagnetik yang dihasikannya.

5.5.6 Dioda Schottky (Schottky Diode)

Gambar 5.34. Simbol dioda Schottky

(Schottky diode).

Pada prinsipnya dioda Schotkky

atau yang disebut juga dengan Schottky

diode seperti yang terlihat pada gambar

5.35 dan disimbolkan pada gambar 5.34

merupakan jenis dioda yang tidak

memiliki daerah kekosongan (depletion

region). Daerah kekosongan (depletion region) tidak ada karena dioda Schottky

155

(a)

(b)

Gambar 5.35. (a) dan (b). Berbagai

macam dioda Schottky (Schottky

diode).

hanya memiliki 1 (satu) pembawa

mayoritas (majority carriers), yaitu

elektron. Dioda Schottky tersebut

terdiri atas 2 (dua) daerah yaitu daerah

semikonduktor dan daerah logam

(metal). Daerah semikonduktor pada

dioda Schottky tersebut merupakan

daerah semikonduktor tipe N yang

memiliki pembawa mayoritas (majority

carriers) berupa elektron-elektron

bebas (free electron), sedangkan daerah

logam pada dioda Schottky terdiri atas

logam seperti emas, perak, platinum

dan tungsten. Kedua daerah pada dioda

Schottky tersebut membuat

persambungan (junction) antara daerah

semikonduktor dan daerah logam tidak

memiliki lapisan kekosongan (depletion

layer) sehingga dioda Schottky

memiliki daerah persambungan

(junction region) yang lebih teratur

(more uniform) daripada dioda

persambungan (junction diode) biasa.

Pada prinsipnya ketika dioda Schottky tidak sedang digunakan, maka

elektron-elektron bebas (free electron) yang terdapat pada sisi N (daerah

semikonduktor) memiliki energi yang lebih rendah daripada elektron-elektron

yang terdapat pada daerah logam sehingga elektron-elektron bebas (free electron)

pada sisi N (daerah semikonduktor) tersebut tidak dapat melewati tahanan

persambungan (junction barrier atau Schottky barrier) untuk berpindah ke daerah

logam. Peristiwa yang telah diuraikan tersebut tidak terjadi pada saat dioda

Schottky berada pada prategangan maju (forward bias). Pada saat dioda Schottky

156

sedang berkondisi prategangan maju (forward bias), maka elektron-elektron bebas

(free electron) pada sisi N (daerah semikonduktor) mendapatkan energi yang

cukup besar untuk melintasi persambungan (junction) dan memasuki daerah

logam. Energi yang dimiliki oleh elektron-elektron bebas (free electron) tersebut

bernilai cukup besar sehingga sering disebut sebagai pembawa-pembawa panas

(hot carriers) serta membuat dioda Schottky sering disebut sebagai dioda

pembawa panas (hot carrier diode).

Pada dasarnya dioda Schottky memiliki 2 (dua) keistimewaan (feature) dari

dioda persambungan (junction diode) biasa, yaitu:

1. Dioda Schottky merupakan jenis dioda 1 (satu) kutub (unipolar) yang

disebabkan oleh jumah jenis pembawa mayoritas (majority carrier) yang

dimiliki oleh dioda Schottky hanya 1 (satu) jenis, yaitu elektron-elektron

bebas (free electron) yang terletak pada kedua sisi dioda Schottky (daerah

semikonduktor dan daerah logam). Hal tersebut tidak terjadi pada dioda

persambungan (junction diode) biasa, karena dioda persambungan memiliki

2 (dua) jenis mayoritas yaitu elektron-elektron bebas pada sisi N dan lubang-

lubang (holes) pada sisi P.

2. Dioda Schottky tidak memiliki lapisan kekosongan (depletion layer) pada

daerah persambungan (junction). Tidak adanya lapisan kekosongan

(depletion layer) pada dioda Schottky tersebut disebabkan dioda Schottky

tersebut hanya memiliki 1 (satu) jenis pembawa mayoritas sehingga dioda

dapat berpisah (switch off) lebih cepat daripada dioda 2 (dua) kutub (bipolar

diode). Dioda Schottky tersebut juga sangat baik bila digunakan untuk

menyearahkan sinyal frekuensi di atas 300 MHz.

Pada umumnya dioda Schottky digunakan pada aplikasi pensaklaran catu

daya (power supply) yang beroperasi pada frekuensi 20 GHz. Dioda Schottky juga

umum digunakan pada aplikasi-aplikasi yang membutuhkan derau (noise) yang

sangat kecil seperti pad penerima komunikasi (communication receiver) dan

satuan radar.