Apa itu dioda?

Dioda adalah komponen elektronik dua terminal, membatasi aliran arus dalam satu arah dan memungkinkan untuk mengalir bebas dalam arah yang berlawanan. Ini memiliki banyak kegunaan dalam rangkaian elektronik dan dapat digunakan untuk membangun penyearah, inverter, dan generator.

Pada artikel ini, kami akan mengambil tatapan apa itu dioda dan bagaimana cara kerjanya. Kami juga akan melihat beberapa kegunaan umum di sirkuit elektronik. Jadi mari kita mulai!

Bagaimana cara kerja dioda?

Dioda adalah perangkat elektronik yang memungkinkan arus harus mengalir dalam satu arah. Mereka biasanya ditemukan di sirkuit listrik. Mereka beroperasi berdasarkan bahan semikonduktor dari mana mereka dibuat, yang dapat berupa tipe-N atau tipe-P. Jika dioda adalah tipe-N, ia hanya akan mengalirkan arus ketika tegangan diterapkan dalam arah yang sama dengan panah dioda, sedangkan dioda tipe-P hanya akan mengalirkan arus ketika tegangan diterapkan dalam arah yang berlawanan dengan panahnya.

Bahan semikonduktor memungkinkan arus mengalir, menciptakanzona penipisan', ini adalah wilayah di mana elektron dilarang. Setelah tegangan diterapkan, zona penipisan mencapai kedua ujung dioda dan memungkinkan arus mengalir melewatinya. Proses ini disebut "bias maju'.

Jika tegangan diterapkan ke sebaliknya bahan semikonduktor, bias balik. Ini akan menyebabkan zona penipisan meluas hanya dari satu ujung terminal dan menghentikan aliran arus. Hal ini karena jika tegangan diterapkan sepanjang rute yang sama dengan panah pada semikonduktor tipe-P, semikonduktor tipe-P akan bertindak seperti tipe-N karena akan memungkinkan elektron bergerak berlawanan arah dengan panahnya.

Aliran arus dioda

Dioda digunakan untuk apa?

Dioda digunakan untuk mengubah arus searah ke arus bolak-balik, sambil memblokir konduksi balik muatan listrik. Komponen utama ini juga dapat ditemukan pada dimmer, motor listrik, dan panel surya.

Dioda digunakan di komputer untuk perlindungan komponen elektronik komputer dari kerusakan akibat lonjakan arus listrik. Mereka mengurangi atau memblokir tegangan lebih dari yang dibutuhkan oleh mesin. Ini juga mengurangi konsumsi daya komputer, menghemat daya, dan mengurangi panas yang dihasilkan di dalam perangkat. Dioda digunakan pada peralatan kelas atas seperti oven, mesin pencuci piring, oven microwave, dan mesin cuci. Mereka digunakan dalam perangkat ini untuk melindungi kerusakan karena lonjakan listrik yang disebabkan oleh gangguan listrik.

Penerapan dioda

• koreksi
• Seperti saklar
• Sirkuit Isolasi Sumber
• Sebagai tegangan referensi
• Pencampur frekuensi
• Perlindungan arus balik
• Perlindungan polaritas terbalik
• Perlindungan lonjakan
• Detektor amplop AM atau demodulator (detektor dioda)
• Seperti sumber cahaya
• Di sirkuit sensor suhu positif
• Di sirkuit sensor cahaya
• Baterai surya atau baterai fotovoltaik
• Seperti pemotong
• Seperti seorang punggawa

Sejarah dioda

Kata "dioda" berasal dari Греческий kata "diodous" atau "diodos". Tujuan dari dioda adalah untuk memungkinkan listrik mengalir hanya dalam satu arah. Dioda juga bisa disebut katup elektronik.

Ditemukan Putaran Henry Joseph melalui eksperimennya dengan listrik pada tahun 1884. Eksperimen ini dilakukan dengan menggunakan tabung kaca vakum, di dalamnya terdapat elektroda logam di kedua ujungnya. Katoda memiliki pelat dengan muatan positif dan anoda memiliki pelat dengan muatan negatif. Ketika arus melewati tabung, itu akan menyala, menandakan bahwa energi mengalir melalui rangkaian.

