dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

12
NAMA : IKHSAN RAHMAT FADILLAH KELAS : 2G NOTAR : 14.03.047 STTD BEKASI 2015

Transcript of dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

Page 1: dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

NAMA : IKHSAN RAHMAT FADILLAH

KELAS : 2G

NOTAR : 14.03.047

STTD BEKASI 2015

Page 2: dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

Dioda adalah komponen aktif yang memiliki dua kutub dan bersifat semikonduktor.

Dioda juga bisa dialiri arus listrik ke satu arah dan menghambat arus dari arah

sebaliknya. Dioda sebenarnya tidak memiliki karakter yang sempurna, melainkan

memiliki karakter yang berhubungan dengan arus dan tegangan komplek yang tidak linier

dan seringkali tergantung pada teknologi yang digunakan serta parameter

penggunaannya.

Awal mulanya dioda adalah sebuah piranti kristal Cat’s Wahisker dan tabung

hampa. Sedangkan pada saat ini, dioda sudah banyak dibuat dari bahan semikonduktor,

contohnya : Silikon dan Germanium. Di karenakan pengembangannya yang dilakukan

secara terpisah, dioda kristal (semikonduktor) lebih populer di bandingkan dengan dioda

termionik. Dioda termionik pertama kali ditemukan oleh Frederick Guthrie pada tahun

1873, sedangkan dioda kristal ditemukan pada tahun 1874 oleh peneliti asal Jerman, Karl

Ferdinand Braun.

Dioda Termionik adalah piranti katub yang merupakan susunan elektroda di dalam

sampul gelas. Bentuk pertama kali dari dioda termionik hampir sama dengan bola lampu

pijar. Di dalam katub dioda termionik, arus listrik yang melalui filamen pemanas secara

tidak langsung memanaskan katoda. Elektroda internal lainnya dilapisi dengan campuran

barium dan strontium oksida yang merupakan oksida dari logam alkali tanah. Dari

kegiatan tersebut menghasilkan pancaran termionik elektron ke ruang hampa. Walaupun

demikian, elektron tidak dapat di pancarkan dengan mudah ke permukaan anoda yang

tidak terpanasi ketika polaritas tegangan di balik.

DIODA

Page 3: dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

Pengertian Dioda Semikondutor sebagian besar terdapat pada teknologi

pertemuan P-N semikonduktor. Dioda P-N terdapat arus yang mengalir dari sisi Tipe-P

(anoda) menuju sisi Tipe-N (katoda), akan tetapi tidak dapat mengalir ke arah sebaliknya.

Dioda semikonduktor memiliki tipe lain yaitu dioda schottky yang di bentuk dari

pertemuan antara logam dan semikonduktor sebagai ganti dari pertemuan P-N

konvensional.

Prinsip Kerja Dioda pada umumnya adalah sebagai alat yang terbentuk dari

beberapa bahan semikonduktor dengan muatan Anode (P) dan muatan Katode (N) yang

biasanya terdiri dari geranium atau silikon yang digabungkan, dan muatan yang bertipe

N merupakan bahan dengan kelebihan elektron, dan sebaliknya muatan bertipe P

merupakan bahan dengan kekurangan satu elektron yang dipisahkan oleh depletion layer

yang terjadi akibat keseimbangan kedua muatan tersebut, oleh karena itu dioda tersebut

menghasilkan suatu hole yang berfungsi sebagai pembawa tegangan atau muatan

sehingga terjadi perpindahan sekaligus pengaliran arus yang terjadi di hole tersebut yang

menghasilkan tegangan arus searah atau biasa disebut dengan DC.

Prinsip Kerja Dioda berbeda dengan prinsip atau teori elektron yang menyebutkan

bahwa arus listrik yang terjadi dikarenakan oleh pergerakan elektron dari kutub positif

menuju ke kutub negatif, tetapi dioda ini hanya mengalirkan arus satu arah saja, yaitu

DC. Oleh karena jika dioda dialiri oleh tegangan P yang lebih besar dari muatan N, maka

elektron yang terdapat pada muatan N akan mengalir ke muatan P yang disebut sebagai

Forward Bias, bila terjadi sebaliknya, yaitu jika dioda tersebut dialiri dengan tegangan N

yang lebih besar daripada tegangan P, maka elektron yang ada di dalamnya tidak akan

bergerak, sehingga dioda tidak mengaliri muatan apapun, pada kondisi seperti ini sering

disebut sebagai reverse bias.

PRINSIP KERJA UMUM DIODA

Page 4: dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

Gambar Skema Prinsip Kerja Dioda

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa Prinsip Kerja Dioda merupakan salah

satu alat yang sangat unik karena mampu memanipulasi muatan hingga menjadi muatan

yang searah atau DC. Sambungan antara muatan anoda (P) dengan muatan katoda (N)

dinamakan sebagai depletion layer (lapisan deplesi) dimana terjadi keseimbangan

muatan elektron dan hole. Biasanya pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap

menerima muatan elektron, sedangkan pada sisi N banyak elektron yang siap untuk

membebaskan diri, dengan kata lain jika sisi P diberi muatan potensial yang lebih, maka

elektron dari sisi N akan langsung mengisi setiap hole-hole yang ada di sisi P.

Jenis-Jenis Dioda terbagi menjadi beberapa bagian, mulai dari Light Emiting Diode

(Dioda Emisi Cahaya) yang biasa disingkat LED, Diode Photo (Dioda Cahaya), Diode

Varactor (Dioda Kapasitas), Diode Rectifier (Dioda Penyearah) dan yang terakhir adalah

Diode Zener yang biasa disebut juga sebagai Voltage Regulation Diode. Semua jenis

dioda ini memiliki fungsi yang berbeda-beda yang sesuai dengan nama dioda itu sendiri.

Dioda disempurnakan oleh William Henry Eccles pada tahun 1919 dan mulai

memperkenalkan istilah diode yang artinya dua jalur tersebut, walaupun sebelumnya

sudah ada dioda kristal (semikonduktor) yang dikembangkan oleh peneliti asal Jerman

JENIS-JENIS DIODA

Page 5: dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

yaitu Karl Ferdinan Braun pada tahun 1874, dan dioda termionik pada tahun 1873 yang

dikembangkan lagi prinsip kerjanya oleh Frederic Gutherie.

Gambar Jenis-Jenis Dioda

Berikut ini adalah pengertian dari Jenis-Jenis Dioda :

1.Light Emiting Diode (Dioda Emisi Cahaya)

Dioda yang sering disingkat LED ini merupakan salah satu piranti elektronik yang

menggabungkan dua unsur yaitu optik dan elektronik yang disebut juga sebagai

Opteolotronic.dengan masing-masing elektrodanya berupa anoda (+) dan katroda (-),

dioda jenis ini dikategorikan berdasarkan arah bias dan diameter cahaya yang dihasilkan,

dan warna nya.

Page 6: dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

2.Diode Photo (Dioda Cahaya)

Dioda jenis ini merupakan dioda yang peka terhadap cahaya, yang bekerja pada

pada daerah-daerah reverse tertentu sehingga arus cahaya tertentu saja yang dapat

melewatinya, dioda ini biasa dibuat dengan menggunakan bahan dasar silikon dan

geranium. Dioda cahaya saat ini banyak digunakan untuk alarm, pita data berlubang yang

berguna sebagai sensor, dan alat pengukur cahaya (Lux Meter).

3.Diode Varactor (Dioda Kapasitas)

Dioda jenis ini merupakan dioda yang unik, karena dioda ini memiliki kapasitas yang

dapat berubah-ubah sesuai dengan besar kecilnya tegangan yang diberikan kepada

dioda ini, contohnya jika tegangan yang diberikan besar, maka kapasitasnya akan

menurun,berbanding terbalik jika diberikan tegangan yang rendah akan semakin besar

kapasitasnya, pembiasan dioda ini secara reverse. Dioda jenis ini banyak digunakan

sebagai pengaturan suara pada televisi, dan pesawat penerima radio.

Page 7: dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

4.Diode Rectifier (Dioda Penyearah)

Dioda jenis ini merupakan dioda penyearah arus atau tegangan yang diberikan,

contohnya seperti arus berlawanan (AC) disearahkan sehingga menghasilkan arus

searah (DC). Dioda jenis ini memiliki karakteristik yang berbeda-beda sesuai dengan

kapasitas tegangan yang dimiliki.

