TUGAS KELOMPOK KE-1

DISUSUN OLEH:

1. Muhammad Imron Romadhon ( 125514017 )2. Muhammad Syafi’i ( 125514223 )3. Wahyu A Setiawan ( 125514226 )

ELKOM B / 2012

MAKALAH DIODA

SEBAGAI PENYEARAH TEGANGAN

TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dioda pada umumnya merupakan komponen elektronika yang berfungsi

sebagai penyearah (rectifier) untuk mengubah tegangan bolak-balik (AC) menjadi

tegangan searah (DC). Dioda menjadi sangat penting karena hampir semua peralatan

elektronika memerlukan sumber arus searah (DC).

Dioda daya mempunyai spesifikasi yang sama dengan dioda biasa pada umumnya,

perbedaan yaitu dioda daya mempunyai kapasitas daya (arus dan tegangan) yang

lebih tinggi dari dioda-dioda sinyal biasa, namun kecepatan penyaklaran pada dioda daya

relatif lebih rendah.

Melihat karakteristik dioda daya yang mempunyai kapasitas daya yang lebih tinggi

dari dioda biasa, maka seringkali doda daya digunakan di dalam rangkaian elektronika

sebagai penyearah. Selain sebagai penyearah, dioda daya juga seringkali digunakan

sebagai freewheeling (bypass) pada regulator-regulator penyakelaran, rangkaian pemisah,

rangkaian umpan balik dari beban ke sumber, dan lain-lain.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan yang terurai diatas maka penulis membuat rumusan

masalah sebagai berikut :

1. Apa pengertian dari dioda ?

2. Bagaimana bentuk konstruksi dioda ?

3. Bagaimana prinsip kerja dioda ?

4. Apa saja jenis – jenis dioda ?

5. Bagaimana penerapan diode dalam rangkaian penyearah?

6. Bagaimana aplikasi atau penerapan dioda ?

1.3. Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini yaitu untuk mengetahui pengertian dari dioda,

bentruk konstruksi dari dioda, prinsip kerja dioda, jenis-jenis dioda, penerapan dioda

dan penerapan dioda dalam rangkaian penyearah.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Pengertian

Dioda adalah piranti elektronik yang hanya dapat melewatkan arus/tegangan dalam

satu arah saja, dan dioda juga merupakan jenis VACUUM tube yang memiliki dua buah

elektroda. Karena itu, dioda dapat dimanfaatkan sebagai penyearah arus listrik, yaitu

piranti elektronik yang mengubah arus atau tegangan bolak-balik (AC) menjadi arus atau

tegangan searah (DC). Dioda jenis VACUUM tube pertama kali diciptakan oleh

seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun

1904.

Dioda daya umumnya digunakan sebagai penyearah arus/tegangan (rectifier)

dengan karakteristik puncak tegangannya maksimum dan arus maju maksimum. Dioda

daya pada umumnya terbuat dari bahan silikon.

Dioda daya merupakan salah satu komponen semikonduktor yang banyak

digunakan dalam rangkaian elektronika daya seperti pada rangkaian penyearah,

freewheeling (bypass) pada regulator-regulator penyakelaran, rangkaian pemisah,

rangkaian umpan balik dari beban ke sumber, dan lain-lain. Dalam penerapannya,

seringkali dioda daya dianggap sebagai saklar ideal walaupun dalam prakteknya ada

perbedaan.

2.2. Kontruksi Dioda

Dioda terbentuk dari bahan semikonduktor tipe P dan N yang digabungkan. Dengan

demikian dioda sering disebut PN junction. Dioda adalah gabungan bahan

semikonduktor tipe N yang merupakan bahan dengan kelebihan elektron dan tipe P

adalah kekurangan satu elektron sehingga membentuk Hole. Hole dalam hal ini berfungsi

sebagai pembawa muatan. Apabila kutub P pada dioda (anoda) dihubungkan

dengan kutub positif sumber maka akan terjadi pengaliran arus listrik dimana elektron

bebas pada sisi N (katoda) akan berpindah mengisi hole sehingga terjadi pengaliran arus.

Sebaliknya apabila sisi P dihubungkan dengan negatif baterai/sumber, maka elektron akan

berpindah ke arah terminal positif sumber. Didalam dioda tidak akan terjadi perpindahan

electron.

