Jenis dioda sangat penting untuk dipelajari khususnya untuk rangkaian elektronika daya. Dioda adalah komponen elektronik dua terminal yang mampu menyalurkan arus listrik yang mengalir sesuai dalam satu arah dan memblokir arus listrik yang mengalir dalam arah berlawanan. Penjelasan disini berfokus pada jenis dioda, simbol, gambar, dan fungsi.
Apa itu Dioda
Kita tidak akan banyak menghabiskan waktu mempelajari hal ini karena fokus pembelajaran kita akan cukup lama menghabiskan waktu. Dioda dikenal sebagai komponen semikonduktor karena dibuat dari material semikonduktor seperti silikon atau germanium (keduanya memberikan hasil berbeda untuk dioda).
Seperti yang dijelaskan di atas, dioda dapat melewatkan arus pada arah yang kita kehendaki dan memblokir arus jika mengalir dengan arah berlawanan. Cukup bayangkan cara kerja dioda seperti jalan satu arah. Inilah kenapa kita dapat mengkonversi tegangan AC ke DC karena dioda memblokir arus ketika nilainya berada di area negatif.
Apa Simbol Dioda
Simbol dioda menggambarkan fungsinya dengan cara yang bagus. Simbolnya berupa panah dengan sebuah “dinding” pada ujungnya seperti yang digambarkan di bawah:
Dioda adalah komponen dua terminal dan terminalnya dinamai dengan:
- Anoda
- Katoda
Anoda diwakilkan oleh arah yang kita inginkan untuk arus mengalir atau yang dikenal dengan forward bias (bias maju). Katoda diwakilkan oleh arah yang kita inginkan untuk memblokir atau yang dikenal dengan reverse bias (bias balik).
Apa Struktur Dioda
Setelah melihat penjelasan di atas, kita perlu tahu bagaimana dioda dapat bekerja demikian. Cara kerjanya yang unik datang dari material semikonduktornya seperti silikon atau germanium.
Selama tegangan anoda lebih tinggi dari tegangan katoda, arus akan forward bias, arus mengalir dalam rangkaian tanpa masalah.
Selama tegangan katoda lebih tinggi dari tegangan anoda, arus akan reverse bias, arus tidak akan mampu mengalir melewati dioda dan tidak ada arus mengalir dalam rangkaian.
Jenis Dioda
Bagian ini dimana kita akan menghabiskan cukup banyak waktu untuk belajar. Kita akan belajar tentang jenis dioda dalam setiap aplikasi rangkaian. Jenis dioda adalah:
- Light Emitting Diode (LED)
- Dioda laser
- Dioda avalanche
- Dioda zener
- Dioda Schottky
- Photodiode
- Dioda PN junction
- Dioda sinyal kecil
- Dioda sinyal besar
- Dioda arus tetap
- Dioda Shockley
- Dioda step recovery
- Dioda tunnel
- Dioda varactor
- Dioda penahan tegangan transien
- Dioda doping emas
- Dioda super barrier
- Dioda peltier
- Dioda kristal
- Silicon Controlled Rectifier
- Dioda vakum
- Dioda PIN
- Dioda poin kontak
- Dioda gunn
Mengerti apa saja jenis dioda tidak akan membantu banyak jika kita tidak belajar penjelasan dan fungsi mereka masing-masing. Mari kita lanjutkan ke penjelasan yang lebih lengkap selanjutnya di bawah ini.
Baca juga : jenis resistor
Apa itu Light Emitting Diode (LED)
Sesuai namanya, dioda pemancar cahaya atau Light Emitting Diode ini mampu memancarkan dioda ketika dalam kondisi forward bias atau dengan kata lain, elektroda mengalir melalui dioda. Ketika arus mencukupi, dioda forward bias dan cahaya terpancar.
Cahaya ini dapat terlihat atau tidak terlihat oleh mata telanjang bergantung pada fungsinya. Pada remote TV kita, perangkat ini menggunakan LED inframerah (infrared) untuk mengirimkan sinyal dan tidak terlihat kasat mata. Contoh lain adalah lampu ruangan kita yang sering menggunakan warna putih dan terlihat dengan kasat mata.
Apa itu Dioda Laser
Dioda ini bekerja seperti LED tetapi menghasilkan cahaya koheren seperti cahaya laser. Ini sering digunakan untuk membaca drive CD atau DVD dan perangkat laser lain. Dioda ini tentu saja memiliki biaya lebih mahal dari LED tetapi tetap lebih murah dari generator laser tipe lain.
Dioda laser ini tidak memiliki umur yang panjang sehingga pertimbangkan kembali untuk menggunakan ini.
