KATA PENGANTAR

Assalamualaikum wr. Wb.

Puji syukur marilah kita ucapkan kepada Allah SWT Tuhan yang maha esa. Karena dengan rahmatnya kami dapat membuat dan menyelesaikan makalah ini dengan tepat waktu. Semoga makalah ini bermanfaat dan bisa dipelajari dengan baik, makalah ini mengarahkan pada pembelajaran dan pengetahuan tentang apa saja Jenis jenis dan fungsi diode dan prinsip kerja dari diode tersebut . Kegiatan kreatif semacam ini akan meningkatkan kemampuan dan pengetahuan seorang mahasiswa tentangjenis dan fungsi diode . Terakhir kami mengucapkan terima kasih kepada Bapak dosen pengampu mata kuliah Elektronika.

Asalammualaikum wr. wb

Medan, Oktober 2014

Bima Mustaqim

i

DAFTAR ISIKATA PENGANTARiDAFTAR ISIiiDAFTAR GAMBARiiiBAB I PENDAHULUAN11.1.Latar belakang masalah11.2.Tujuan1BAB II ISI2A.Pengertian Dioda2B.Sifat sifat diode3C.Fungsi Dioda42.1. Dioda Pemancar Cahaya (LED)42.2. Dioda Photo52.3. Dioda Varactor52.4. Dioda Schotkky72.5. Dioda Step Recovery72.6. Dioda Zenner82.7. Dioda Tunnel112.8 Dioda Dua Arah (DIAC)14BAB III PENUTUP173.1. Kesimpulan173.2. Saran17DAFTAR PUSTAKA18

DAFTAR GAMBARGambar 1. 1Bentuk diode dan symbol diode2Gambar 1. 2 simbol diode LED4Gambar 1. 3 Rangkaian Dioda Photo5Gambar 1. 4 dioda dibias reverse6Gambar 1. 5 simbol diode varactor6Gambar 1. 6 simbol diode schottky7Gambar 1. 7 simbol diode step- recovery8Gambar 1. 8 bentuk asli & symbol diode zener8Gambar 1. 9 karakteristik volt ampere dari diode tunnel12Gambar 1. 10 Struktur dan symbol diac14Gambar 1. 11 Rangakaian Dimmer15

BAB I PENDAHULUAN1.1. Latar belakang masalahSebagian orang banyak yang belum mengetahui apa itu diode ? Bagaimana prinsip kerjanya ? Apa saja jenis-jenis dari diode tersebut ? dll. Hanya segelintir orang saja yang tahu. Maka dari itu disini kami akan memaparkan apa saja yang dipermasalahkan di atas . Semoga makalah ini bermanfaat.

1.2. Tujuan Tujuan penulisan makalah ini :a. Memenuhi salah satu tugas.b. Mengetahui pengertian diode dan prinsip kerjanya.c. Mengetahui jenis-jenis dioded. Mengetahui prinsip kerja dari jenis diode tersebut.

BAB II ISIA. Pengertian DiodaDioda disingkat dengan lambang D yaitu suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor yang saling dipertemukan. Dioda mempunyai dua elektroda yaitu elektroda positif disebut anoda dan elektrodan negatif disebut Katoda. Jika dua tipe bahan semikonduktor ini dilekatkan, maka akan didapat sambungan P-N yang dikenal sebagai dioda. Pada pembuatannya material tipe P dan tipe N bukan disambung secara harfiah, melainkan dari satu bahan (monolitic) dengan memberi doping (impurity material) yang berbeda. Dioda akan hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga dipakai untuk aplikasi rangkaian penyearah (rectifier). Struktur dioda adalah sambungan semikonduktor tipe P pada satu sisi, dan semikonduktor tipe N di sisi lainnya. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N. Gambar 1. 1Bentuk diode dan symbol diode