Konstruksi dioda daya sama dengan dioda-dioda sinyal sambungan PN. Bedanya

adalah dioda daya mempunyai kapasitas daya (arus dan tegangan) yang lebih

tinggi dari dioda-dioda sinyal biasa, namun kecepatan penyaklarannya lebih rendah.

Dioda daya merupakan komponen semikonduktor sambungan PN yang

mempunyai dua terminal sebagaimana dioda pada umumnya, yaitu terminal anoda

(A) dan katoda (K).

Simbol Dioda Konstruksi Dioda

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.

2.4. Jenis – Jenis Dioda

Adapun jenis-jenis dioada sebagai berikut :

a. Dioda Penyearah ( Rectifier )

b. Dioda Zener

c. Dioda Emisi Cahaya ( LED )

d. Dioda Cahaya ( photo dioda )

e. Dioda Varaktor

f. Dioda Laser

2.3. Prinsip Kerja 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 a gar tidak

menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu.

Dioda semikonduktor hanya dapat melewatkan arus pada satu arah

saja, yaitu pada saat dioda memperoleh catu arah/bias maju (forward bias).

Karena di dalam dioda terdapat junction (pertemuan) dimana daerah semikonduktor

type-p dan semi konduktor type-n bertemu. Pada kondisi ini dioda dikatakan

bahwa dioda dalam keadaan konduksi atau menghantar dan mempunyai tahanan dalam

dioda relative kecil. Sedangkan bila dioda diberi catu arah/bias mundur

(Reverse bias) maka dioda tidak bekerja dan pada kondisi ini dioda

mempunyai tahanan dalam yang tinggi sehingga arus sulit mengalir. Apabila

dioda silicon dialiri arus AC, maka yang mangalir hanya satu arah saja

sehingga arus output dioda berupa arus DC. Dari kondisi tersebut maka dioda

hanya digunakan pada beberapa pemakaian saja antara lain sebagai penyearah

setengah gelombang (Half Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full

Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper)

maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier).

2.5. Penerapan Dioda dalam Rangkaian Penyearah

Ada dua jenis penyearah yang kita pelajari, yaitu penyearah setengah-

gelombang dan penyearah gelombang penuh.

a. Penyearah setengah gelombang

Rangkaian penyearah yang paling sederhana adalah penyearah

setengah gelombang, terdiri dari sebuah dioda yang dipasang pada sisi

sekunder sebuah trafo dan diserikan dengan sebuah beban R, seperti pada

gambar penyearah setengah gelombang. Tegangan searah yang dibutuhkan

oleh beban, seperti lampu, relay, bateray, dll. Transformator mengubah

tegangan bolak balik tertentu menjadi tegangan sesuai untuk disearahkan.

Gambar 2.6.a.

Rangkaian Penyearah

setengah gelombang

Sumber : analisis 2009

Tegangan sisi sekunder trafo, merupakan tegangan masukan untuk rangkaian

penyearah setengah gelombang. Tegangan masukan ini adalah tegangan

bolak balik yang berbentuk sinusoida. Dalam satu periode, polaritas

tegangan positif dan negatif berubah secara bergantian. Kita hanya meninjau

satu periode gelombang saja, yaitu setengah periode positif dan setengah

periode negatif. Dalam setengah periode positif, dioda diberi panjar maju (anoda

(A) berhubungan dengan polaritas positif dan katoda (K) berhubungan dengan

polaritas negatif), sehingga dioda akan mengalirkan arus melalui beban R.

Untuk beban yang dianggap resistif murni R, tegangan keluaran atau ujung-

ujung beban sama dengan tegangan masukan. Karena itu, bentuk tegangan

keluaran sama dengan setengah gelombang tegangan.

Dalam setengah periode negatif berikutnya, dioda diberi panjar

mundur (anoda (A) berhubungan dengan polaritas negatif dan katoda (K)

berhubungan dengan polaritas positif), sehingga dioda tidak akan mengalirkan

arus melalui beban R. Ini mengakibatkan tegangan keluaran antara ujung-

ujung beban sama dengan nol, dan digambarkan dengan garis lurus mendatar

seperti pada gambar bawah.

