Teori Dioda

Secara etimologis pengertian dioda berasal dari dua buah kata DI (dua) dan ODA (elektroda), yang artinya dua elektroda. Secara harfiah pengertian dioda adalah sebuah komponen elektronika yang memiliki dua buah elektroda dimana elektroda berpolaritas positif disebut Anoda dan elektroda yang berpolaritas negatif disebut Kathoda. Fungsi dioda sangat berhubungan dengan sistem pengendalian arus tegangan.

Dioda merupakan komponen aktif yang bersaluran dua, tapi khusus untuk dioda termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas. Namun pada umumnya dioda memiliki dua elektroda aktif dimana isyarat listrik dapat mengalir. Kebanyakan komponen ini digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya, sedangkan dioda varikap (variable capacitor/kondensator variabel) digunakan sebagai kondensator terkendali tegangan.

Pada gambar struktur dioda di atas terlihat jelas adanya sambungan semikonduktor PN. Pada bagian sambungan terdapat sebagian area yang ternetralkan yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron artinya elektron pada sisi N melompat sebagian ke sisi P sehingga area tersebut menjadi area ternetralkan. Seperti yang sudah kita ketahui bersama, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas.

Jika dioda diberi bias positif (forward bias/bias maju), dengan kata lain memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Setelah elektron bergerak meninggalkan tempatnya mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N. Terbentuknya hole hasil dari perpindahan 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.

Dioda pada umumnya terbuat dari bahan silikon yang mempunyai tegangan pemicu sebesar 0.7 Volt. Tegangan ini menurut uraian di atas adalah tegangan minimum yang diperlukan agar elektron bisa melompat mengisi hole melalui area penetralan (depletion layer). Di dalam dioda tidak akan terjadi atau sulit sekali terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutub yang berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.

Berbagai jenis dioda dibuat sesuai dengan fungsinya, tapi fungsi dioda ini tidak meninggalkan karakteristik serta spesifikasinya, seperti dioda penyearah (rectifier), dioda Emisi Cahaya (LED), dioda Zenner, dioda photo (Photo-Dioda) dan Dioda Varactor.

Dioda penyearah (rectifier) berfungsi sebagai penyearah tegangan / arus dari arus bolak-balik (AC) ke arus searah (DC) atau mengubah arus AC menjadi DC. Jenis dioda ini terbuat dari bahan Silikon. Dioda Zener merupakan dioda junction P dan N yang terbuat dari bahan dasar silikon. Dioda ini dikenal juga sebagai Voltage Regulation Diode yang bekerja pada daerah reverse (kuadran III). Fungsi dari komponen ini biasanya dipakai untuk pengamanan rangkaian setelah tegangan Zener.

Dioda emisi cahaya (LED) adalah Solid State Lamp yang merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan optik, sehingga dikategorikan pada keluarga “Optoelectronic”. Ada tiga fungsi umum penggunaan LED, yaitu : sebagai lampu indikator, untuk transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam suatu jarak tertentu, dan sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang terisolir secara total.

Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya arus bocor saja yang melewatinya. Dalam keadaan gelap, arus yang mengalir sekitar 10 A untuk dioda cahaya dengan bahan dasar germanium dan 1A untuk bahan silikon.

Penggunaan dioda cahaya diantaranya adalah sebagai sensor dalam pembacaan pita data berlubang (Punch Tape), dimana pita berlubang tersebut terletak diantara sumber cahaya dan dioda cahaya. Sedangkan penggunaan lainnya adalah dalam alat pengukur kuat cahaya (Lux-Meter), dimana dalam keadaan gelap resistansi dioda cahaya ini tinggi sedangkan jika disinari cahaya akan berubah rendah. Selain itu banyak juga dioda cahaya ini digunakan sebagai sensor sistem pengaman (security) misal dalam penggunaan alarm.

Dioda Varactor disebut juga sebagai dioda kapasitas yang sifatnya mempunyai kapasitas yang berubah-ubah jika diberikan tegangan. Dioda ini bekerja di daerah reverse mirip dioda Zener. Jika tegangan tegangannya semakin naik, kapasitasnya akan turun. Dioda varikap banyak digunakan pada pesawat penerima radio dan televisi di bagian pengaturan suara (Audio).

SCR singkatan dari Silicon Control Rectifier. Fungsi dioda ini sebagai pengendali. SCR atau Tyristor masih termasuk keluarga semikonduktor dengan karateristik yang serupa dengan tabung thiratron. Sebagai pengendalinya adalah gate(G).SCR sering disebut Thirystor. Isi SCR terdiri dari PNPN (Positif Negatif Positif Negatif) dan biasanya disebut PNPN Trioda.