Dalam berbagai rangkaian elektronika komponen semikonduktor diode sering kita jumpai jenis dan type yang berbeda beda tergantung dari model dan tujuan penggunaan rangkaian tersebut dibuat. Kata diode berasal dari pendekatan kata yaitu dua elektroda yang mana (di berarti dua) mempunyai dua buah elektroda yaitu anoda dan katoda. Anoda digunakan untuk polaritas positif dan katoda untuk polaritas negatip. Didalam dioda terdapat junction (pertemuan) dimana daerah semikonduktor type-p dan semi konduktor type-n bertemu. Dioda semikonduktor hanya dapat melewatkan arus pada satu arah saja, yaitu pada saat dioda memperoleh catu arah maju (forward bias). Pada kondisi ini dioda dikatakan bahwa dioda dalam keadaan konduksi atau menghantar dan mempunyai tahanan dalam dioda relative kecil. Sedangkan bila dioda diberi catu arah terbalik (Reverse bias) maka diode tidak bekerja dan pada kondisi ini dioda mempunyai tahanan dalam yang tinggi sehingga arus sulit mengalir. Dari kondisi tersebut maka diode hanya digunakan pada beberapa pemakain saja antara lain sebagai penyearah gelombang (rectifier), disamping kegunaan-kegunaan lainya misalnya sebagai Klipper, Clamper , pengganda tegangan dan lain-lain.B. Sifat sifat diodea. Dioda Silikon:1. menghantar dengan tegangan maju kira-kira 0.6 Volt2. perlawanan maju cukup kecil3. perlawanan terbalik sangat tinggi, dapat mencapai beberapa Mega ohm4. Arus maju maksimum yang dibolehkan cukup besar, sampai 1000 A5. Tegangan terbalik maksimum yang dibolehkan cukup tinggi, dapat mencapai 1000 V.

b. Dioda Germanium:1. Menghantar dengan teganagnmaju kira-kira 0,2 Volt2. Perlawanan maju agak besar3. Perlawanan terbalik kurang tinggi ( kurang dari 1 M ohm)4. Arus maju maksimum yang dibolehkan kurang besar5. Tegangan terbalik masimum yang dibolehkan kurang tinggi

C. Fungsi Dioda2.1. Dioda Pemancar Cahaya (LED)Bila dioda dibias forward, electron pita konduksi melewati junction dan jatuh ke dalam hole. Pada saat elektron-elektron jatuh dari pita konduksi ke pita valensi, mereka memancarkan energi. Pada diode Led energi dipancarkan sebagai cahaya, sedangkan pada diode penyearah energi ini keluar sebagai panas. Dengan menggunakan bahan dasar pembuatan Led seperti gallium, arsen dan phosfor parik dapat membuat Led dengan memancarkan cahaya warna merah, kuning, dan infra merah (tak kelihatan). Led yang menghasilkan pancaran yang kelihatan dapat berguna pada display peralatan, mesin hitung, jam digital dan lain-lain. Sedangkan Led infra merah dapat digunakan dalam sistim tanda bahaya pencuri dan lingkup lainnya yang membutuhkan cahaya tak kelihatan. Keuntungan lampu Led dibandingkan lampu pijar adalah umurnya panjang, tegangannya rendah dan saklar nyala matinya cepat.

Gambar 1. 2 simbol diode LED2.2. Dioda PhotoMerupakan dioda sambungan P-N yang jika dikenai cahaya tahanan baliknya berubah menjadi lebih kecil. Dalam gelap, tahanan baliknya sangat besar sehingga tidak menghantarkan arus listrik. Simbol dioda ini adalah . Pemasangan dioda ini harus dalam prasikap balik, seperti ditunjukkan pada gambar V-6.

Gambar 1. 3 Rangkaian Dioda Photo Kegunaan dioda ini adalah untuk saklar, alat deteksi, alat komunikasi optik dll. Energi thermal menghasilkan pembawa minoritas dalam dioda, makin tinggi suhu makin besar arus dioda yang terbias reverse. Energi cahaya juga menghasilkan pembawa minoritas. Dengan menggunakan jendela kecil untuk membuka junction agar terkena sinar, pabrik dapat membuat dioda photo. Jika cahaya luar mengenai junction dioda photo yang dibias reverse akan dihasilkan pasangan electron-hole dalam lapisan pengosongan. Makin kuat cahaya makin banyak jumlah pembawa yang dihasilkan cahaya makin besar arus reverse. Oleh sebab itu dioda photo merupakan detektor cahaya yang baik sekali.

