Pengenalan Dasar Dioda (rectifier)

Dioda merupakan komponen elektronika yang  memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (bias maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (bias mundur). Dioda mempunyai dua kutup yaitu kutup positif (anoda) dan kutup negatif (katoda), dan pada umumnya dioda bersifat semikonduktor. Namun juga ada dioda yang bersifat selain semikonduktor. Untuk dioda semikonduktor dilambangkan dalam diagram skematik seperti dibawah ini :

simbol skematik dioda semikonduktor. arah panah menunjukkan arah arus elektron

Dioda dalam keadaan baik (tidak rusak) yang ditempatkan pada rangkaian lampu dan baterai sederhana. Dapat melewatkan atau mencegah arus melewati lampu, tergantung pada polaritas tegangan yang diterapkan. Coba lihat gambar dibawah ini :

(a) aliran arus mengalir, dioda bias maju. (b) aliran arus dihambat, dioda bias mundur

Ketika polaritas baterai sedemikian rupa, sehingga elektron dibiarkan mengalir melalui dioda, dioda dikatakan sebagai bias maju dan sebaliknya ketika polaritas baterai dibalik dan arus terblok oleh dioda, dioda dikatakan sebagai bias mundur. Sebuah dioda dianggap sebagai atau seolah-olah seperti saklar “tertutup” bila bias maju dan seperti saklar “terbuka” bila bias mundur.

Dan anehnya arah panah pada simbol dioda melawan arah aliran elektron. Hal ini dikarenakan simbol dioda diciptakan oleh para insinyur, yang sebagian besar menggunakan notasi aliran konvensional dalam skema mereka, yang menunjukkan aliran muatan dari positif (+) sisi sumber tegangan ke sisi negatif (-). Konvensi ini berlaku untuk semua simbol semikonduktor yang memiliki panah. Panah menunjukkan arah aliran konvensional dan melawan arah aliran elektron.

Fungsi dioda dapat disamakan dengan fungsi katup pada sistem fluida/hidrolik. Sebuah check valve memungkinkan aliran fluida melewati itu hanya dalam satu arah. Seperti gambar dibawah ini :

analogi check valve hidrolik. (a) aliran diijinkan mengalir (b) aliran dihambat/terblokir

Check valve pada dasarnya adalah perangkat yang dioperasikan oleh tekanan. Check valve memungkinkan untuk membuka dan mengalirkan fluida bila ada tekanan yang mendorong gerbang katup utama. Namun bila tekanan itu terjadi disisi yang berlawanan maka gerbang katup akan terdorong menutup dan menghambat aliran fluida.

Seperti check valve, dioda pada dasarnya adalah perangkat yang dioperasikan oleh tekanan (dioperasikan tegangan). Perbedaan penting antara bias maju dan bias mundur adalah polaritas dari tegangan jatuh di dioda. Mari kita lihat lebih dekat di rangkaian sederhana dengan baterai dioda dan lampu yang ditunjukkan sebelumya, untuk menyelidiki jatuh tegangan pada berbagai komponen. Lihat pada gambar berikut ini, jika gambar kurang jelas klik gambar untuk memperbesar.

pengukuran tegangan rangkaian dioda. (a) bias maju (b) bias mundur

Pada bias maju dioda akan menghantarkan arus dan menjatuhkan sedikit tegangan di dioda, dan sebagian besar tegangan baterai jatuh pada lampu. Sedangkan pada bias mundur, dioda menjatuhkan semua tegangan dan tidak ada tegangan baterai untuk lampu. Tegangan drop pada bias maju ini diakibatkan karena adanya suatu aksi penipisan daerah (daerah yang terbentuk dari sambungan PN) dibawah pengaruh tegangan yang diberikan. Daerah penipisan yang dibentuk oleh sambungan PN ini bertindak sebagai isolator dan mencegah arus mengalir.

Representasi dioda

Jika  bias mundur ini diterapkan pada dioda, maka penipisan daerah atau depletion region dioda ini akan berkembang atau meluas sehingga mencegah terjadinya arus mengalir melewati itu. Perhatikan gambar dibawah ini.

Depletion region mengembang/meluas dengan bias mundur.

Sebaliknya jika tegangan bias maju yang diterapkan, maka penipisan daerah atau depletion region akan menjadi semakin tipis dan kurang resistif sehingga arus bisa mengalir melewati itu. Untuk menghilangkan/mengambrukan daerah yang terbentuk dari sambungan PN ini (depletion region), diperlukan tegangan minimum tertentu. Dan biasa disebut tegangan maju. Seperti gambar ilustrasi berikut ini.

Depletion region menipis dengan bias maju.

Untuk dioda silikon memiliki tegangan maju sebesar 0,7 V dan untuk dioda germanium memiliki tegangan maju sebesar 0,3 V. Kebutuhan akan tegangan maju inilah yang menjatuhkan tegangan ketika melewati dioda. Dan untuk analisis rangkaian paling sederhana, jatuh tegangan dioda dianggap konstan pada angka nominal dan tidak berhubungan dengan jumlah arus.
Baca juga artikel selanjutnya tentang "rangkaian - rangkaian dioda penyearah" . semoga bermanfaat.

Tweet

Subscribe to receive free email updates: