Pertanyaan 1. Tegangan jatuh? Peran dioda schottky dalam peralatan? (Bagus Dwi)2. Waktu pemulihan? (Sisca)3. Struktur dan cara kerja dioda schottky? (mas fitra)4. Hambatan persimpangan? (mentari)

Diode Schottky : Masalah pengisian penyimpanan sambungan pn dapat dihilangkan ( atau minimalkan ) dalan diode schottky dengan mengatur potensial barrier dengan sebuah kotak antara metal dan semikonduktor. Sebuah lapisan metal didepositkan pada lapisan epitaksi tipis silikon tipe n. potensial barrier mensimulasikan perilaku sambungan pn .aksi penyearah tergantung pada pembawa mayoritas dan sebagai hasilnya tidak ada kelebihan pembawa minoritas untuk merekombinasi. Urutan dooping (pengotor penambahan) merupakan urutan dari 1 bagian 10 atom. Dalam semikonduktor type -n, pembawa mayoritas elektron saat ini mayoritas saat ini elektron minoritas membawa menjadi lubang. Efek pemulihan semata-mata karena kapasitansi dari sambungan semikonduktor.Pengisian pemulihan diode schottky jauh lebih kecil dari pada sebuah diode sambungan pn yang ekuivalen. Jika hanya kapasitansi sambungan, pengisian pemulihan memiliki ketidaktergantungan yang besar dari di/dt mundur. Sebuah diode schottky memilki tegangan yang jatuh maju relative kecil .Arus bocor diode schottky lebih tinggi dari diode sambungan pn. Sebuah diode schottky dengan tegangan konduksi relative kecil memiliki arus bocor, dan sebaliknya. Sebagai hasil, tegangan maksimum yang diizinkan biasanya dibatasi pada 100 V. Tingkat arus diode schottky bervariasi dari 1 sampai 300 A. diode schottky ideal untuk arus tinggi tegangan rendah catu daya dc. Meskipun begitu, diode tersebut juga digunakan pada catun daya arus kecil untuk meningkatkan efisiensi.schootky penyearah ganda 20 dan 30 A. ( Muhammad H Rashid,1992)

Schottky Diode - Low forward voltage drop - Use for high current low voltage rectifier - Rating current from 1 A 300 A - Voltage rating to 100V Sebutkan macam-macam dioda dayaJawab: General Purpose Diode - High reverse recovery time, typically 25 us, - Use for low speed application - Low frequency up to 1 KHz - Rating current from less than 1 A - Voltage rating from 5 V to 50 KVFast Recovery Diode - Low recovery time less then 5 us - Use for chopper and inverter - Rating current from less than 1 A - Voltage rating from 5 V to 3 KVSchottky Diode - Low forward voltage drop - Use for high current low voltage rectifier - Rating current from 1 A 300 A - Voltage rating to 100V 2. Gambar dan jelaskan symbol, material dan karakteristik dioda?Jawab:Dioda merupakan komponen elektronika yang mempunyai dua elektroda (terminal), dapat berfungsi sebagai penyearah arus listrik. Ada dua jenis dioda yaitu dioda tabung dan dioda semikonduktor. Dengan kata lain sambungan semikonduktor P-N hanya dapat mengalirkan arus ke satu arah. Dioda semikonduktor dibuat dari sambungan P-N ini. Terminal pada P disebut anoda, sedang terminal N disebut katoda. Gambar a menunjukkan sambungan P-N nya, sedang gambar b menunjukkan lambang atau simbolnya. Arah panah menunjukkan arah hole (arus listrik) jika diberi tegangan maju (prasikap maju).