2.3. Dioda VaractorSeperti kebanyakan komponen dengan kawat penghubung, diode mempunyai kapasitansi bocor yang mempengaruhi kerja pada frekuensi tinggi, kapasitansi luar ini biasanya lebih kecil dari 1 pF. Yang lebih penting dari kapasitansi luar ini adalah kapasitansi dalam junction dioda. Kapasitansi dalam ini kita sebut juga kapasitansi peralihan CT. Kata peralihan disini menyatakan peralihan dari bahan type-p ke typr-n. Kapasitansi peralihan dikenal juga sebagai kapasitansi lapisan pengosongan , kapasitansi barier dan kapasitansi junction. Apakah kapasitansi peralihan itu?. Perhatikan gambar 2.2 dibawah ini.:

Gambar 1. 4 dioda dibias reverseLapisan pengosongan melebar hingga perbedaan potensial sama dengan tegangan riverse yang diberikan.Makin besar tegangan riverse makin lebar lapisan pengosongan. Karena lapisan pengosongan hamper tak ada pembawa muatan ia berlaku seperti isolator atau dielektrik. Dengan demikian kita dapat membayangkan daerah p dan n dipisahkan oleh lapisan pengosongan seperti kapasitor keeping sejajar dan kapasitor sejajar ini sama dengan kapasitansi peralihan. Jika dinaikkan teganag riverse membuat lapisan pengosongan menjadi lebar, sehingga seperti memisahkan keeping sejajar terpisah lebih jauh. Dan sebagai akibatnya kapasitansi peralihan dari diode berkurang bila tegangan riverse bertambah. Dioda silicon yang memanfaatkan efek kapasitansi yang berubah-ubah ini disebut varactor. Dalam banyak aplikasi menggantikan kapasitor yang ditala secara mekanik, dengan perkataan lain varaktor yang dipasang parallel dengan inductor merupakan rangkaian tangki resonansi. Dengan mengubah-ubah tegangan riverse pada varactor kita dapat mengubah frekuensi resonansi. Pengontrolan secara elektronik pada frekuensi resonansi sangat bermanfaat dalam penalaan dari jauh.

Gambar 1. 5 simbol diode varactor2.4. Dioda SchotkkyDioda schottky menggunakan logam emas, perak atau platina pada salah satu sisi junction dan silicon yang di dop (biasanya type-n) pada sisi yang alain. Dioda semacam ini adalah piranti unipolar karena electron bebas merupakan pembawa mayoritas pada kedua sisi junction. Dan dioda Schottky ini tidak mempunyai lapisan pengosongan atau penyimpanan muatan, sehingga mengakibatkan ia dapat di switch nyala dan mati lebih cepat dari pada dioda bipolar. Sebagai hasilnya piranti ini dapat menyearahkan frekuensi diatas 300 Mhz dan jauh diatas kemampuan dioda bipolar.

Gambar 1. 6 simbol diode schottky

2.5. Dioda Step RecoveryDengan mengurangi tingkat doping dekat junction pabrik dapat membuat dioda step-recovery piranti yang memanfaatkan penyimpanan muatan. Selama konduksi forward dioda berlaku seperti dioda biasa dan bila dibias riverse dioda ini konduksi sementara lapisan pengosongan sedang diatur dan kemudian tiba-tiba saja arus riverse menjadi nol. Dalam keadaan ini seolah-olah dioda tiba-tiba terbuka menjepret (snaps open) seperti saklar, dan inilah sebabnya kenapa dioda step-recovery sering kali disebut dioda snap. Dioda step-recovery digunakan dalam rangkaian pulsa dan digital untuk menghasilkan pulsa yang sangat cepat.Snap-off yang tiba-tiba dapat menghasilkan pensaklaran on-off kurang dari 1 ns. Dioda khusus ini juga digunakan dalam pengali frekuensi.

