1. Kata dioda adalah sebuah kata majemuk yang berarti dua elektroda, dimana di berarti dua dan oda yang berarti elektroda. Dioda adalah komponen yang berelektroda dua. Yang satu lapisan elektroda N (katoda) dan lapisan P (anoda), dimana N berarti negatif dan P adalah positif. Dioda terbuat dari bahan semikonduktor Germanium dan Silikon.

2. P-N junction 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 wilayah antara blok tipe-P dan tipe-N seperti yang diperlihatkan di diagram bawah: 3. Daerah Deplesi Daerah deplesi atau daerah transisi adalah daerah yang sangat tipis dekat sambungan antara semikonduktor tipe p dan semikonduktor tipe n pada sebuah diode. Dapat dijelaskan sebagai berikut : Dua jenis semikonduktor n dan p ini jika disatukan akan membentuk sambungan p-n atau dioda p-n (istilah lain menyebutnya dengan sambungan metalurgi / metallurgical junction) yang dapat digambarkan sebagai berikut. 1. Semikonduktor jenis p dan n sebelum disambung. 4. 2. Sesaat setelah dua jenis semikonduktor ini disambung, terjadi perpindahan elektron-elektron dari semikonduktor n menuju semikonduktor p, dan perpindahan hole dari semikonduktor p menuju semikonduktor n. Perpindahan elektron maupun hole ini hanya sampai pada jarak tertentu dari batas sambungan awal.3. Elektron dari semikonduktor n bersatu dengan hole pada semikonduktor p yang mengakibatkan jumlah hole pada semikonduktor p akan berkurang. Daerah ini akhirnya berubah menjadi lebih bermuatan negatif. Pada saat yang sama. hole dari semikonduktor p bersatu dengan elektron yang ada pada semikonduktor n yang mengakibatkan jumlah elektron di daerah ini berkurang. Daerah ini akhirnya lebih bermuatan positif. 5. 4. Daerah negatif dan positif ini disebut dengan daerah deplesi (depletion region) ditandai dengan huruf W. 5. Baik elektron maupun hole yang ada pada daerah deplesi disebut dengan pembawa muatan minoritas (minority charge carriers) karena keberadaannya di jenis semikonduktor yang berbeda. 6. Menurut kelompoknya dioda digolongkan dalam dua jenis, yaitu : Dioda germanium : pada dioda germanium tegangan idealnya berkisar antara 0,3 V Dioda silicon : sedangkan pada dioda silicon tegangan idealnya berkisar antara 0,7 V Dioda mudah dialiri arus listrik dalam satu arah tetapi amat sukar dalam arah kebalikannya.Tanda panah gambar di atas menunjukkan arah yang dapat di lalui arus listrik secara mudah. 7. KARAKTERISTIK ARUS DAN TEGANGAN DIODA 1.Bias Maju (Forward Biased)Ketika kaki katoda disambungkan dengan kutub negatif batere dan anoda disambungkan dengan kutub positif, maka dikatakan bahwa dioda sedang dibias dengan tegangan maju. Dalam bias maju, kutub negatif batere akan menolak elekton-elektron bebas yang ada dalam semikonduktor tipe N, jika energi listrik yang digunakan adalah melebihi tegangan barir, maka elektron yang tertolak tersebut akan melintasi daerah deplesi dan bergabung dengan hole yang ada pada tipe P, hal ini terjadi terus menerus selama rangkaian di gambar tersebut adalah tertutup. Kondisi inilah yang menyebabkan adanya arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. 8. 2.Bias Mundur (Bias Negatif/Reverse Biased)Sebaliknya jika kaki katoda disambungkan dengan kutub positif batere dan anoda disambungkan dengan kutub negatif batere, maka kondisi ini disebut sebagai bias tegangan balik, Ketika dioda dibias mundur, maka tidak ada aliran arus listrik yang melewati dioda. Hal ini dikarenakan elekton bebas yang ada pada tipe N tertarik oleh kutub positif batere dan demikian juga hole pada tipe P berkombinasi dengan elektron dari batere, sehingga lapisan pengosongan menjadi semakin lebar. Dengan semakin lebarnya lapisan pengosongan ini, maka dioda tidak akan mengalirkan arus listrik. Ketika tegangan bias mundur terus diperbesar, maka pada suatu harga tegangan tertentu dioda akan rusak. 9. GRAFIK KARAKTERISTIK DIODA 10. 