semikonduktor ( dioda)

7/23/2019 semikonduktor ( dioda).

1/17

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini peralatan elektronika daya cukup berkembang dengan pesat. Hal

ini terlihat dengan semakin banyaknya penggunaan peralatan elektronik baik pada

rumah tangga, perkantoran maupun industri. Seperti semikonduktor.

Penerapan dioda semikonduktor dalam bidang elektronika sangatlah luas.

Hal ini karena sifat dioda yang sangat mendasar yaitu hanya dapat melewatkan

arus dalam satu arah saja.Rangkaian penyearah merupakan penerapan dioda yang

sangat penting untuk dibahas lebih dahulu. Sesuai dengan bentuk gelombang

outputnya, maka penyearah terdapat dua macam yaitu setengah gelombang dan

gelombang penuh. Khusus untuk peralatan rumah tangga maupun perkantoran

umumnya menggunakan penyearah satu fasa gelombang penuh dengan dioda.atu daya seperti ini umumnya menggunakan ! "empat# buah dioda hubungan

jembatan.

Rangkaian pemotong dan penggeser merupakan penerapan lain yang juga

banyak digunakan dalam teknik pulsa.$enis dioda semikonduktor yang khusus

dioperasikan pada bias mundur yang pada titik break%down%nya sering disebut

dengan dioda &ener. &ener ini merupakan inti dari rangkaian penyetabil tegangan.

Disamping itu juga dibahas beberapa macam rangkaian pelipat tegangan. Dan

macam ' macam diode khusus seperti ()D dan Dioda *hoto.

1.2 Rumusan Masalah

+pa itu Penyearahan arus bolak balik

+pa itu Pelipat dua tegangan

+pa itu Dioda &ener

+pa itu ()D


2/17

+pa itu Dioda *hoto

1.3 Tujuan Penulisan

-ahasiswa dapat menganalisis karakteristik macam%macam dioda semikonduktor.


3/17

BAB

PEMBAHA!AN

2.1 Pen"earahan B#lak Balik

Penerapan dioda yang paling banyak dijumpai adalah sebagai penyearah.

Penyearah berarti mengubah arus bolak%balik "ac# menjadi arus searah "dc#.

Sebagian besar peralatan elektronik membutuhkan sumber daya yang berupa arus

searah. ntuk kebutuhan daya dan tegangan yang kecil biasanya cukup

digunakan baterai atau accu, namun untuk lebih dari itu diperlukan power supply

yang berupa penyearah.

a. Penyearahan Setengah /elombang

Penyearah yang paling sederhana adalah penyearah setengah gelombang, yaitu

yang terdiri dari sebuah dioda. -elihat dari namanya, maka hanya setengah

gelombang saja yang akan disearahkan. /ambar .0 menunjukkan rangkaian

penyearah setengah gelombang.

/ambar 0

b. Penyearahan /elombang Penuh

Rangkaian penyearah gelombang penuh ada dua macam, yaitu dengan

menggunakan trafo 1 "center%tap 2 tap tengah# dan dengan sistem jembatan.

0# -enggunakan 1ransformator dengan 1 "enter ' 1ap#


4/17

/ambar 3 .

/ambar 4.

1erminal skunder dari 1rafo 1 mengeluarkan dua buah tegangan keluaran

yang sama tetapi fasanya berlawanan dengan titik 1 sebagai titik tengahnya.

Kedua keluaran ini masing%masing dihubungkan ke D0 dan D3, sehingga saat D0

mendapat sinyal siklus positip maka D0 mendapat sinyal siklus negatip, dan

sebaliknya. Dengan demikian D0 dan D3 hidup%nya bergantian. 5amun karena

arus i0 dan i3 melewati tahanan beban "R(# dengan arah yang sama, maka i(

menjadi satu arah .

Rangkaian penyearah gelombang penuh ini merupakan gabungan dua buah

penyearah setengah gelombang yang hidupnya bergantian setiap setengah siklus.


5/17

Sehingga arus maupun tegangan rata%ratanya adalah dua kali dari penyearah

setengah gelombang.

3# -engunakan Sistem $embatan

Penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan ini bisa menggunakan

sembarang trafo baik yang 1 maupun yang biasa, atau bahkan bisa juga tanpa

menggunakan trafo.

Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan dapat

dijelaskan melalui gambar 3.!. Pada saat rangkaian jembatan mendapatkan

bagian positip dari siklus sinyal ac, maka "gambar 3.!b#6

/ambar !.

D0 dan D4 hidup "75#, karena mendapat bias maju

D3 dan D! mati "7**#, karena mendapat bias mundur

Sehingga arus i mengalir melalui D0, R(, dan D4.

/ambar 8


6/17

Sedangkan apabila jembatan memperoleh bagian siklus negatip, maka "gambar

3.! c#6

D3 dan D! hidup "75#, karena mendapat bias maju

D0 dan D4 mati "7**#, karena mendapat bias mundur

Sehingga arus i3 mengalir melalui D3, R(, dan D!.

+rah arus i0 dan i3 yang melewati R( sebagaimana terlihat pada gambar 3.! b

dan c adalah sama, yaitu dari ujung atas R( menuju ground. Dengan demikian

arus yang mengalir ke beban "i(# merupakan penjumlahan dari dua arus i0 dan i3,

dengan menempati paruh waktu masing%masing "gambar 3.! d#.

ntuk mendapatkan tegangan arus searah positif dan negati9e dapat

digunakan rangkaian seperti pada gambar.

3.3 Pelipat dua tegangan

Sebagai pelipatganda tegangan dari suatu sumber tegangan bolak%balik, maka

dapat dibuat rangkaian pelipatganda yang dasarnya adalah merupakan

rangkaianpenyearah tegangan. :esar tegangan yang dilipatkan dapat diatur mulai

dari dua kali lipat, tiga kali lipat atau seterusnya.

+da dua macam rangkaian pelipat dua ini, yaitu untuk setengah gelombang

dan gelombang penuh. Rangkaian doubler setengah gelombang seperti terlihat

pada gambar "0# dan rangkaian ini dikenal sebagai Rangkaian ;illard atau

ascade.


7/17

/ambar


8/17

dioda yang sedang menghantar dianggap hubung singkat. 7leh karena itu 0 diisi

tegangan melalui D0 hingga mencapai ;m dengan polaritas seperti ditunjukkan

pada gambar < b.

Pada saat setengah siklus berikutnya yaitu siklus negatip, maka dioda D0

tidak menghantar dan dioda D3 menghantar. 7leh karena itu kapasitor 3 diisi

tegangan dari skunder trafo sebesar ;m dan dari 0 sebesar ;m, sehingga total

sebesar 3 ;m.

+pabila pada output diberi resistor beban "R(#, maka tegangan pada ujung

3 turun selama siklus positip dan diisi kembali hingga 3 ;m selama siklus

negatip. :entuk gelombang output pada ujung 3 adalah seperti bentuk output

penyearah setengah gelombang dengan filter . 1egangan puncak in9erse "P@;#

untuk setiap dioda adalah 3;m.

Rangkaian yang ditunjukkan pada gambar 3.0! adalah pelipat tegangan

dua kali gelombang penuh.Selama siklus positip dari skunder trafo dioda D0

menghantar dan 0 mengisi tegangan hingga ;m, sedangkan dioda D3 tidakmenghantar "gambar 3.0! b#. Selama siklus negatip dioda D3 menghantar dan 3

mengisi tegangan hingga ;m, sedangkan dioda D0 tidak menghantar "gambar

3.0! c#. 1egangan puncak in9erse "P@;# untuk setiap diodaadalah 3 ;m.

$ika tidak ada beban, maka tegangan pada ujung 0 dan 3 adalah 3 ;m.

$ika beban dipasang pada output, maka bentuk gelombang pada ujung 0 dan 3

adalah seperti halnya pada kapasitor yang diumpankan dari penyearah gelombang

penuh. Perbedaannya adalahbahwa pada rangkaian pelipat tegangan ini 0 dan

3 berhubungan secara seri, sehingga nilainyalebihkecildari masing%masing .

Dari rangkaian pelipat tegangan dua kali seperti yang sudah dijelaskan di

depan kemudian dapat dikembangkan rangkaian pelipat tiga, empat kali tegangan

input./ambar3.08 merupakan rangkaian pelita tegangan tersebut. Dari penjelasan

di depan kiranya sudah cukup jelas bagaimana prinsip kerja rangkaian ini.