Gambar 1. 7 simbol diode step- recovery

2.6. Dioda ZennerDioda Zener (Zener Diode) adalah Komponen Elektronika yang terbuat dari Semikonduktor dan merupakan jenis Dioda yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi di rangkaian Reverse Bias (Bias Balik). Pada saat dipasangkan pada Rangkaian Forward Bias (Bias Maju), Dioda Zener akan memiliki karakteristik dan fungsi sebagaimana Dioda Normal pada umumnya. Efek Dioda jenis ini ditemukan oleh seorang Fisikawan Amerika yang bernama Clarence Melvin Zener pada tahun 1934 sehingga nama Diodanya juga diambil dari nama penemunya yaitu Dioda Zener.

Gambar 1. 8 bentuk asli & symbol diode zener

Pada dasarnya, Dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas Breakdown Voltage atau Tegangan Tembus Dioda Zenernya. Karakteristik ini berbeda dengan Dioda biasa yang hanya dapat menyalurkan arus listrik ke satu arah. Tegangan Tembus (Breakdown Voltage) ini disebut juga dengan Tegangan Zener. Untuk lebih jelas mengenai Dioda Zener, mari kita lihat Rangkaian dasar Dioda Zener berikut ini :

Dalam Rangkaian diatas, Dioda Zener dipasang dengan prinsip Bias Balik (Reverse Bias), Rangkaian tersebut merupakan cara umum dalam pemasangan Dioda Zener. Dalam Rangkaian tersebut, tegangan Input (masuk) yang diberikan adalah 12V tetapi Multimeter menunjukan tegangan yang melewati Dioda Zener adalah 2,8V. Ini artinya tegangan akan turun saat melewati Dioda Zener yang dipasang secara Bias Balik (Reverse Bias). Sedangkan fungsi Resistor dalam Rangkaian tersebut adalah untuk pembatas arus listrik. Untuk menghitung Arus Listrik (Ampere) tersebut, kita dapat menggunakan Hukum Ohm Berikut ini :

= I = 19,6 mAJika menggunakan Tegangan yang lebih tinggi, contohnya 24V. Maka arus listrik yang mengalir dalam Rangkaian tersebut akan semakin besar : = 45 mAAkan tetapi, tegangan yang melewati Dioda Zener akan sama yaitu 2,8V. Oleh karena itu, Dioda Zener merupakan Komponen Elektronika yang cocok untuk digunakan sebagai Voltage Regulator (Pengatur Tegangan), Dioda Zener akan memberikan tegangan tetap dan sesuai dengan Tegangan Zenernya terhadap Tegangan Input yang diberikan.Pada umumnya Tegangan Dioda Zener yang tersedia di pasaran berkisar di antara 2V sampai 70V dengan daya (power) dari 500mW sampai dengan 5W. Dioda Zener biasanya diaplikasikan pada Voltage Regulator (Pengatur Tegangan) dan Over Voltage Protection (Perlindungan terhadap kelebihan Tegangan). Fungsi Dioda Zener dalam rangkaian-rangkaian tersebut adalah untuk menstabilkan arus dan tegangan.

2.7. Dioda TunnelDioda p-n junction yang telah dibahas sebelumnya memiliki konsentrasi ketidakmurnian 1 banding 108. Dengan doping sebanyak ini, depletion layer yang menimbulkan potential barrier pada junction, memiliki lebar dalam ukuran mikron. Potential barrier menahan aliran arus carrier antar kedua sisi junction. Jika konsentrasi ketidakmurnian bahan dioda sangat tinggi, misalnya 1 banding 103 (sebanding dengan kerapatan 1019 cm-3), karakteristik dioda akan berubah total. Dioda semacam ini pertama kali diperkenalkan tahun 1958 oleh Esaki, yang memberikan penjelasan teoritik yang benar mengenai karakteristik volt-amper-nya. Fenomena Tunneling. Lebar junction barrier berbanding terbalik terhadap akar konsentrasi ketidakmurnian, sehingga lebar junction barrier pada tunnel diode akan tereduksi hingga nilainya kurang dari 100 (10-6 cm). Ketebalan ini hanya sekitar seperlimapuluh panjang gelombang cahanya tampak. Telah diketahui bahwa satu partikel harus paling tidak harus memiliki energi sebesar potential-energy barrier untuk berpindah dari satu sisi dioda ke sisi lainnya. Namun, jika barrier-nya demikian tipis (seperti pada dioda Esaki), persamaan Schrdinger mengindikasikan adanya peluang besar bagi elektron untuk menembus barrier. Perilaku mekanika-kuantum ini dinamakan tunneling (terobosan / terowongan), sehingga dioda yang dibuat dengan ketidakmurnian-tinggi dinamakan dioda tunnel. Karakteristik volt-amper dioda tunnel dapat dilihat pada gambar berikut. Karakteristik