Siapa yang menemukan dioda

Meskipun dioda semikonduktor pertama ditemukan pada tahun 1906 oleh John A. Fleming, dikreditkan ke William Henry Price dan Arthur Schuster karena secara independen menemukan perangkat pada tahun 1907.

William Henry Preece dan Arthur Schuster

Jenis dioda

• Dioda sinyal kecil
• Dioda sinyal besar
• Stabilitron
• Dioda Pemancar Cahaya (LED)
• Dioda DC
• Dioda Schotky
• Dioda shockley
• Dioda pemulihan langkah
• dioda terowongan
• Dioda Varactor
• dioda laser
• Dioda penekan sementara
• Dioda yang diolah emas
• Dioda penghalang super
• Dioda Peltier
• dioda kristal
• Dioda Longsor
• Penyearah Terkendali Silikon
• Dioda vakum
• dioda PIN
• titik kontak
• Dioda Hana

Dioda sinyal kecil

Dioda sinyal kecil adalah perangkat semikonduktor dengan kemampuan peralihan cepat dan penurunan tegangan konduksi rendah. Ini memberikan perlindungan tingkat tinggi terhadap kerusakan akibat pelepasan muatan listrik statis.

Dioda sinyal besar

Dioda sinyal besar adalah jenis dioda yang mentransmisikan sinyal pada tingkat daya yang lebih tinggi daripada dioda sinyal kecil. Dioda sinyal besar biasanya digunakan untuk mengubah AC ke DC. Dioda sinyal besar akan mengirimkan sinyal tanpa kehilangan daya dan lebih murah daripada kapasitor elektrolitik.

Kapasitor decoupling sering digunakan dalam kombinasi dengan dioda sinyal besar. Penggunaan perangkat ini memengaruhi waktu respons transien sirkuit. Kapasitor decoupling membantu membatasi fluktuasi tegangan yang disebabkan oleh perubahan impedansi.

Stabilitron

Dioda Zener adalah jenis khusus yang hanya akan menghantarkan listrik di area yang langsung berada di bawah penurunan tegangan langsung. Ini berarti bahwa ketika salah satu terminal dioda zener diberi energi, ini memungkinkan arus berpindah dari terminal lain ke terminal yang diberi energi. Penting agar perangkat ini digunakan dengan benar dan diardekan, jika tidak maka dapat merusak sirkuit Anda secara permanen. Penting juga untuk menggunakan perangkat ini di luar ruangan, karena akan gagal jika ditempatkan di lingkungan yang lembab.

Ketika arus yang cukup diterapkan ke dioda zener, penurunan tegangan dibuat. Jika tegangan ini mencapai atau melebihi tegangan rusaknya mesin, maka memungkinkan arus mengalir dari satu terminal.

Dioda Pemancar Cahaya (LED)

Dioda pemancar cahaya (LED) terbuat dari bahan semikonduktor yang memancarkan cahaya ketika arus listrik yang cukup melewatinya. Salah satu sifat paling penting dari LED adalah bahwa mereka mengubah energi listrik menjadi energi optik dengan sangat efisien. LED juga digunakan sebagai lampu indikator untuk menunjukkan target pada alat-alat elektronik seperti komputer, jam, radio, televisi, dan sebagainya.

LED adalah contoh utama pengembangan teknologi microchip dan telah memungkinkan perubahan signifikan di bidang pencahayaan. LED menggunakan setidaknya dua lapisan semikonduktor untuk menghasilkan cahaya, satu persimpangan pn untuk menghasilkan pembawa (elektron dan lubang), yang kemudian dikirim ke sisi berlawanan dari lapisan "penghalang" yang menangkap lubang di satu sisi dan elektron di sisi lainnya. . Energi dari pembawa yang terperangkap bergabung kembali dalam "resonansi" yang dikenal sebagai electroluminescence.

LED dianggap sebagai jenis pencahayaan yang efisien karena memancarkan sedikit panas bersama dengan cahayanya. Ini memiliki masa pakai yang lebih lama daripada lampu pijar, yang dapat bertahan hingga 60 kali lebih lama, memiliki keluaran cahaya yang lebih tinggi dan memancarkan emisi yang lebih sedikit beracun daripada lampu neon tradisional.

Keuntungan terbesar dari LED adalah kenyataan bahwa mereka membutuhkan daya yang sangat kecil untuk beroperasi, tergantung pada jenis LED. Sekarang dimungkinkan untuk menggunakan LED dengan catu daya mulai dari sel surya hingga baterai dan bahkan arus bolak-balik (AC).

Ada banyak jenis LED dan tersedia dalam berbagai warna termasuk merah, oranye, kuning, hijau, biru, putih, dan banyak lagi. Saat ini, LED tersedia dengan fluks cahaya 10 hingga 100 lumen per watt (lm/W), yang hampir sama dengan sumber cahaya konvensional.

Dioda DC

Dioda arus konstan, atau CCD, adalah jenis dioda pengatur tegangan untuk catu daya. Fungsi utama CCD adalah untuk mengurangi kehilangan daya keluaran dan meningkatkan stabilisasi tegangan dengan mengurangi fluktuasi ketika beban berubah. CCD juga dapat digunakan untuk menyesuaikan level daya input DC dan untuk mengontrol level DC pada rel output.

Dioda Schotky

Dioda Schottky juga disebut dioda pembawa panas.

Dioda Schottky ditemukan oleh Dr. Walter Schottky pada tahun 1926. Penemuan dioda Schottky memungkinkan kami menggunakan LED (light emitting diodes) sebagai sumber sinyal yang andal.

Dioda memiliki efek yang sangat menguntungkan bila digunakan di sirkuit frekuensi tinggi. Dioda Schottky terutama terdiri dari tiga komponen; P, N dan persimpangan logam-semikonduktor. Desain perangkat ini sedemikian rupa sehingga transisi tajam terbentuk di dalam semikonduktor padat. Ini memungkinkan pembawa untuk beralih dari semikonduktor ke logam. Pada gilirannya, ini membantu mengurangi tegangan maju, yang pada gilirannya mengurangi kehilangan daya dan meningkatkan kecepatan peralihan perangkat yang menggunakan dioda Schottky dengan margin yang sangat besar.

Dioda shockley

Dioda Shockley adalah perangkat semikonduktor dengan susunan elektroda asimetris. Dioda akan mengalirkan arus dalam satu arah dan lebih sedikit lagi jika polaritasnya dibalik. Jika tegangan eksternal dipertahankan melintasi dioda Shockley, maka secara bertahap akan bias maju ketika tegangan yang diberikan meningkat, sampai ke titik yang disebut "tegangan cut-off" di mana tidak ada arus yang berarti karena semua elektron bergabung kembali dengan lubang. . Di luar tegangan cutoff pada representasi grafis dari karakteristik tegangan arus, ada wilayah resistansi negatif. Shockley akan bertindak sebagai penguat dengan nilai resistansi negatif dalam kisaran ini.

Karya Shockley dapat dipahami dengan baik dengan memecahnya menjadi tiga bagian yang dikenal sebagai daerah, arus dalam arah sebaliknya dari bawah ke atas masing-masing adalah 0, 1 dan 2.

Di wilayah 1, ketika tegangan positif diterapkan untuk bias maju, elektron berdifusi ke semikonduktor tipe-n dari material tipe-p, di mana "zona penipisan" terbentuk karena penggantian pembawa mayoritas. Zona penipisan adalah wilayah di mana pembawa muatan dihilangkan ketika tegangan diterapkan. Zona penipisan di sekitar sambungan pn mencegah arus mengalir melalui bagian depan perangkat searah.

Ketika elektron memasuki sisi-n dari sisi tipe-p, "zona penipisan" terbentuk dalam transisi dari bawah ke atas hingga jalur arus lubang diblokir. Lubang yang bergerak dari atas ke bawah bergabung kembali dengan elektron yang bergerak dari bawah ke atas. Yaitu, antara zona penipisan pita konduksi dan pita valensi, "zona rekombinasi" muncul, yang mencegah aliran lebih lanjut dari pembawa utama melalui dioda Shockley.

Aliran arus sekarang dikendalikan oleh pembawa tunggal, yang merupakan pembawa minoritas, yaitu elektron dalam hal ini untuk semikonduktor tipe-n dan lubang untuk material tipe-p. Jadi kita dapat mengatakan bahwa di sini aliran arus dikendalikan oleh pembawa mayoritas (lubang dan elektron) dan aliran arus tidak tergantung pada tegangan yang diberikan selama ada cukup pembawa bebas untuk melakukan.