Saat ini diode yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau germanium.Karakteristik dioda dapat ditunjukkan oleh hubungan antara arus yang lewat dengan beda potensian ujung-ujungnya. Karakteristik dioda pada umumnya diberikan oleh pabrik, tetapi dapat juga diselidiki sendiri. Diode sebenarnya tidak menunjukkan karakteristik kesearahan yang sempurna, melainkan mempunyai karakteristik hubungan arus dan tegangan kompleks yang tidak linier dan seringkali tergantung pada teknologi atau material yang digunakan serta parameter penggunaan.3. Apa yang dimaksud dengan arus bocor (leakage current) pada dioda?Jawab: Pada kondisi bias mundur(reverse bias), dioda akan mengalirkan arus dalam jumlah yang sangat kecil. Untuk alasan praktis, biasanya arus ini sering diabaikan. Arus yang mengalir pada saat dioda dibias mundur disebut sebagai arus bocor(leakage current)4. Apa yang dimaksud dengan reverse recovery time (waktu pemulihan balik) dari dioda?Jawab: waktu pemulihan pada dioda bisa terjadi pada dioda jenis schottky ketika beralih dari keadaan tidak menghantarkan ke keadaan menghantarkan dan sebaliknya. Dimana dalam dioda p-n waktu pemulihan balik dapat dalam orde ratusan nano-detik dan kurang dari 100 nano-detik untuk dioda cepat.5. Apa yang dimaksud dengan reverse recovery current (Arus pemulihan balik) dari dioda?Jawab: Arus maju akan diturunkan menjadi nol (karena perilaku natural rangkain dioda atau dengan menerapkan tegangan mundur), dioda meneruskan konduksi karena pembawa minoritas yang tersisa dalam sambungan pn dan material semikonduktornya. Pembawa minoritas memerlukan waktu yang cukup untuk menyusun ulang dengan pengisian lawannya dan untuk dinetralkan. Waktu ini disebutkan reverse recovery time (waktu pemulihan yang balik). 6. Apa yang dimaksud dengan faktor kelunakan (softness factor)Jawab: perbandingan antara waktu diakibatkan karena proses pengisisan komponen penyimpan di daerah depleksi dari sambungan dan mereprensentasikan waktu antara zero crossing dengan arus mundur puncak dengan merupakan proses komponen penyimpan dalam bagian terbesar karena pengaruh material semikonduktor.7. Sebutkan jenis-jenis pemulihan dioda (recovery types)Jawab: pemulihan balik sebuah diode persambungan-PN dan tipe pemulihan lunak (soft recovery)8. Apa yang menyebabkan "reverse recovery time" pada diode?Jawab: Pembawa minoritas memerlukan waktu yang cukup untuk menyusun ulang dengan pengisian lawannya untuk segera dinetralkan. Waktu ini disebut waktu pemulihan balik (reverse recovery) dioda.9. What is necessary to use fast recovery diodes for high speed switchingJawab: Untuk waktu pemulihan maju (tfr) adalah selisih waktu dimulai dari waktu tegangan mencapai 10% dari maksimumnya sampai pada waktu tegangan tinggal 10% untuk memncapai tegangan akhirnya. Ternyata waktu switching maju tfr tidak merupakan masalah yang begitu penting didalam praktek.10. What is forward recovery time?Jawab: Jika sebuah diode dalam kondisi bias mundur, bahwa arus bocor mengalir karena pembawa minoritas. Kemudian aplikasi untuk tegangan bias maju akan memaksa diode membawa arus ke arah maju (dari sisi P ke sisi N). Namun begitu, hal ini memerlukan waktu tertentu, yaitu yang dikenal dengan waktu pemulihan maju11. What are the main difference between pn-junction diode and schottky diode?Jawab: Perbedaan yang paling penting antarap-ndan diode Schottky adalah dari membalikkannya waktu pemulihan, ketika beralih dari keadaan tidak menghantarkan ke keadaan menghantarkan dan sebaliknya. Dimana dalam diode p-n waktu pemulihan balik dapat dalam orde ratusan nano-detik dan kurang dari 100 nano-detik untuk diode cepat.12. What are the limitation of schottky diode?Jawab:Tegangan maksimum terbatas sampai 100Vmemiliki tegangan kecil 0,15-0,45 volt. Schottky dioda dapat meningkatkan PFC converter meningkatkan kinerja.13. What is the typical reverse recovery time of general purpose diode?Jawab: menunjukan karakteristik pemulihan balik sebuah PN-junction dan tipe pemulihan lunak (soft recovery) yang umum14. What is the typical reverse recovery time of fast recovery diode ?Jawab:Merupakan interval waktu antara arus yang melewati titik pusat selama pergatian dari kondisi forward ke kondisi reverse blocking dan saat arus reverse mencapai 25% dari peak reverse. Besarnya reverse recovery time tergantung dari suhu sambungan, laju jatuhnya forward current, dan forward current sebelum pergatian15. What is the typical maximum junction temperature of diodes?Jawab:Junction temperature adalah temperatur rata-rata pada seluruh sambungan. Maximum junction temperature adalah parameter suhu maksimum yang dapat ditahan sebuah dioda tanpa kegagalan, merupakan parameter yang penting dan mempengaruhi parameter lainnya 16. What is the purpose of the a current of limiting inductorJawab:Untuk mencegah kerusakan dioda yang diakibatkan kenaikan forward current yang sangat besar, cenderung tak terhingga. Hal ini mengakibatkan puncak arus reverse current dioda menjadi sangat besar, maka di tambahkan induktor agar batas waktu aktif dioda tetap rendah.17. What are the problems of series-connected diodes and what are the possible solutions?Jawab:Dioda yang dihubung secara serbertujuan untuk meningkatkan kemampuan reverse blocking. Pada kondisi forward bias, dioda yang dihubung seri akan memiliki jumlah arus yang sama dan tegangan jatuh yang juga hampir sama. Namun, pada kondisi reverse blocking, setiap dioda harus memiliki arus bocor yang sama, akibatnya blocking voltage dioda menjadi berbeda.Solusinya adalah dengan menyamakan tegangan bagi dengan menghubungkan setiap dioda dengan sebuah resistor18. What are the problems of parallel -connected diodes and what are the possible solutions?Jawab:Dioda yang dihubung secara pararel bertujuan untuk meningkatkan kemampuan current carrying sesuai dengan kebutuhan arus. Pembagian arus pada dioda akan tergantung pada masing-masing forward voltage drop.Solusinya, yaitu dengan menambahkan induktansi yang sama atau dengan menambahakan resistor secara seri pada setiap dioda. Selain itu juga bisa dengan memilih dioda yang memiliki forward voltage drop yang sama atau dengan tipe dioda yang sama 19. If two diodes are connected in series with equal-voltage sharing, why do the diode leakage current?Jawab:

Jika dioda dihubung seri dengan tegangan bagi sama maka akan menjadikan arus bocor pada setiap dioda akan berbeda karena karena perbedaan tegangan pembatas yang besar.

Untuk mengatasi kebocoran arus, dipasang resistor secara pararel sehingga tegangan pada setiap dioda menjadi sama.

12-1 The reverse recovery time of a diode is trr = 5 s and the rate of fall of the diode current is di/dt = 80 A/s. If the softness factor (SF) = 0,5. Determine the :a. Storage charge, QRRb. Peak reverse current, IRRAnswer :trr = 5s dan di/dt = 80A/s

QRR = 0.5(di/dt) trr2 = 0.5 x 80 x (5.10-6) = 1000 C

= 400 A12-2 The peak input voltage of a single phase half-wave diode rectifier is Vm = 169 V at 60Hz and load resistance is RL =1.2 . The reverse recovery time is trr = 4 s. If the softness factor SF= 0, Determine the :a. Storage charge, QRRb. Peak reverse current, IRRAnswer :Vm = 169 V pada fs = 60Hz dan RL = 1.2 ;trr = 4 s; SF = 0;

Untuk IFM = 140,83 A dan di/dt = 53,1 A/s, dengan interpolasi pada kurva typical recover charge maka diperoleh nilai QRR = 35 C

12-3 Four IR 300 A, 800 V diodes of type R23AF are used for the single-phase bridge rectifier as shown in the figure. The rms value of the input voltage is Vs = 220 V at 1.5 kHz and the load resistance is R = 0,47 . The junction temperature and ambient temperature are TJ = 15oC and TA= 25oC, respectively. Determine: (a) Average power loss,PD; (b) Instantaneous forward voltage drop,vF; (c) Recovery charge, QRR; (d) Reverse recovery time,trr; (e) Case temperature, TC; (f) Thermal resistance of heat sink, RthSA. Assume double-sided cooling and the case-to-sink thermal resistance of RthCS = 0,03oC/WAnswer:Vs = 220 V; fs = 1,5kHz; R = 0.47 TJ = 15 oC; TA = 20 oCa. PD

Tegangan output raa-rata : Vdc = 0,6366. Vm = 0,6366. 311,127 = 198,06 VArus beban rata-rata : Idc = 198,06/ 0,47 = 421,40 ARata-rata arus forward dioda : IF(AV) = 421,4/2 =210,7 ADari kurva karakteristik Power Loss; Untuk 180o, maka diperoleh besarnya daya yang hilang PD 250 W b. vF dari kurva forward characteristics diperoleh tegangan threshold V(TO) = 0.6V

sehingga diperoleh i = (311,127/0,47) sin t

c. QRR

d. tRRSF = tb/ta = 0,8; trr = ta + tb = 1,8ta

e. TCdari datasheet dioda diketahui, RthJC = 0,09oC/WTc = TJ RthJC.PD = 125 0,09 x 250 = 102,5 oCf. RthSAPD(RthJC + RthCS + RthSA) = TJ - TAPD(RthJC + RthCS + RthSA) = 125 25PD(RthJC + RthCS + RthSA) = 100