L7

5.Diode Zener

Dioda jenis ini merupakan dioda yang memiliki kegunaan sebagai penyelaras

tegangan baik yang diterima maupun yang dikeluarkan, sesuai dengan kapasitas dari

dioda tersebut, contohnya jika dioda tersebut memiliki kapasitas 5,1 V, maka jika

tegangan yang diterima lebih besar dari kapasitasnya, maka tegangan yang dihasilkan

Page 8: dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

akan tetap 5,1 tetapi jika tegangan yang diterima lebih kecil dari kapasitasnya yaitu 5,1,

dioda ini tetap mengeluarkan tegangan sesuai dengan inputnya.

Dapat disimpulkan bahwa Jenis-Jenis Dioda tersebut memiliki berbagai kegunaan

tersendiri yang dapat memanipulasi berbagai tegangan yang masuk melalui dioda

tersebut. Jenis-jenis Dioda diatas merupakan beberapa contoh jenis dioda yang saat ini

sudah ada dan dikembangkan, masih banyak lagi contoh lain dari jenis dioda ini.

Karakteristik dioda dapat diketahui dengan cara memasang dioda seri dengan

sebuah catu daya dc dan sebuah resistor. Dengan menggunakan rangkaian tersebut

maka akan dapat diketahui tegangan dioda dengan variasi sumber tegangan yang

diberikan. Seperti yang telah kita ketahui bahwa dioda adalah komponen aktif dari dua

elektroda (katoda dan anoda) yang sifatnya semikonduktor, jadi dengan sifatnya tersebut

dioda tidak hanya memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah, tetapi juga

menghambat arus dari arah sebaliknya. Dioda dapat dibuat dari Germanium (Ge)

dan Silikon atau Silsilum (Si). Komponen aktif ini mempunyai fungsi sebagai; pengaman,

penyearah, voltage regulator, modulator, pengendali frekuensi, indikator, dan switch.

Gambar Simbol Karakteristik Dioda

KARAKTERISTIK DIODA

Page 9: dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

Berdasarkan fungsinya, dioda terbagi atas; Dioda Kontak Titik, Dioda Hubungan,

LED, Dioda Foto, Dioda kapasiansi Variabel, Dioda Bridge dan Dioda Zener. Dioda

Kontak Titik atau Point Contact Diode biasanya digunakan untuk mengubah frekuensi

dari tinggi ke rendah. Contohnya, OA70, OA90, dan 1N60. Dioda hubungan, adalah salah

satu karakteristik dioda yang mengalirkan tegangan yang besar namun hanya searah.

Sedangkan LED atau Light Emiting Diode adalah jenis komponen yang dapat

mengeluarkan cahaya bila diberikan forward bias. Berbeda dengan LED, Dioda foto atau

bisa disebut dengan Foto Dioda akan menghasilkan arus listrik apabila terkena cahaya.

Besarnya arus listrik tergantung dari seberapa besar cahaya yang masuk.

Dioda Kapasiansi Variabel, atau bisa disebut juga dengan dioda varicap atau

varactor yang bila dipasang terbalik akan berperan sebagai kondensator ini banyak

digunakan pada modulator FM dan juga pada VCO suatu PLL ( Phale Lock Lopp). Dioda

yang berfungsi sebagai power supply adalah Dioda Bridge. Komponen ini adalah silikon

yang dirangkai menjadi bridge menjadi satu komponen utuh .Berbagai macam bentuk

dioda ini banyak dijula di pasaran dengan berbagai macam besar kapasitasnya. Yang

terakhir adalah Dioda Zener. Komponen aktif ini biasanya digunakan pada pembatas

tegangan dan berfungsi sebagai voltage stabilizer atau voltage regulator. Karakteristik

dioda ini adalah mempunyai sifat tegangan terbaliknya stabil.