Di wilayah 2, elektron yang dipancarkan dari zona penipisan bergabung kembali dengan lubang di sisi lain dan menciptakan pembawa mayoritas baru (elektron dalam bahan tipe-p untuk semikonduktor tipe-n). Saat lubang ini memasuki zona penipisan, mereka menyelesaikan jalur arus melalui dioda Shockley.

Di wilayah 3, ketika tegangan eksternal diterapkan untuk bias balik, wilayah muatan ruang atau zona penipisan muncul di persimpangan, yang terdiri dari pembawa mayoritas dan minoritas. Pasangan lubang-elektron dipisahkan karena penerapan tegangan di atasnya, menghasilkan arus melayang melalui Shockley. Ini menyebabkan sejumlah kecil arus mengalir melalui dioda Shockley.

Dioda pemulihan langkah

Step recovery diode (SRD) adalah perangkat semikonduktor yang dapat memberikan kondisi konduksi tetap dan stabil tanpa syarat antara anoda dan katoda. Transisi dari keadaan mati ke keadaan hidup dapat disebabkan oleh pulsa tegangan negatif. Saat aktif, SRD berperilaku seperti dioda yang sempurna. Saat mati, SRD sebagian besar non-konduktif dengan beberapa arus bocor, tetapi umumnya tidak cukup untuk menyebabkan kehilangan daya yang signifikan di sebagian besar aplikasi.

Gambar di bawah menunjukkan bentuk gelombang pemulihan bertahap untuk kedua jenis SRD. Kurva atas menunjukkan tipe pemulihan cepat, yang memancarkan sejumlah besar cahaya saat dalam keadaan mati. Sebaliknya, kurva yang lebih rendah menunjukkan dioda pemulihan ultra cepat yang dioptimalkan untuk operasi kecepatan tinggi dan hanya menunjukkan radiasi tampak yang dapat diabaikan selama transisi on-to-off.

Untuk menyalakan SRD, tegangan anoda harus melebihi tegangan ambang mesin (VT). SRD akan mati ketika potensial anoda kurang dari atau sama dengan potensial katoda.

dioda terowongan

Dioda terowongan adalah bentuk rekayasa kuantum yang mengambil dua bagian semikonduktor dan menggabungkan satu bagian dengan sisi lainnya menghadap ke luar. Dioda terowongan unik karena elektron mengalir melalui semikonduktor, bukan di sekitarnya. Ini adalah salah satu alasan utama mengapa jenis teknik ini begitu unik, karena tidak ada bentuk lain dari transpor elektron hingga saat ini yang mampu mencapai prestasi seperti itu. Salah satu alasan mengapa dioda terowongan sangat populer adalah karena mereka memakan lebih sedikit ruang daripada bentuk rekayasa kuantum lainnya dan juga dapat digunakan dalam banyak aplikasi di banyak bidang.

Dioda Varactor

Dioda varactor adalah semikonduktor yang digunakan dalam kapasitansi variabel yang diatur tegangan. Dioda varactor memiliki dua koneksi, satu di sisi anoda dari persimpangan PN dan yang lainnya di sisi katoda dari persimpangan PN. Ketika Anda menerapkan tegangan ke varactor, itu memungkinkan medan listrik terbentuk yang mengubah lebar lapisan penipisannya. Ini secara efektif akan mengubah kapasitansinya.

dioda laser

Dioda laser adalah semikonduktor yang memancarkan cahaya koheren, juga disebut sinar laser. Dioda laser memancarkan berkas cahaya paralel terarah dengan divergensi rendah. Ini berbeda dengan sumber cahaya lain, seperti LED konvensional, yang memancarkan cahaya berbeda secara signifikan.

Dioda laser digunakan untuk penyimpanan optik, printer laser, pemindai kode batang, dan komunikasi serat optik.

Dioda penekan sementara

Dioda penekan tegangan transien (TVS) adalah dioda yang dirancang untuk melindungi dari lonjakan tegangan dan jenis transien lainnya. Itu juga mampu memisahkan tegangan dan arus untuk mencegah transien tegangan tinggi memasuki elektronik chip. Dioda TVS tidak akan berjalan selama operasi normal, tetapi hanya akan berjalan selama transien. Selama transien listrik, dioda TVS dapat beroperasi dengan lonjakan dv/dt yang cepat dan puncak dv/dt yang besar. Perangkat ini biasanya ditemukan di sirkuit input sirkuit mikroprosesor, di mana ia memproses sinyal peralihan kecepatan tinggi.