Terdapat beberapa jenis dioda laser yang dapat kita gunakan:
- Double Heterostructure Laser
- Quantum Well Lasers
- Quantum Cascade Lasers
- Separate Confinement Heterostructure Lasers
- Distributed Bragg Reflector Lasers
Apa itu Dioda Avalanche
Dioda avalanche adalah salah satu jenis dioda reverse bias dan mengimplementasikan karakteristik avalanche. Dioda ini dibuat secara eksklusif untuk mendeteksi atau merasakan breakdown avalanche pada suatu titik tertentu dari tegangan reverse bias.
Dioda avalanche memiliki junction spesial untuk mencegah kerusakan (konsentrasi arus, titik panas), jadi dioda aman dari breakdown.
Dioda avalanche utamanya digunakan untuk referensi tegangan, perlindungan, generator noise frekuensi radio, generator frekuensi microwave, dan detektor photon avalanche.
Dioda avalanche seri digunakan sebagai:
- Generator frekuensi microwave
- Generator noise RF
- Detektor photon avalanche
- Perangkat radio
- Perangkat keras RNG (Random Number Generator)
Apa itu Dioda Zener
Dioda zener sangat populer untuk desain rangkaian listrik. Ini dapat digunakan sebagai referensi tegangan stabil. Dioda zener mengimplementasikan prinsip reverse bias dan mencapai kondisi breakdown ketika tegangan mencapai nilai tertentu.
Selama arus dibatasi hingga titik tertentu, tegangan stabil dapat dihasilkan. Dioda ini utamanya digunakan dalam rangkaian power supply untuk menyediakan tegangan referensi.
Dioda zener bekerja secara berbeda dari dioda biasanya. Dioda ini mengimplementasikan “Zener Breakdown”. Kondisi forward bias akan tetap sama dengan dioda normal tetapi reverse bias berbeda.
Reverse bias pada dioda zener hanya terjadi ketika tegangan yang diberikan setara dengan tegangan breakdown (Zener breakdown). Komponen ini didesain dengan baik sebagai regulator tegangan untuk mencegah peningkatan tegangan sementara pada perangkat semikonduktor
Apa itu Dioda Schottky
Dioda Schottky memiliki tegangan forward bias yang lebih rendah daripada dioda PN junction. Saat junction PN silikon memiliki drop tegangan 0.7 V, dioda Schottky ini hanya memiliki drop tegangan antara 0.15 – 0.4 V. Dioda ini populer untuk keperluan rangkaian penyearah (rectifier).
Dioda Schottky dibuat dari material semikonduktor yang terhubung dengan logam. Dengan ini dapat mengurangi drop tegangan ke nilai minimal. Tipe semikonduktornya adalah silikon N sebagai anoda dan logam sebagai katoda (Tungsten, platinum, krom, dan lain-lain).
Dari konstruksi ini, dioda ini memperoleh pengurangan waktu pensaklaran (switching time) dan kemampuan pemuatan arus yang tinggi. Dioda ini lebih unggul untuk fungsi pensaklaran daripada jenis dioda lain.
Karena adanya logam dalam dioda, tegangan drop lebih rendah, jadi performa dioda bertambah dan mengurangi rugi daya.
Apa itu Photodiode
Photodiode (photodioda) atau dioda foto memiliki prinsip kerja yang berlawanan dengan Light Emitting Diode (LED). Jika LED mampu memancarkan cahaya ketika arus mengalir, photodioda dapat membuat arus mengalir ketika memperoleh intensitas cahaya.
Photodioda bekerja sangat baik untuk detektor cahaya dan umum digunakan untuk sel tenaga surya dan pengukur cahaya, yang mampu menghasilkan listrik.
Apa itu Dioda PN Junction
Dioda PN junction populer digunakan untuk rangkaian penyearah (rectifier). Dioda ini dibuat dari material semikonduktor seperti silikon. Dioda PN junction dibuat dari dua lapis semikonduktor dengan material P dan material N.
Inilah asal dari mana nama PN junction berasal. Dioda ini bekerja seperti dioda biasa, mengijinkan arus mengalir dalam satu arah dan memblokir arus dalam arah berlawanan.
Apa itu Dioda Sinyal Kecil
Dioda ini sering digunakan untuk rangkaian aplikasi frekuensi tinggi namun arus lemah (radio, televisi, dan lainnya). Dioda ini juga dikenal dengan nama Glass Passivated Diode sejak ditemukan dengan bahan kaca untuk mencegah kontaminasi. Satu dari banyak contoh dioda ini adalah 1N4148.
