Dioda adalah salah satu perangkat semikonduktor yang paling umum digunakan dalam peralatan elektronik saat ini.
Mereka juga salah satu yang paling disalahpahami.
Lagi pula, dioda sering disebut sebagai "gerbang satu arah" atau "gerbang pencuri" ketika berbicara tentang operasinya.
Ketika dioda terputus dari tegangan luar, elektron di dalamnya terperangkap di dalam dan tidak dapat lepas lagi.
Dengan demikian, ini menjebak arus yang mengalir melalui bagian tertentu dari rangkaian di dalam tanpa jalan keluar kecuali melalui terminal yang berlawanan atau jalur balik (dengan demikian nama melewati nama).
Namun, ketika dioda disebutkan dalam hubungannya dengan elektronik, mereka bisa membingungkan.
Ini karena banyak orang menganggap mereka sebagai perangkat linier — padahal sebenarnya mereka memiliki perilaku nonlinier yang membuatnya jauh lebih fleksibel daripada sekadar sakelar on/off sederhana.
Sama seperti bagaimana alat musik memiliki banyak kegunaan di luar memainkan not, dioda melayani banyak tujuan selain hanya menghidupkan dan mematikan arus listrik.
Mari kita lihat bagaimana dioda bekerja sehingga Anda memahami bagaimana mereka dapat digunakan dan sifat unik apa yang mereka miliki yang membuatnya menjadi bagian sirkuit elektronik yang sangat berguna.
Apa itu dioda?
Dioda adalah shunt listrik satu arah.
Dioda adalah sakelar dua arah yang dikontrol secara elektronik yang memungkinkan arus mengalir dalam satu arah hanya dalam kondisi tertentu.
Ketika arus mengalir hanya dalam satu arah melalui dioda, dua "jari" semikonduktornya terhubung bersama.
Saat arus mengalir ke arah lain, kedua jari diisolasi satu sama lain dan tidak ada arus yang mengalir.
Dioda terbuat dari dua bahan semikonduktor yang biasanya disusun dengan gaya "sandwich" untuk memblokir aliran elektron di kedua arah.
Sejumlah kecil arus dalam kondisi tertentu dapat menghilangkan kelebihan energinya sebagai panas, memungkinkan elektron mengalir melalui dioda dalam satu arah—walaupun tegangan melintasi dioda jauh lebih tinggi daripada tegangan yang diberikan ke sisi lainnya.
Karena daerah aktif dioda hanya memungkinkan elektron mengalir dalam satu arah sedangkan daerah luar menghalanginya untuk mengalir kembali, ini digambarkan sebagai shunt listrik satu arah.
Dioda memiliki terminal positif dan negatif
Kedua ujung dioda diberi label dengan + dan – untuk menunjukkan bahwa ia tidak memiliki polaritas internal.
Ketika tegangan diterapkan ke ujung dioda, ini disebut pengujian hubung singkat atau "negatif".
Dioda tidak terpolarisasi seperti kabel listrik terpolarisasi normal — ujungnya hanya digunakan untuk pengujian dan bagian tengah dioda netral ("tanpa polaritas") dan terhubung ke elemen rangkaian.
Dalam elektronik, terminal positif dioda biasanya adalah anoda dan terminal negatifnya adalah katoda.
Namun, konvensi itu tidak diatur dalam batu.
Di beberapa sirkuit, terminal negatif adalah katoda dan terminal positif adalah anoda.
Misalnya, dalam sirkuit LED, terminal negatif adalah katoda, tetapi dalam rangkaian baterai, terminal negatif adalah anoda.
Ada banyak jenis dioda
Ada banyak jenis dioda yang tersedia untuk digunakan dalam elektronik.
Sebagian besar dioda merupakan jenis semikonduktor, tetapi ada juga penyearah, fotodioda, dan transistor yang berfungsi seperti dioda.
Memilih jenis dioda yang tepat untuk rangkaian tertentu penting untuk mendapatkan hasil yang diinginkan.
Beberapa jenis dioda penting meliputi: – Penyearah Cepat: Dioda ini menghantarkan listrik dengan sangat cepat, memungkinkan aplikasi frekuensi tinggi.
– Penyearah Standar: Dioda ini menghantarkan listrik lebih lambat, memungkinkan aplikasi frekuensi rendah.
– Schottky Barrier Rectifiers: Dioda ini memiliki dioda Schottky bawaan yang mencegahnya berjalan mundur.
– Fotodioda: Perangkat ini mengubah cahaya menjadi listrik, menjadikannya berguna dalam aplikasi penginderaan.