Dioda yang diolah emas

Dioda emas dapat ditemukan di kapasitor, penyearah, dan perangkat lainnya. Dioda ini terutama digunakan dalam industri elektronik karena tidak memerlukan banyak tegangan untuk menghantarkan listrik. Dioda yang diolah dengan emas dapat dibuat dari bahan semikonduktor tipe-p atau tipe-n. Dioda yang didoping emas menghantarkan listrik lebih efisien pada suhu tinggi, terutama pada dioda tipe-n.

Emas bukanlah bahan yang ideal untuk doping semikonduktor karena atom emas terlalu besar untuk dengan mudah masuk ke dalam kristal semikonduktor. Ini berarti bahwa biasanya emas tidak berdifusi dengan baik ke dalam semikonduktor. Salah satu cara untuk memperbesar ukuran atom emas agar dapat berdifusi adalah dengan menambahkan perak atau indium. Metode paling umum yang digunakan untuk membius semikonduktor dengan emas adalah penggunaan natrium borohidrida, yang membantu menciptakan paduan emas dan perak di dalam kristal semikonduktor.

Dioda yang diolah dengan emas umumnya digunakan dalam aplikasi daya frekuensi tinggi. Dioda ini membantu mengurangi tegangan dan arus dengan memulihkan energi dari EMF belakang resistansi internal dioda. Dioda yang didoping emas digunakan dalam mesin seperti jaringan resistor, laser, dan dioda terowongan.

Dioda penghalang super

Dioda super barrier adalah jenis dioda yang dapat digunakan pada aplikasi tegangan tinggi. Dioda ini memiliki tegangan maju rendah pada frekuensi tinggi.

Dioda penghalang super adalah jenis dioda yang sangat serbaguna karena dapat beroperasi pada rentang frekuensi dan voltase yang luas. Mereka terutama digunakan dalam sirkuit pengalih daya untuk sistem distribusi daya, penyearah, inverter penggerak motor, dan catu daya.

Dioda superbarrier terutama terdiri dari silikon dioksida dengan tambahan tembaga. Dioda superbarrier memiliki beberapa pilihan desain, antara lain dioda superbarrier planar germanium, dioda superbarrier junction, dan dioda superbarrier isolasi.

Dioda Peltier

Dioda Peltier adalah semikonduktor. Ini dapat digunakan untuk menghasilkan arus listrik sebagai respons terhadap energi panas. Perangkat ini masih baru dan belum sepenuhnya dipahami, namun sepertinya bisa berguna untuk mengubah panas menjadi listrik. Ini bisa digunakan untuk pemanas air atau bahkan di mobil. Ini akan memungkinkan penggunaan panas yang dihasilkan oleh mesin pembakaran internal, yang biasanya merupakan energi yang terbuang percuma. Ini juga akan memungkinkan mesin bekerja lebih efisien, karena tidak perlu menghasilkan tenaga sebanyak itu (sehingga menggunakan lebih sedikit bahan bakar), tetapi sebagai gantinya dioda Peltier akan mengubah limbah panas menjadi tenaga.

dioda kristal

Dioda kristal umumnya digunakan untuk penyaringan pita sempit, osilator atau amplifier yang dikontrol tegangan. Dioda kristal dianggap sebagai aplikasi khusus dari efek piezoelektrik. Proses ini membantu menghasilkan sinyal tegangan dan arus menggunakan properti bawaannya. Dioda kristal juga biasanya digabungkan dengan sirkuit lain yang menyediakan amplifikasi atau fungsi khusus lainnya.

Dioda Longsor

Dioda longsoran adalah semikonduktor yang menghasilkan longsoran dari satu elektron dari pita konduksi ke pita valensi. Ini digunakan sebagai penyearah di sirkuit daya DC tegangan tinggi, sebagai detektor radiasi infra merah, dan sebagai mesin fotovoltaik untuk radiasi ultraviolet. Efek avalanche meningkatkan penurunan tegangan maju melintasi dioda sehingga dapat dibuat jauh lebih kecil dari tegangan rusaknya.