Ukurannya sangat kecil saat dibandingkan dengan dioda daya. Sama seperti terminal katoda pada daya dioda diwakilkan oleh penanda pada satu sisi, dioda sinyal kecil juga memiliki penanda hitam atau merah pada satu sisi untuk mewakili terminal katoda.
Berkaitan dengan ukurannya kecil, dioda sinyal kecil hanya mampu membawa arus lemah sekitar 150 mA dan disipasi daya sekitar 500 mW. Materialnya dibuat dari material semikonduktor seperti silikon atau germanium. Performanya bergantung pada materialnya.
Akan sangat efektif untuk menggunakan dioda sinyal kecil untuk merancang rangkaian frekuensi tinggi. Dioda umum digunakan untuk rangkaian pensaklaran frekuensi tinggi, penguat, fungsi dioda umum lainnya, dan banyak lainnya.
Apa itu Dioda Sinyal Besar
Tidak seperti dioda sinyal kecil, dioda ini memiliki lapisan PN yang besar dan sering digunakan untuk rangkaian penyearah untuk mengubah AC ke DC. Dioda sinyal besar memiliki batas arus forward bias dan tegangan reverse bias yang lebih besar.
Tidak seperti dioda sinyal kecil, dioda ini tidak efektif untuk rangkaian frekuensi tinggi. Dioda sinyal besar mampu untuk bekerja pada rangkaian tegangan dan arus tinggi, jadi mampu untuk menahan tegangan puncak yang tinggi.
Dioda sinyal besar efisien untuk rangkaian sumber daya seperti inverter, konverter, penyearah, rangkaian charger, dan banyak lagi. Resistansi pemblokiran reverse bias hampir tak terbatas pada nilai Mega Ohms sedangkan resistansi forward bias bernilai rendah.
Apa itu Dioda Arus Tetap
Dioda arus tetap atau constant current diode dikenal dengan:
- Dioda regulasi arus
- Dioda pembatas arus
- Dioda terhubung transistor
Dioda ini digunakan sebagai regulator tegangan pada arus tertentu. Ini adalah pembatas arus dua terminal dan JFET ini bekerja sebagai pembatas arus untuk memperoleh impedansi keluaran tinggi.
Apa itu Dioda Shockley
Meskipun namanya mirip dengan dioda Schottky, dioda ini bekerja berbeda seluruhnya. Dioda Shockley dibuat dengan empat lapisan PN sehingga juga dikenal dengan dioda PNPN.
Dari konstruksinya, dioda ini mirip dengan thyristor tetapi tanpa terminal Gate. Dengan terminal Gate dihilangkan, kita tidak perlu memicu Gate untuk membuat dioda ini forward bias. Satu hal yang kita perlu lakukan adalah memberikan tegangan forward bias.
Dioda akan tetap dalam kondisi “ON” saat dibuat ON dan akan tetap dalam kondisi “OFF” saat dibuat OFF. Dengan karakteristik ini, dioda Shockley adalah dioda yang digunakan sebagai saklar untuk memicu SCR dan dapat digunakan sebagai osilator relaksasi.
Apa itu Dioda Step Recovery
Dioda ini juga dikenal dengan:
- Dioda snap-off
- Dioda charge-storage
Dioda satu ini adalah dioda spesial dibandingkan dioda jenis lain. Dioda ini menyimpan muatan yang diperoleh dari tegangan forward atau pulsa positif. Nantinya, dioda ini menggunakan muatan untuk pulsa negatif pada tegangan sinusoidal.
Waktu pembangkitan (rise time) setara dengan waktu snap jadi waktu pemulihan pulsa cepat.
Karena memiliki waktu pemulihan yang cepat, dioda ini cocok untuk rangkaian orde tinggi sehingga frekuensi cut off bernilai sangat tinggi. Satu aplikasi dari dioda ini adalah sebagai multiplier dengan frekuensi cut off bernilai GHz.
Apa itu Dioda Tunnel
Di antara jenis dioda lain; dioda ini juga adalah dioda pensaklaran kecepatan tinggi, bahkan dalam waktu nanodetik. Dioda ini memiliki perkabelan kapasitansi dan junction kapasitansi untuk membatasi respon transien.
Karena kecepatannya dalam nanodetik, frekuensi pensaklarannya tinggi dan digunakan untuk aplikasi frekuensi tinggi seperti penguat dan osilator microwave.
Dioda tunnel banyak digunakan untuk tujuan konduktansi negatif pada beberapa perangkat dan dapat diatur secara mekanik dan elektrik.