9/17

/ambar A "a# Rangkaian pelipat tegangan dua kali gelombang penuh= "b# kondisi

saat siklus positip= "c# kondisi saat siklus negatip

2.3 Di#$a %ener

Struktur Dioda Bener tidaklah jauh berbeda dengan dioda biasa, hanya tingkat

dopingnya saja yang sangat berbeda. Kur9a karakteristik dioda Bener juga sama

seperti dioda biasa, namun perlu dipertegas adanya daerah breakdown dimana

pada saat bias mundur mencapai tegangan breakdown maka arus dioda naik

dengan cepat "gambar 3.00#. Daerah breakdown inilah titik fokus penerapan dari

dioda Bener. Sedangkan pada dioda biasa tidak diperbolehkan pemberian

tegangan mundur sampai pada daerah breakdown, karena bisa merusak dioda.


10/17

/ambar C Kur9a karakteristik dioda &ener

1itik breakdown dari suatu dioda Bener dapat dikontrol dengan mem9ariasi

tingkat dopingnya. 1ingkat doping yang tinggi, akan meningkatkan jumlah

pengotoran sehingga tegangan Benernya ";B# akan kecil. Demikian jugasebaliknya, dengan tingkat doping yang rendah diperoleh ;B yang tinggi. Pada

umumnya dioda Bener dipasaran tersedia mulai dari ;B 0,C ; sampai 3?? ;,

dengan kemampuan daya dari hingga 8? E. Karena temperatur dan kemapuan

arusnya yang tinggi, maka jenis silikon sering dipakai pada dioda Bener.

Penerapan dioda Bener yang paling penting adalah sebagai penyetabil

tegangan "9oltage regulator#. Rangkaian dasar penyetabil tegangan adalah pada

gambar 3.03. +gar rang% kaian ini dapat berfungsi sebagai penyetabil tegangan,

maka dioda Bener harus bekerja pada daerah breakdown. Dengan kata lain,

apabila dilihat pada gambar 3.00, maka tegangan sumber ";i# yang diberikan pada

rangkaian harus lebih besar dari ;B atau arus pada dioda Bener harus lebih besar

dari @B minimum.


11/17

/ambar C Rangkaian dasar penyetabil tegangan

7leh karena itu persyaratan yang harus dipenuhi agar rangkaian berfungsi

sebagai pe% nyetabil tegangan adalah berkenaan dengan nilai R( dan ;i. Pertama,

R( harus lebih besar dari R( minimum. R( ini berhubungan dengan @B, karena

bila R( minimum, maka @( menjadi maksimum, sehingga @B menjadi minimum.

Kedua , ;i harus lebih besar dari ;i minimum. ;i minimum ini akan menjamin

bahwa dioda mendapatkan tegangan breakdown.

Kasus pertama6 Resistansi beban R( harus lebih besar dari R( minmum.

+pabila R( kecil sekali sehingga kurang dari R(min, maka turun tegangan pada

R( "juga pada Bener# akan kecil sehingga kurang dari ;B. 7leh karena itu Bener

tidak berfungsi, karena tidak bekerja pada daerah breakdown. ntuk menghitung

harga R(min dari gambar 3.0? adalah menghitung harga R( saat diperoleh ;( 2

;B, yaitu6

;( 2 ;& 2RL.Vi

RL+Rs

sehingga diperoleh6

R(min2Rs .Vz

ViVz FFFF.0

Harga R(min ini akan menjamin bahwa dioda Bener bekerja. Dengan

R(min maka diperoleh @(maG, yaitu


12/17

i(maG2VL

RL 2Vz

RLmin FFF.3

:ila Bener sudah bekerja, berarti ;( 2 ;B 2 konstan, dan dengan

menganggap ;i tetap maka turun tegangan pada RS ";R# juga tetap, yaitu6

;R 2 ;i ' ;B FFFF.4

Dan arus yang mengalir pada Rs juga tetap , yaitu sebesar " @R# 6

@R 2VR

Rs FFFF..!

+rus Bener dapat dihitung dengan

@B 2 @R '@( FFFFF..8

Karena @R tetap, maka @B akan maksimum bila @( minimum dan

sebaliknya. +gar @B tidak melebihi harga @Bm yang sudah ditentukan oleh pabrik,

maka @( harus tidak boleh kurang dari @( minimum. $ika @Bm terlampaui, Bener

akan panas dan bisa rusak. @(min ini adalah6

@(min2 @R ' @Bm FFFFF

semikonduktor ( dioda)

Documents