Penyearah Terkendali Silikon

Silicon Controlled Rectifier (SCR) adalah thyristor tiga terminal. Itu dirancang untuk bertindak seperti sakelar di oven microwave untuk mengontrol daya. Itu dapat dipicu oleh arus atau tegangan, atau keduanya, tergantung pada pengaturan keluaran gerbang. Ketika pin gerbang negatif, itu memungkinkan arus mengalir melalui SCR, dan ketika positif, itu menghalangi arus mengalir melalui SCR. Lokasi pin gerbang menentukan apakah arus melewati atau diblokir saat berada di tempatnya.

Dioda vakum

Dioda vakum adalah jenis dioda lain, tetapi tidak seperti jenis lainnya, dioda digunakan dalam tabung vakum untuk mengatur arus. Dioda vakum memungkinkan arus mengalir pada tegangan konstan, tetapi juga memiliki jaringan kontrol yang mengubah tegangan itu. Bergantung pada voltase di jaringan kontrol, dioda vakum memungkinkan atau menghentikan arus. Dioda vakum digunakan sebagai penguat dan osilator pada penerima dan pemancar radio. Mereka juga berfungsi sebagai penyearah yang mengubah AC ke DC untuk digunakan oleh perangkat listrik.

dioda PIN

Dioda PIN adalah jenis dioda sambungan pn. Secara umum, PIN adalah semikonduktor yang menunjukkan resistansi rendah saat diberi tegangan. Resistansi rendah ini akan meningkat seiring dengan meningkatnya tegangan yang diberikan. Kode PIN memiliki tegangan ambang sebelum menjadi konduktif. Jadi, jika tidak ada tegangan negatif yang diterapkan, dioda tidak akan melewatkan arus hingga mencapai nilai ini. Jumlah arus yang mengalir melalui logam akan tergantung pada beda potensial atau tegangan antara kedua terminal, dan tidak akan ada kebocoran dari satu terminal ke terminal lainnya.

Titik Kontak Dioda

Dioda titik adalah perangkat satu arah yang mampu meningkatkan sinyal RF. Point-Contact juga disebut transistor non-persimpangan. Ini terdiri dari dua kabel yang melekat pada bahan semikonduktor. Ketika kabel ini bersentuhan, "titik jepit" dibuat di mana elektron dapat melintas. Jenis dioda ini digunakan khususnya dengan radio AM dan perangkat lain untuk memungkinkannya mendeteksi sinyal RF.

Dioda Hana

Dioda Gunn adalah dioda yang terdiri dari dua persimpangan pn anti-paralel dengan ketinggian penghalang asimetris. Ini menghasilkan penekanan yang kuat terhadap aliran elektron ke arah depan, sedangkan arus masih mengalir ke arah sebaliknya.

Perangkat ini biasanya digunakan sebagai generator gelombang mikro. Mereka ditemukan sekitar tahun 1959 oleh J. B. Gann dan A. S. Newell di Royal Post Office di Inggris, dari mana namanya berasal: "Gann" adalah singkatan dari nama mereka, dan "diode" karena mereka bekerja pada perangkat gas (Newell sebelumnya bekerja di Institut Komunikasi Edison). Bell Laboratories, tempat dia mengerjakan perangkat semikonduktor).

Aplikasi skala besar pertama dioda Gunn adalah generasi pertama peralatan radio UHF militer Inggris, yang mulai digunakan sekitar tahun 1965. Radio AM militer juga banyak menggunakan dioda Gunn.

Karakteristik dioda Gunn adalah arusnya hanya 10-20% dari dioda silikon konvensional. Selain itu, penurunan tegangan dioda sekitar 25 kali lebih kecil dari dioda konvensional, biasanya 0 mV pada suhu kamar selama XNUMX.

Video tutorial

Apa itu dioda - Tutorial Elektronik Untuk Pemula

Kesimpulan

Kami harap Anda telah mempelajari apa itu dioda. Jika Anda tertarik untuk mempelajari lebih lanjut tentang cara kerja komponen luar biasa ini, lihat artikel kami di halaman dioda. Kami percaya bahwa Anda akan menerapkan semua yang telah Anda pelajari saat ini juga.