Page 10: dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

Konsep Dasar Penyearah Gelombang (Rectifier)

Penyearah gelombang (rectifier) adalah bagian dari power supply / catu daya yang

berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan AC (Alternating Current) menjadi tegangan

DC (Direct Current). Komponen utama dalam penyearah gelombang adalah diode yang

dikonfiguarsikan secara forward bias. Dalam sebuah power supply tegangan rendah,

sebelum tegangan AC tersebut di ubah menjadi tegangan DC maka tegangan AC

tersebut perlu di turunkan menggunakan transformator stepdown. Ada 3 bagian utama

dalam penyearah gelombang pada suatu power supply yaitu, penurun tegangan

(transformer), penyearah gelombang / rectifier (diode) dan filter (kapasitor) yang

digambarkan dalam blok diagram berikut. Pada dasarnya konsep penyearah gelombang

dibagi dalam 2 jenis yaitu, Penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang

penuh. Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave rectifier) Penyearah setengah

gelombang (half wave rectifer) hanya menggunakan 1 buah diode sebagai komponen

utama dalam menyearahkan gelombang AC.

Prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal

positif dari gelombang AC dari transformator. Pada saat transformator memberikan

output sisi positif dari gelombang AC maka diode dalam keadaan forward bias sehingga

sisi positif dari gelombang AC tersebut dilewatkan dan pada saat transformator

memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka dioda dalam posisi reverse bias,

sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan seperti

terlihat pada gambar sinyal output penyearah setengah gelombang berikut. Formulasi

yang digunakan pada penyearah setengah gelombang sebagai berikut. Penyearah

Gelombang Penuh (Full wave Rectifier) Penyearah gelombang penuh dapat dibuat

dengan 2 macam yaitu, menggunakan 4 diode dan 2 diode.

Untuk membuat penyearah gelombang penuh dengan 4 diode menggunakan

transformator non-CT seperti terlihat pada gambar berikut : Prinsip kerja dari penyearah

gelombang penuh dengan 4 diode diatas dimulai pada saat output transformator

memberikan level tegangan sisi positif, maka D1, D4 pada posisi forward bias dan D2,

D3 pada posisi reverse bias sehingga level tegangan sisi puncak positif tersebut akan di

Page 11: dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

leawatkan melalui D1 ke D4. Kemudian pada saat output transformator memberikan level

tegangan sisi puncak negatif maka D2, D4 pada posisi forward bias dan D1, D2 pada

posisi reverse bias sehingan level tegangan sisi negatif tersebut dialirkan melalui D2, D4.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik output berikut. Penyearah gelombang

dengan 2 diode menggunakan tranformator dengan CT (Center Tap).

Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode dapat dilihat pada

gambar berikut : Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda ini

dapat bekerja karena menggunakan transformator dengan CT. Transformator dengan CT

seperti pada gambar diatas dapat memberikan output tegangan AC pada kedua terminal

output sekunder terhadap terminal CT dengan level tegangan yang berbeda fasa 180°.

Pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak positif maka

terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak negatif, pada kondisi ini D1 pada

posisi forward dan D2 pada posisi reverse. Sehingga sisi puncak positif dilewatkan

melalui D1. Kemnudian pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan

sinyal puncak negatif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak positif,

pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi forward. Sehingga sinyal puncak

positif dilewatkan melalui D2. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar output

penyearah gelombang penuh berikut. Formulasi pada penyearah gelombang penuh

sebagai berikut.

Penyearah Dilengkapi Filter Kapasitor Agar tegangan penyearahan gelombang

AC lebih rata dan menjadi tegangan DC maka dipasang filter kapasitor pada bagian

output rangkaian penyearah seperti terlihat pada gambar berikut. Fungsi kapasitor pada

rangkaian diatas untuk menekan riple yang terjadi dari proses penyearahan gelombang

AC. Setelah dipasang filter kapasitor maka output dari rangkaian penyearah gelombang

penuh ini akan menjadi tegangan DC (Direct Current) yang dpat diformulasikan sebagai

berikut :Kemudian untuk nilai riple tegangan yag ada dapat dirumuskan sebagai berikut :

Page 12: dioda, macam macam dioda dan rangkaian penyearah 1 fasa

DAFTAR PUSTAKA

http://elektronika-dasar.web.id

http://komponenelektronika.biz