Beberapa aplikasinya adalah:
- Osilator
- Microwave
Apa itu Dioda Varactor
Jenis dioda ini juga dikenal dengan:
- Dioda varicap
- Dioda kapasitansi variabel
- Dioda reaktansi variabel
- Dioda tuning
Sesuai namanya “variabel”, berarti memiliki nilai variabel di dalamnya. Dioda varactor digunakan sebagai kapasitor variabel dan daerah operasinya sering dalam reverse bias.
Meskipun merupakan dioda, komponen ini mampu mengubah kapasitansi dalam rangkaian dengan nilai batasan yang tinggi. Lapisan penipisan (depletion layer) dapat bertambah atau berkurang ketika kita mengubah tegangan reverse bias.
Aplikasi yang populer adalah:
- Osilator tegangan terkontrol (ponsel seluler, satelit pre-filter, dll)
- Kapasitor tegangan terkontrol
- Multiplier frekuensi
- Penguat parametrik
Apa itu Dioda Penahan Tegangan Transien
Komponen dan perangkat semikonduktor akan mengalami kondisi periode transien ketika ada perubahan mendadak pada tegangan. Hal ini menyebabkan perangkat menjadi rusak oleh respon keluaran. Ini dimana dioda penahan tegangan transien digunakan.
Bagaimana dioda penahan tegangan transien bekerja mirip dengan dioda zener.
Ini dibentuk dari junction p-n normal sehingga bekerja mirip dengan dioda normal. Perbedaan satu-satunya adalah perubahan kondisi pada suatu waktu ketika tegangan transien muncul.
Pada awalnya (kondisi normal), impedansi akan tinggi dan akan turun ketika tegangan transien muncul dan dioda masuk ke kondisi avalanche breakdown yang memiliki impedansi rendah.
Apa itu Dioda Gold Doped
Konstruksi dari dioda ini menggunakan emas (gold) sebagai dopan. Dari material emas ini, dapat meningkatkan kecepatan dioda. Tidak hanya itu, kebocoran arus juga lebih rendah daripada jenis dioda lain ketika reverse bias.
Apa itu Dioda Super Barrier
Drop tegangan forward bias pada dioda ini kecil seperti dioda Schottky. Dioda ini dianggap sebagai dioda penyearah bersamaan dengan kemampuannya mengatasi lonjakan listrik.
Dioda super barrier memiliki kebocoran arus reverse bias rendah seperti dioda PN junction.
Dioda ini dianggap penyearah karena cocok untuk rangkaian daya tinggi, kemampuan pensaklaran cepat, dan rugi daya rendah. Tidak hanya itu, dioda super barrier memiliki drop tegangan forward bias lebih rendah dari dioda Schottky.
Apa itu Dioda Peltier
Seperti namanya, dioda ini bekerja seperti peltier. Dioda ini menghasilkan panas pada bagian junction dari semikonduktor dua material. Ini dilakukan pada arah yang mengikuti arah arus mengalir.
Tidak hanya pemanas, dioda peltier dapat bekerja sebagai pendingin, mesin pemanas, dan sensor untuk pendingin termoelektrik.
Apa itu Dioda Kristal
Dioda ini dibuat dari kabel logam yang menekan kristal semikonduktor. Dari mekanisme tekanan ini, dioda kristal adalah dioda jenis kontak. Bagaimana dioda bekerja bergantung pada tekanan ke kristal dan titik kontak.
Kabel logam bekerja sebagai anoda sedangkan kristal semikonduktor bekerja sebagai katoda. Ini adalah salah satu jenis dioda khusus yang tidak ditemukan dengan mudah.
Dioda ini juga dikenal dengan Cat’s whisker. Kalian akan menemukan jenis dioda ini sering ditemukan pada penerima dan detektor sinyal microwave.
Ada beberapa fungsi dioda kristal seperti:
- Penerima dioda kristal
- Detektor dioda kristal
- Penerima radio
Apa itu Silicon Controlled Rectifier
Silicon Controlled Rectifier (SCR) atau Penyearah Terkontrol Silikon adlaah jenis dioda yang populer digunakan dalam elektronika daya. Tidak seperti dioda umum, SCR memiliki tiga terminal: katoda, anoda, dan gate. Cukup mirip dengan dioda Shockley.
Terminal gate dibuat untuk tujuan kontrol. Meskipun dalam kondisi forward bias, kita tetap perlu memicu gate untuk membuat arus mengalir melaluinya.
Dari terminal gate tambahan, SCR memiliki mode operasi tambahan:
- Mode Forward Terblokir (Kondisi Off) = tegangan positif (+) diberikan ke anoda, tegangan negatif (-) diberikan ke katoda, dan terminal gate open circuit. SCR dalam kondisi forward bias tetapi tetap memblokir arus yang melaluinya.