Gambar 1. 9 karakteristik volt ampere dari diode tunnelKarakteristik dioda tunnel. Dari gambar di atas terlihat bahwa dioda-tunnel adalah konduktor yang sempurna jika diberi bias mundur. Demikian juga untuk bias maju dengan nilai tegangan yang kecil (hingga 50 mV untuk Ge), resistansinya relatif kecil (sekitar 5 ohm). Pada arus puncak Ip yang berhubungan dengan tegangan Vp, gradient bernilai nol. Jika V sedikit lebih besar dari Vp, arus mengecil, konduktansi dinamik g = dI/dV bernilai negatif. Dioda-tunnel memperlihatkan karakteristik resistansi negatif antara arus puncak Ip dan nilai minimum IV, yang dinamakan arus lembah (valley current). Pada tegangan lembah VV dimana I = IV, konduktansi kembali bernilai 0, dan di atas titik ini, resistansi kembali dan tetap bernilai positif. Pada titik yang dinamakan peak forward voltage, VF, arus kembali mencapai nilai IP. Jika tegangan diperbesar, arus akan melewati nilai IP. Untuk arus dengan nilai antara IV dan IP, kurva memiliki tiga nilai tegangan, karena satu nilai arus dalam area ini dapat dihasilkan oleh tiga macam tegangan. Karakteristik seperti ini membuat dioda-tunnel menjadi sangat berguna pada rangkaian digital.Gambar berikut menunjukkan simbol rangkaian standar untuk dioda-tunnel.

Model arus-lemah (small-signal model) dioda-tunnel yang beroperasi pada area resistansi-negatif ditunjukkan pada gambar 3.19b di atas. Resistansi negatif Rn memiliki nilai minimum pada titik perubahan arus antara IP dan IV. Induktansi serial Ls tergantung pada panjang kawat penghantar dan bentuk geometri paket dipol. Kapasitansi junction, C, tergantung pada bvias dan biasanya diukur pada titik lembah. Nilai umum untuk parameter-parameter dioda-tunnel ini pada arus puncak IP = 10 mA adalah Rn = -30 , Rs = 1 , Ls = 5 nH, dan C = 20 pF. Satu aplikasi yang menarik dari dioda tunnel adalah sebagai saklar kecepatan sangat tinggi. Karena proses terobosan (tunneling) terjadi dengan kecepatan cahaya, respon transien hanya dibatasi oleh kapasitansi shunt (kapasitansi junction dan perkabelan) dan arus pengendali puncak. Waktu switching dalam order nanodetik hingga 50 ps dapat diperoleh melalui dioda ini. Aplikasi ke dua dari dioda tunnel adalah sebagai osilator frekuensi tinggi (microwave).Dioda tunnel komersial biasanya terbuat dari germanium atau galium arsenide. Sulit untuk membuat dioda-tunnel silikon dengan rasio Ip/IV yang tinggi. Tabel 3.1 di atas menununjukkan beberapa karakteristik penting dari dioda jenis ini. Perhatikan bahwa galium arsenide memiliki rasio Ip/IV tertinggi dan selisih VF VP tertinggi (sekitar 1 V), dibandingkan dengan germanium (sekitar 0,45 V). Arus puncak IP ditentukan oleh konsentrasi ketidakmurnian (resistivitas) dan area junction. Untuk aplikasi komputer, sering digunakan dioda dengan IP antara 1 hingga 100 mA. Titik puncak (VP, IP), yang berada dalam area tunneling, tidak terlalu sensitif terhadap temperatur. Namun, titik lembah (VV, IV) yang dipengaruhi oleh arus injeksi, cukup sensitif terhadap temperatur.Kelebihan yang dimiliki oleh dioda tunnel adalah murah, noise rendah, sederhana, berkecepatan tinggi, imun terhadap lingkungan, dan berdaya rendah. Kelemahan dioda-tunnel adalah selisih tegangan-keluaran rendah dan hanya merupakan komponen-dua-terminal. Yang terakhir ini menyebabkan tidak ada isolasi input-output, sehingga menimbulkan kesulitan dalam disain rangkaian.

2.8 Dioda Dua Arah (DIAC)Kalau dilihat strukturnya seperti gambar-8a, DIAC bukanlah termasuk keluarga thyristor, namun prisip kerjanya membuat ia digolongkan sebagai thyristor. DIAC dibuat dengan struktur PNP mirip seperti transistor. Lapisan N pada transistor dibuat sangat tipis sehingga elektron dengan mudah dapat menyeberang menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buat cukup tebal sehingga elektron cukup sukar untuk menembusnya. Struktur DIAC yang demikian dapat juga dipandang sebagai dua buah dioda PN dan NP, sehingga dalam beberapa literatur DIAC digolongkan sebagai dioda.

Gambar 1. 10 Struktur dan symbol diacSukar dilewati oleh arus dua arah, DIAC memang dimaksudkan untuk tujuan ini. Hanya dengan tegangan breakdown tertentu barulah DIAC dapat menghantarkan arus. Arus yang dihantarkan tentu saja bisa bolakbalik dari anoda menuju katoda dan sebaliknya. Kurva karakteristik DIAC sama seperti TRIAC, tetapi yang hanya perlu diketahui adalah berapa tegangan breakdown-nya. Simbol dari DIAC adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar-8b. DIAC umumnya dipakai sebagai pemicu TRIAC agar ON pada tegangan input tertentu yang relatif tinggi. Contohnya adalah aplikasi dimmer lampu yang berikut pada gambar-9.

Gambar 1. 11 Rangakaian DimmerJika diketahui IGT dari TRIAC pada rangkaian di atas 10 mA dan VGT = 0.7 volt. Lalu diketahui juga yang digunakan adalah sebuah DIAC dengan Vbo = 20 V, maka dapat dihitung TRIAC akan ON pada tegangan :V = IGT(R)+Vbo+VGT = 120.7 V

Pada rangkaian dimmer, resistor R biasanya diganti dengan rangkaian seri resistor dan potensiometer. Di sini kapasitor C bersama rangkaian R digunakan untuk menggeser phasa tegangan VAC. Lampu dapat diatur menyala redup dan terang, tergantung pada saat kapan TRIAC di picu.

BAB III PENUTUP3.1. KesimpulanDalam berbagai rangkaian elektronika komponen semikonduktor diode sering kita jumpai jenis dan type yang berbeda beda tergantung darI model dan tujuan penggunaan rangkaian tersebut dibuat. Kata diode berasal dari pendekatan kata yaitu dua elektroda yang mana (di berarti dua) mempunyai dua buah elektroda yaitu anoda dan katoda. Anoda digunakan untuk polaritas positif dan katoda untuk polaritas negatip. Didalam dioda terdapat junction (pertemuan) dimana daerah semikonduktor type-p dan semi konduktor type-n bertemu. Dioda semikonduktor hanya dapat melewatkan arus pada satu arah saja, yaitu pada sat dioda memperoleh catu arah maju (forward bias). Pada kondisi ini dioda dikatakan bahwa dioda dalam keadaan konduksi atau menghantar dan mempunyai tahanan dalam dioda relative kecil. Sedangkan bila dioda diberi catu arah terbalik (Reverse bias) maka diode tidak bekerja dan pada kjondisi ini dioda mempunyai tahanan dalam yang tinggi sehingga arus sulit mengalir. Dari kondisi tersebut maka diode hanya digunakan pada beberapa pemakain saja antara lain sebagai penyearah gelombang (rectifier), disamping kegunaan-kegunaan lainya misalnya sebagai Klipper, Clamper , pengganda tegangan dan lain-lain.3.2. SaranMakalah ini sangat jauh dari sempurna, maka dari itu kami disini membutuhkan saran- saran atau masukan dari saudara.DAFTAR PUSTAKABlog Ratu eka : Elektronika dasarBlog rahmat hidayat : DiodaBlog Dewi ayu : Fungsi dioda