Perlakuan Dioda

dioda dengan prasikap maju dioda dengan prasikap negatif

Prasikap Maju (Bias Positif)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 mengunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Prasikap Mundur (Bias Negatif)Polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P. Sehingga 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. Lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.

Tegangan BreakdownDengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tetapi tidak serta merta di atas 0 volt, dibutuhkan beberapa volt di atas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (deplesion 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.

grafik arus dioda silikon

Tegangan Kaki (Knee Voltage)Adalah Tegangan pada saat arus mulai naik secara cepat pada saat dioda berada pada daerah maju, tegangan ini sama dengan tegangan penghalang. Apabila tegangan dioda lebih besar dari tegangan kaki maka dioda akan menghantar dengan mudah dan sebaliknya bila tegangan dioda lebih kecil maka dioda tidak menghantar (hanya terjadi arus bocor yang sangat kecil, beberapa pA)

Hambatan BulkDi atas tegangan kaki, arus dioda akan membesar secara cepat, dengan kata lain pertambahan yang kecil pada tegangan dioda akan menyebabkan perubahan yang besar pada arus dioda. Setelah tegangan penghalang terlampaui, yang menghalangi arus adalah hambatan Ohmic daerah P dan N, Jumlah hambatan tersebut dinamakan Hambatan Bulk (hambatan maju, forward resistance)

Dioda IdealSecara sederhana, dioda akan menghantar dengan baik pada arah maju dan kurang baik pada arah balik, Secara ideal, dioda akan berperilaku seperti penghantar sempurna artinya dioda akan memiliki hambatan nol pada saat diberi catu maju dan hambatan tak terhingga saat dicatu balik

Pendekatan Dioda

Dioda Ideal Dioda sebagai konduktor sempurnah, bertegangan nol jika bias forward dan sebagai Isolator sempurnah jika diberi tegangan balik (reverse)

Pendekatan kedua (dioda sbg Saklar dengan tegangan lutut/knee voltage) Pendekatan Ketiga (perhitungan tahanan bulk)

Vf = 0.7 + If.rb

Model Dioda Ideal

Dioda-dioda jenis lain

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

Karakteristik dioda zenerTegangan maju

- Iz

Vz

VzTegangan mundur

0,1 IzDioda zener

- VzVariasi arus operasi

Iz

(a)

(b)

(a) (b)

Karakteristik I V dioda zener Dalam 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

Dioda zener sebagai pemantap teganganA + i Vin VR B iz iL Beban Vout = Vz C

Rs

D E F

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

VR VAB V A VB Vin VZ RS i i i i i i z iL

Contoh soalA + RS Vb i VR iZ VZ B iL C iL RL VL Dioda zener memiliki tegangan rusak = 8,2 V untuk arus mundur 75 mA < iZ