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 sehingga dapat mengakibatkan kerusakan pada dioda. Karena sifat dioda yang bekerja sebagai konduktor jika kita beri bias maju dan bekerja sebagai isolator pada bias mundur, maka dioda sering digunakan sebagai penyearah (rectifier) arus bolak-balik. 11. Daerah forward-bias Hubungan arus tegangan pada daerah forward bias:i IS VTIS (ev / nVT1)(1)arus jenuh kT q(2)kkonstanta Boltzmann 1,38 10- 23 joule/kelv inTtemperatur mutlak dalam derajat kelvinqmuatan elektron 1,60 10-19 coulombIS disebut juga arus skala yang berbanding lurus dengan luas permukaan junction dari sebuah dioda. Arus ini merupakan fungsi dari suhu. IS berlipat dua setiap kenaikan suhu 5C. Pada suhu kamar, harga VT adalah 25,2 mV. Pada persamaan dioda, harga n berkisar antara 1 dan 2, tergantung dari bahan dan struktur fisik dari dioda. 14 12. Untuk iISiIS ev / nVTvnVT ln(3) i IS(4)Hubungan arus tegangan dari dua buah dioda yang berbeda I1IS eV1 / nVT ; I2I2 I1e(V2IS eV2 / nVTV1 ) / nVTI2 I1V2 V1nVT lnV2 V12,3nVT logI2 I1(5) 13. Persamaan (5) menunjukkan bahwa untuk perubahan arus 10 kali, penurunan tegangan pada dioda akan berubah sebesar 2,3nVT yang kirakira sama dengan 60 mV untuk n = 1 dan 120 mV untuk n = 2. Pada gambar 8 terlihat, pada daerah forward bias, arus sangat kecil untuk tegangan lebih kecil dari 0,5 V. Harga ini disebut tegangan cut-in. Agar dioda benar-benar terhubung, penurunan tegangan pada dioda antara 0,6 V 0,8 V. Umumnya penurunan tegangan pada dioda kira-kira 0,7 V. Karena IS dan VT merupakan fungsi dari temperatur, karakteristik arus tegangan forward akan berubah dengan adanya perubahan suhu. (lihat gambar 8). Untuk arus dioda yang tetap, penurunan tegangan pada dioda menurun kira-kira 2 mV untuk setiap kenaikan suhu 1C. Perubahan tegangan dioda karena suhu, dapat dipakai dalam 16 perancangan termometer elektronik. 14. Pengaruh suhu pada karakteristik arus tegangan pada dioda di daerah forward bias. 17 15. Daerah reverse bias Dari persamaan (1), jika v negatif dan harganya beberapa kali lebih besar dari VT (25 mV), arus dioda menjadi: i -ISPada kenyataannya besarnya arus pada daerah reverse bias jauh lebih besar dari arus jenuh. Jika sebuah dioda mempunyai arus jenuh pada orde antara 10-15 A 10-14 A, arus balik pada orde 1 nA. Arus inipun meningkat dengan meningkatnya tegangan balik. Sebagian besar dari arus balik ini karena efek kebocoran. Arus kebocoran berbanding lurus dengan luas junction. Arus menjadi dua kali pada setiap kenaikan suhu 10C. 16. Model Dioda Model adalah representasi dari suatu komponen atau rangkaian yang memiliki satu atau lebih Sifat atau karakteristik. Tiga model diode : 1. Model Diode Ideal 2. Model Diode Praktek 3. Model Diode Lengkap 17. 1. MODEL DIODE IDEAL Di dalam rangkaian elektronika dioda ideal biasanya digunakan sebagai penyearah tegangan juga dapat digunakan sebagai saklar Berdasarkan karakteristik sebuah saklar, maka dapat diperoleh : 1. Ketika dibias reverse ( Open Switch ) Diode memilki resistansi tak terbatas ( maksimum ) Diode tidak dialiri arus Sumber Tegangan akan jatuh semua pada terminal diode2.Ketika dibias forward ( Closed Switch ) Diode memilki resistansi nol ( minimum ) Diode dialiri arus Tidak ada Sumber Tegangan jatuh pada terminal diode 18. 2. MODEL DIODE PRAKTEK Dalam model diode ideal banyak karakteristrikkarakteristik diode yang diabaikan. Contohnya : Tegangan maju. Tegangan maju biasanya diperhatikan dalam analisis matematika dari rangkaian diode. Pada aplikasi rangkaian yang digunakan diasumsikan dioda yang dipergunakan dioda silikon kalau ingin mengganti dengan dioda germaniun maka tegangan maju tinggal diubah dari 0.7V menjadi 0.3V 19. 3. MODEL DIODE LENGKAP Merupakan model yang paling akurat. Menggambarkan karakteristik-karakteristik operasional diode. 2 faktor yang menyebabkan model ini menjadi semakin akurat adalah Resistansi Bulk. 20. Kurva Karakteristik Untuk masing-masing Model Diode IFIFIF RB= V / IVRVF IRModel Diode IDEALVRVK=0.7V V VR F IRModel Diode PRAKTEKVK=0.7VIRModel Diode LENGKAPVF