Dioda

Gambar: Dioda dan simbolnya

Dioda adalah komponen elektronika yang hanya memperbolehkan arus listrik mengalir dalam satu arah sehingga dioda seringkali disebut sebagai 'penyearah'. Dioda terbuat dari bahan semikonduktor jenis silicon dan germanium. Dioda silikon bekerja pada tegangan 0.6 VDC dan dioda germanium bekerja pada tegangan 0,2 VDC. Contoh dioda : IN 4148, IN4002, IN
4003, dll. Simbol Dioda adalah D.

Dioda terbuat dari penggabungan dua tipe semikonduktor yaitu tipe P (positive) dan tipe N (negative). Kaki dioda yang terhubung pada semikonduktor tipe P dinamakan Anoda sedangkan yang terhubung pada semikonduktor tipe N disebut Katoda.

Sifat dioda
- Jika diberi arah maju (tegangan positif => anoda dan tegangan negatif => katoda) akan menghantarkan arus dan sebaliknya,
- Jika diberi arah mundur (tegangan positif => katoda dan tegangan negatif => anoda) tidak akan menghantarkan arus.

Arus listrik akan sangat mudah mengalir dari anoda ke katoda hal ini disebut sebagai 'Forward-Bias'
tetapi jika sebaliknya yakni dari katoda ke anoda, arus listrik akan tertahan atau tersumbat hal ini dinamakan sebagai 'Reverse-Bias'.

Fungsi Dioda
- Sebagai penyearah
- Sebagai pengaman rangkaian dari kemungkinan terbaliknya polaritas.

Mengukur Dioda Dengan
Multitester
Putar batas ukur pada Ohmmeter X10 / X100

1. Tempelkan probe merah pada kaki katoda (kaki katoda adalah yang ada garis putih pada badan dioda, sementara kaki anoda sebaliknya) dan probe hitam pada anoda => jarum bergerak
bukan nol. Kemudian posisi dibalik: probe merah pada anoda dan probe hitam pada katoda => jarum tidak bergerak, berarti dioda dalam kondisi baik.
2. Tempelkan probe merah pada katoda, probe hitam pada anoda => jarum bergerak atau menunjuk nol. Kemudian posisi dibalik: probe merah pada anoda, dan probe hitam pada katoda => jarum bergerak atau menunjuk nol, berarti dioda dalam kondisi rusak/ short.

Dioda Zener


Gambar: Dioda zener dan simbolnya

Selain dioda biasa, masih ada beberapa jenis dioda lainnya, salah satunya adalah dioda zener. Dioda zener terbuat dari bahan silikon. Biasanya digunakan pada rangkaian power supply di mana fungsinya adalah sebagai penstabil arus. Meskipun arus AC yang diubah ke DC berubah-ubah, tidak akan berpengaruh jika terdapat dioda zener ini. Adapun sifatnya adalah sebagai berikut:
- Tegangan yang dicapai maksimal rata-rata 0,7 s/d 12 volt
- Hanya tahan terhadap arus kecil, maksimal 1 s/d 50 mA
- Hampir tidak ada tegangan yang hilang jika sudah melewati dioda zener.

Contoh dioda zener: zener 6 volt, zener 12 volt, dll.

Pengukuran baik tidaknya dioda zener sama dengan pengukuran dioda biasa.

LED (Light Emitting Diodes)


Gambar: LED dan simbolnya

LED merupakan jenis dioda yang jika diberikan tegangan forward-bias akan menimbulkan cahaya dengan warna-warna tertentu seperti merah, hijau, dan kuning. LED dalam rangkaian elektronika biasa digunakan sebagai lampu indikator. Pengukuran baik tidaknya LED juga sama dengan pengukuran dioda biasa.Macam-macam Dioda

Dioda secara umum memiliki susunan dan sistem kerja yang sama. Pada dasarnya macam-macam dioda dibentuk oleh sambungan PN yang secara fisik dikenal dengan nama anoda dan katoda. Dioda dapat dibedakan berdasarkan macam, bahan dan fungsinya.

Ada macam-macam dioda yang harus Anda ketahui dan pelajari jika Anda ingin ahli dalam bidang elektronika. Dioda ini mempunyai peranan yang cukup penting dalam sebuah sistem/rangkaian elektronika karena dioda mempunyai fungsi vital bagi kinerja sebuah perangkat elektronika.