Bentuk gelombang tegangan keluaran pada rangkaian penyearah

setengah gelombang ditunjukkan pada gambar bawah. Karena menghasilkan

tegangan keluaran searah hanya dalam setengah periode positif dari

gelombang tegangan masukan, maka penyearah ini disebut penyearah

setengah gelombang.

(a) (b)

(a) Bentuk sinyal input dan (b) Bentuk sinyal output penyearah setengah gelombang

Sumber : analisis 2009

b. Penyearah Gelombang Penuh

Agar dapat mengalirkan arus dalam satu gelombang penuh sehingga tegangan

keluaran lebih mudah diratakan dan dapat menghasilkan nilai konstan, kita gunakan

penyearah gelombang penuh. Penyearah gelombang-penuh dapat menggunakan

empat dioda yang dihubungkan seperti jembatan wheatstone,

disebut juga penyearah jembatan, seperti pada gambar rangkaian di bawah ini.

Gambar2.6.b. Rangkaian penyearah Gelombang Penuh

Penyearah jembatan selalu hanya sepasang dioda yang mengalirkan arus

melalui beban R, sedang sepasang dioda lainnya tidak. Dalam rangkaian ini,

pasangan dioda adalah D1 dengan D4, dan D2 dengan D3. (secara sederhana

pasangan dioda ditunjukkan oleh dioda-dioda yang arah panahnya sejajar).

Dalam setengah periode positif, pasangan dioda D2 dan D3 dipanjar maju,

sedangkan pasangan dioda D1 dan D4 dipanjar mundur. Arus listrik akan mengalir dari

tegangan masukan melalui pasangan dioda D2 dan D3 dan beban R dengan arah dari a ke

b. Jadi, dalam periode ini, tegangan keluaran sama dengan tegangan masukan.

Dalam setengah periode negatif, pasangan dioda D4 dan D1 dipanjar maju sedang

pasangan dioda D2 dan D3 dipanjar mundur. Arus listrik akan mengalir dari tegangan

masukan melalui pasangan dioda D1 dan D4 dan beban R, dengan arah yang sama

dari a ke b, seperti pada gambar. Dapat kita katakan bahwa tegangan masukan yang

bernilai negatif dijadikan positif pada keluaran. Selanjutnya, bentuk gelombang

tegangan masukan dan tegangan keluaran ditunjukkan pada gambar di bawah.

(a) (b)

(a) Bentuk sinyal input dan (b) Bentuk sinyal output penyearah gelombang penuh

Sumber : analisis 2009

Oleh karena itu penyearah jembatan menghasilkan tegangan keluaran searah

untuk satu periode gelombang tegangan masukan yang diberikan padanya, maka

penyearah jembatan disebut juga penyearah gelombang penuh.

2.6. Aplikasi Dioda dan Prinsip Perataan Penyearah Gelombang Penuh pada

Rangkian Power Supply

Gambar2.6 Rangkain Power Supply

Dioda banyak diaplikasikan pada rangkaian penyerah arus power

suplay atau konverter AC ke DC. Masing-masing tipe berbeda tergantung dari

arus maksimum dan juga tegangan breakdwon-nya.

Prinsip kerja pada gambar rangkaian power supply diatas tegangan AC ( V in ) di

turunkan dengan menggunakan trafo step down dari 220 V ke 42 V. Kemudian arus atau

tegangan yang berupa AC tersebut di searahkan oleh dioda bridge sebagaimana fungsinya

yakni menyearhkan tegangan AC ke DC sehingga keluarannya atau V out = 42 V dalam

bentuk DC.

Akan tetapi Tegangan searah yang dihasilkan oleh penyearah setengah gelombang

maupun penyearah jembatan (gelombang penuh) pada rangkaian power supply memiliki

riak yang cukup besar (gelombang tegangan tidak rata). Tegangan searah seperti ini tidak

memenuhi syarat untuk diberikan kepada komponen-komponen elektronika yang

terdapat dalam p o w e r s u p p l y , radio, televisi dan komputer, yang membutuhkan

tegangan searah yang lebih rata. Secara sederhana tegangan searah dapat diratakan

dengan memasang sebuah kapasitor elektrolit kapasitas besar, paralel dengan beban

R, misalnya saja pada rangkaian power supply diatas diberi 4 kapasitor 330 µF yang

dipasang paralel pada outputnya. Namun secara sederhana dapat dilihat seperti pada

gambar rangkaian sistem perataan di bawah ini.