- Mode Forward Konduksi (Kondisi On) = tegangan positif (+) diberikan ke anoda, tegangan negatif (-) diberikan ke katoda, dan tegangan positif (+) diberikan ke terminal gate. SCR dalam kondisi forward bias dan arus dapat mengalir melaluinya. Metode lain untuk memperoleh mode ini tanpa memberikan tegangan ke terminal gate adalah memberikan tegangan ke anoda hingga mencapai kondisi breakdown.
- Mode Reverse Terblokir (Kondisi Off) = tegangan positif (+) diberikan ke katoda, tegangan negatif (-) diberikan ke anoda, dan terminal gate open circuit. SCR dalam kondisi reverse bias dan memblokir arus yang melaluinya.
Apa itu Dioda Vakum
Jenis dioda ini dibuat cukup berbeda dari dioda konvensional lain. Ini dibuat dari dua elektroda dibandingkan material semikonduktor untuk anoda dan katoda.
Tungsten digunakan sebagai katoda dan mampu memancarkan elektron ke anoda. Arah dari elektron selalu dari katoda ke anoda sama seperti saklar.
Material oksida digunakan sebagai pelindung untuk katoda untuk membuat kapabilitas emisi elektron tinggi. Permukaan anoda bersifat kasar untuk mengurangi temperatur panas pada dioda ketika beroperasi.
Kondisi konduksi hanya tercapai jika terminal anoda positif dibandingkan katoda.
Apa itu Dioda PIN
Dioda ini adalah versi perkembangan dari dioda PN junction yang sudah kita baca di atas. Dioda PN junction yang dikembangkan ini menghilangkan kebutuhan doping.
Material alami (material intrinsik) seperti material bukan pembawa muatan, dimasukkan ke lapisan PN di antara keduanya. Jadi, lapisan penipisan bertambah.
Ketika tegangan forward diberikan, baik elektron dan lubang terdorong ke lapisan material intrinsiknya. Dari perilaku ini, medan listrik akan diproduksi melewati material intrinsik karena tingkat injeksi tinggi.
Cukup merumitkan untuk memahami dan menggunakan jenis dioda ini, tetapi tetap dioda ini digunakan untuk beberapa aplikasi:
- Attenuator
- Saklar RF
- Detektor photon
Apa itu Perangkat Poin Kontak
Di antara jenis dioda, yang satu ini tidak memiliki nama “dioda” di dalamnya tetapi tetap bekerja dengan baik sebagai dioda. Disini kita gunakan Tungsten atau emas sebagai kabel bekerja sebagai poin kontak untuk menghasilkan lapisan PN dan daerah junction. Hal ini diperoleh dengan melewatkan arus listrik tinggi melaluinya.
Setelah melewatkan arus tinggi, daerah PN junction yang kecil dihasilkan di sekitar tepi pada kabel yang terhubung ke piringan logam. Ini adalah kondisi forward bias, cukup mirip dengan dioda lain.
Untuk reverse bias, kabel bekerja sebagai insulator antara piringan ketika dioda bekerja sebagai kapasitor. Karena bekerja sebagai kapasitor, komponen ini secara alami memblokir arus DC sedangkan arus AC dapat mengalir dalam frekuensi tinggi.
Melihat dari sifatnya, komponen ini sering digunakan untuk detektor sinyal frekuensi tinggi.
Apa itu Dioda Gunn
Tidak seperti dioda lain yang mana dibuat dari material semikonduktor tipe P dan N, dioda ini dibuat hanya dengan material semikonduktor tipe N. Lapisan penipisan dari dua material tipe N ini sangat tipis.
Ketika kita meningkatkan tegangan, arus akan meningkat dalam waktu yang sama. Setelah tegangan mencapai titik tertentu, arus akan turun secara eksponensial. Dari perilaku ini, dioda ini mengimplementasikan resistansi diferensial negatif.
Ada dua elektroda dari Gallium Arsenide dan Indium Phosphide yang adalah penyebab resistansi diferensial negatif. Dioda ini sering digunakan untuk perangkat microwave RF atau sebagai penguat
Frequently Asked Questions
Berapa banyak jenis dioda?
Apa lima jenis dioda yang umum?
-Dioda PN junction
-Light Emitting Diode
-Silicon Controlled Rectifier
-Dioda zener
-Dioda Penahan Tegangan Transien
Apa itu dioda dan jenisnya?
Apa tiga fungsi utama dioda?
Bagaimana dioda diklasifikasikan?
-Karakteristik
-Aplikasi
-Kecepatan pensaklaran
-Rating daya