Macam-macam Dioda

Berikut ini macam-macam dioda yang perlu Anda ketahui, diantaranya :

• Dioda Silenium. Bentuk fisiknya seperti bujur sangkar dengan empat kaki. Sepasang berkutub negatif dan sisanya berkutub positif. Komponen ini berfungsi untuk membuat arus listrik motor atau mobil menjadi searah yang pengapiannya menggunakan accu (aki). Dioda ini terbuat dari bahan silenium.
• Dioda Germanium. Bentuk fisiknya kecil dengan ujung lonjong dan memiliki sepasang kaki yang berkutub negatif dan positif. Kaki yang berkutub negatif diberi tanda bulat dengan tujuan untuk memudahkan penggemar elektronika yang belum memahami secara sempurna. Komponen ini sering digunakan pada rangkaian radio penerima dan pemancar sederhana atau TX. Fungsinya mengubah arus AC menjadi DC dan memprosesnya menjadi suara. Dioda ini terbuat dari bahan germanium.
• Dioda Silikon. Bentuk dioda ini ada yang bulat panjang, bulat berujung lonjong dan bulat serta tahan terhadap panas. Semuanya memiliki kaki negatif dan positif. Bahan untuk membuat dioda ini didominasi oleh unsur silikon. Dioda ini berfungsi membuat/mengubah arus AC menjadi searah (DC). Oleh karena itu maka komponen ini banyak dijumpai pada rangkaian adaptor, power supply (catu daya), dan lain sebagainya.
• Dioda Zener. Pada dasarnya dioda itu berfungsi sebagai pengubah arus, namun dioda zener berguna juga sebagai penyetabil arus atau sebagai stabilizer. Komponen ini biasanya digunakan untuk rangkaian power supply.
• LED (Light Emiting Diode = Dioda Cahaya). Saat diberi polaritas pada kedua kutubnya dioda jenis ini bisa memancarkan cahaya karena mempunyai lapisan fosfor. LED mempunyai batas arus maksimal yang bisa mengalir melaluinya. Bila nilainya di atas nilai tersebut maka LED cepat rusak (mati). LED mempunyai fungsi khusus selain sebagai indikator, yakni untuk transmisi pada sistem remote control dan opto sensor, untuk optical pick-up pada sistem CD, lampu display, jam tangan, audio Hi-Fi.

Itulah sedikit ulasan mengenai macam-macm dioda. Jadi masih ada kekurangannya, untuk itu Anda bisa menambahkan atau mencarinya sendiri.
Pengujian Dioda

Apabila kita sudah pahami bahwa diode merupakan PN junction semiconductor dimana arus listrik hanya mengalir dalam satu arah, maka kita dapat menentukan apakah diode tersebut baik atau rusak menggunakan multimeter digital ataupun multimeter analog dengan langkah pengujian diode sebagai berikut.

Menguji Diode Dengan Multimeter Digital

1. Pilih mode sesuai dengan resistant diode (apabila multimeter digital tidak ada pilihan diode dapat memilih mode pengukuran resistansi / Ohm) dengan memutar switch digital meter.
2. Diode disebut normal atau kondisi diode baik bila nilai resistansinya kecil saat probe kabel merah dihubungkan dengan kaki diode anode (+) dan probe kabel hitam dihubungkan dengan kaki cathode (-).
3. Dan juga dikatakan bagus bila resistansinya besar mendekati tak berhingga bila pemasangan probe pada diode tadi dibalik.
4. Diode pada kondisi short bila nilai resistan 0 ohm saat diukur pada arah sesuai dengan arah arus llistrik (forward/ langkah ke 2) dan posisi sebaliknya (reverse).
5. Diode kondisi open atau putus bila nilai resistan mendekati tak terhingga saat diukur searah arus listrik (forward / langkah ke 2) dan posisi sebaliknya (reverse).

Menguji Diode Dengan Multimeter Analog

1. Pilih mode pengukuran resistansi (OHM) dengan tingkat resistan (range x 100) dengan memutar select switch analog multi meter.
2. Diode dikatakan  normal bila nilai resistansinya kecil (jarum multimeter mendekati nilai 0 Ohm) saat probe kabel merah dihubungkan dengan diode anode (+) dan probe kabel hitam dihubungkan dengan cathode (-).
3. Dan juga diode dikatakan bagus bila resistansinya besar (jarum multimeter tidak bergerak) bila pemasangan probe pada diode dibalik.
4. Diode pada kondisi short bila nilai resistan 0 ohm saat diukur pada arah sesuai dengan arah arus llistrik (forward/ langkah ke 2) dan posisi sebaliknya (reverse).
5. Diode kondisi open atau putus bila nilai resistan mendekati tak terhingga saat diukur searah arus listrik (forward / langkah ke 2) dan posisi sebaliknya (reverse).