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh berfilter

Sumber : analisis 2009

(a) (b)

(a) Bentuk sinyal input dan (b) Bentuk sinyal output penyearah berfilter

Sumber : analisis 2009

Rangkaian system perataan kapasitor ini disebut kapasitor perata atau kapasitor

penyimpan (reservoir circuit). Sewaktu tegangan pada ujung-ujung beban naik terhadap

waktu antara A dan B, kapasitor C dimuati sedemikian rupa sehingga polaritas pelat

atasnya positif. Sesaat setelah tegangan keluaran penyearah antara B dan C berkurang,

kapasitas C membuang muatan listriknya melalui beban R. sebagai hasilnya, tegangan

pada ujung-ujung beban tidak pernah mencapai nol, tetapi mengikuti lintasan garis tebal.

Tampak bahwa riak gelombang tegangan menjadi lebih kecil dan tegangan searah (DC)

yang dihasilkan pada ujung-ujung beban adalah agak lebih rata.

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

Berdasarkan paparan di atas penulis dapat menyimpulkan bahwa :

1. Dioda berfungsi sebagai penyearah (rectifier) untuk mengubah tegangan

bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah (DC).

2. Jenis-jenis dioada yakni . Dioda Penyearah ( Rectifier ), Dioda Zener, Dioda Emisi

Cahaya ( LED ), Dioda Cahaya ( photo dioda ), Dioda Varaktor, Dioda Laser.

3. Arus yang dihasilkan dioda baik setengah gelombang ataupun gelombang penuh yang

diaplikasikan pada suatu rangkaian elektronik (power supply) harus dipasang sebuah

kapasitor elektrolit kapasitas besar, paralel dengan beban R untuk menghasilkan arus

DC yang lebih rata atau riak menjadi lebih kecil.

3.2. Komentar

Menurut pendapat penulis, dioda yang merupakan komponen semikonduktor d a n

berfungsi sebagai penyearah (rectifier) untuk mengubah tegangan bolak-balik

(AC) menjadi tegangan searah (DC) ini menjadi sangat penting bagi kehidupan

sehari-hari, sebab hampir semua peralatan elektronik memerlukan sumber arus searah

(DC). Misalnya Dioda daya yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronika daya

seperti pada rangkaian penyearah pada power supply, freewheeling (bypass) pada

regulator-regulator penyakelaran, rangkaian pemisah, rangkaian umpan balik dari

beban ke sumber.

Penulis juga beranggapan, meskipun dalam pengaplikasiannya pada alat elektronika

( power supply ) dioda berfungsi sebagai penyearah dari arus AC ke DC, tapi tidak serta

merta gelombang yang dihasilkan tidak ada riak. Riak inilah yang banyak membuat

perlatan elektronika error atau rusak, maka kami sangat setuju jika suatu rangkaian

penyearah pada rangkaian penyearah dipasang kapasitor elektrolit kapasitas besar,

paralel dengan beban R guna mengurangi riak dan gelombang arus DC yang dikeluarkan

lebih rata karena selain fungsi kapasitor untuk menyimpan energi atau muatan listrik di

dalam medan listrik kapasitor juga berfungsi sebagai filter pada rangkaian penyearah

( Power Supply ).

DAFTAR PUSTAKA

Hendra.2009.Tugas;Makalah;Dioda Daya;BAB I, (Online),

(http://tugashendra.blogspot.com/2009/04/tugas-makalah-dioda-daya-bab-

1.html), diakses 11 Oktober 2013.

Wikipedia. 2012. Diode, (Online), (http://id.wikipedia.org/wiki/Diode), diakses 11

Oktober 2013

Ariztik. 2010.Apa itu Dioda(Online),(http://ariztik.wordpress.com/apa-itu- dioda/),

diakses 11 Oktober 2013

Smkmuh3klaten.2012.Prinsip kerjaDioda (Online), (http://smkmuh3ku.sch.id/?

pilih=news&mod=yes&aksi=lihat&id=14), diakses

11 Oktober 2013

Aldera.2008. Dioda. (http://duniaelektronika.blogspot.com/2008/08/dioda-adalah-

piranti-semikonduktor.html). diakses 11 Oktober 2013