Dioda memiliki ambang tegangan, karakteristik, dan tegangan tembus yang berbeda
Meskipun dioda tetap merupakan shunt listrik satu arah, mereka biasanya memiliki tegangan tembus yang sangat tinggi (lebih besar dari 1 megavolt) dan ambang batas tegangan tembus (penurunan tegangan yang diperlukan untuk memulai gangguan) yang membuatnya cocok untuk jenis aplikasi tertentu.
Parameter ambang ini bergantung pada jenis dioda yang digunakan dan dapat diubah untuk membuat berbagai jenis dioda.
Sebagai contoh, dioda penyearah cepat memiliki ambang tegangan tembus sekitar 0.3 volt.
Ini berarti bahwa jika tegangan melintasi dioda lebih rendah dari 0.3 volt, dioda tidak akan berjalan dan rangkaian akan tetap dalam keadaan semula.
Jika rangkaian mencoba menarik lebih banyak arus dan tegangan melintasi rangkaian dinaikkan, ambang batas tegangan tembus dioda terpenuhi dan dioda mulai mengalirkan arus ke arah yang berlawanan.
Dioda dapat digunakan dalam aplikasi linier atau nonlinier
Salah satu fitur unik dari dioda adalah dapat digunakan dalam aplikasi linier atau nonlinier.
Ketika digunakan dalam aplikasi linier, dioda digunakan sebagai saklar.
Dengan kata lain, itu mengalirkan arus dalam satu arah tergantung pada tegangan yang diberikan ke rangkaian.
Ketika tegangan diterapkan di sirkuit, elektron mulai mengalir melalui dioda dan sirkuit diberi daya.
Dioda dapat dianggap sebagai "sakelar satu arah".
Ketika sirkuit diberi daya, dioda mengalirkan arus, menghidupkan sirkuit.
Ketika tidak ada tegangan yang diberikan pada rangkaian, dioda tidak berjalan, dan rangkaian dimatikan.
Dalam aplikasi nonlinier, dioda digunakan untuk memperkuat atau meningkatkan amplitudo atau kekuatan sinyal.
Misalnya, jika sirkuit menggunakan sinyal frekuensi rendah untuk mengontrol sesuatu (seperti menghidupkan atau mematikan motor), sirkuit itu sendiri dapat dimatikan oleh sinyal tersebut.
Tetapi jika sinyalnya cukup tinggi (seperti nada sambung telepon atau musik dari stasiun radio), dioda dapat digunakan untuk memperkuat dan menyalakan sirkuit, memungkinkannya dikendalikan oleh sinyal frekuensi tinggi.
Bagaimana Dioda Tegangan Tinggi Bekerja?
Ketika tegangan tinggi diterapkan di a dioda, itu mulai melakukan.
Namun, karena tegangannya terlalu tinggi, elektron yang terperangkap di dalam dioda tidak dapat melepaskan energinya dalam jumlah yang cukup untuk melepaskan diri dari kurungannya.
Akibatnya, dioda melakukan sedikit, tetapi tidak cukup untuk memberi daya pada rangkaian.
Ketika tegangan rendah diterapkan ke gerbang sepasang transistor yang mengontrol tegangan yang diterapkan di sirkuit (disebut sirkuit tangga), sinyal dibiarkan melewati tidak diatur.
Namun, ketika ada terlalu sedikit tegangan di rangkaian tangga dan dioda tidak mengalirkan arus yang cukup, sinyal tidak diizinkan masuk dan rangkaian dimatikan.
Ini dapat digunakan untuk memberi daya pada sirkuit sederhana dan dapat berguna untuk penyortir, komputer, dan pengatur waktu.
Cara Menghitung Ambang Batas Tegangan Diode
Misalkan Anda menghubungkan dioda ke sumber daya 12 volt dan ingin tahu apakah itu akan mengalir (menyediakan daya) pada tegangan rendah.
Persamaan untuk menghitung tegangan tembus (VOM) dari perangkat semikonduktor adalah sebagai berikut: Dalam persamaan ini, "VOH" adalah tegangan melintasi perangkat saat rusak, "VOHSC" adalah tegangan ambang dioda saat melakukan, "I" adalah arus yang melalui dioda, "E" adalah tegangan medan listrik melintasi dioda dan "n" adalah jumlah elektron dalam dioda.
Untuk menentukan ambang tegangan dioda, Anda perlu mengetahui tegangan tembus dioda.
Anda dapat menemukan nilai ini dengan menggunakan persamaan di atas.
Tegangan tembus dari dioda sambungan pn silikon tipikal adalah 1.5 volt.
Ini berarti bahwa ketika tegangan melintasi dioda adalah 1.5 volt, dioda akan rusak dan mulai mengalirkan arus.