RthSA = 0,28oC/W

ELEKTRONIKA DAYA - TUGAS 1 1. Apakah yang dimaksud dengan elektronik daya (power electronics)?Elektronika daya adalah ilmu dalam sistem kelistrikan untuk konversi daya listrik. Elda menghubungkan ilmu Teknik Tenaga( Power),Ilmu Kendali(Control),dan Ilmu elektronika. Ilmu elektronika daya didasarkan menggunakan pensaklaran(switching)komponen(device) semikonduktor. Aplikasi elektronika daya dengan mudah dapat dilihat dari tempat-tempat yang cukup penting dari teknologi modern dan sekarang digunakan dalam begitu banyak variasi produk-produk daya tinggi, mencakup pengendalian suhu, pengontrolan pencahayaan, pengendalian motor, catu daya sistem propulsi dan sistem-sistemHigh-Voltage-Direct-Current(HVDC)(arus langsung tegangan tinggi)2. Sebutkan macam-macam Thyristor!Thyristor adalah suatu bahan semikonduktor yang tersusun atas 4 lapisan (layer) yang berupa susunan P-N-P-N junction. Tergantung pada konstruksi fisiknya, dan perilaku turn on dan turn off, thyristor dapat secara umum diklasifikasikan menjadi sembilan kategori:1.Phase-control Thyristor (SCR)2.Fast-switching thyristor (SCR)3.Gate-turn-off thyristor (GTO)4.Bidirectional triode thyristor (TRIAC)5.Reverse-conducting thyristor (RCT)6.Static induction thyristor (SITH)7.Light-activated silicon-controlled rectifier (LASCR)8.FET-controlled thyristor (FET-CTH)9.MOS-controlled thyristor (MCT)3. Persyaratan apa yang menyebabkan Thyristor mengalirkan arus (Turn On)?Karakteristik Thyristor I. Thyristor sama seperti diode, dimana pada keadaan ini tidak ada arus yang mengalir sampai dicapainya batas tegangan tembus (Vr) atau Vbr. II. Arus tetap tidak akan mengalir sampai dicapainya batas tegangan penyalaan (Vbo). Apabila tegangan mencapai tegangan penyalaan, maka tiba tiba tegangan akan jatuh menjadi kecil dan ada arus mengalir.MakaThyristor menjadi ON. III. Pada saat ini thyristor mulai konduksi. Arus yang terjadi pada saat thyristor konduksi, dapat disebut sebagai arus genggam (IH = Holding Current) yang mempertahankan Thyristor tetap ON, jika arusforwarddari anoda menuju katoda harus berada di atas parameter ini. ArusIH ini cukup kecil yaitu dalam orde miliampere. Pada kenyataannya, sekali SCR mencapai keadaan ON maka selamanya akan ON, walaupun tegangangatedilepas atau dishortke katoda.4. Bagaimana Thyristor dapat Turn off?Untuk membuat thyristor kembali off, dapat dilakukan dengan menurunkan arus thyristor tersebut sedikit di bawah arus genggamnya (IH), selanjutnya thyristor tidak akan menyala (ON) kembali, sebelum diberikan tegangan penyalaan.5. Apa yang dimaksud dengan komutasi sendiri (line commutated)?Komutasi sendiri atau natural commutation merupakan teknik yang jika sumber tegangannya AC, arus thyristor akan bergerak melalui angka nol dan tegangan balik akan muncul sepanjang thyristor. Devais akan secara otomatis menjadi off karena sifat natural dari tegangan sumbernya.6. Apa yang dimaksud dengan komunikasi paksa (force commutated)?Komutasi paksa atau forced-commutation merupakan teknik yang pada banyak rangkaian thyristor, tegangan inputnya DC dan arus forward dari thyristor dipaksa menjadi nol dengan menambahkan rangkaian yang disebut commutation circuit untuk membuat thyristor off.7. Apa perbedaan antara Thyristor dan Triac?Triac berbeda dengan thyristor, dimana triac dapat mengontrol arus dalam dua arah. Triacmerupakan dua buah Thyristor yang dihubungkan secara paralel berkebalikan dengan terminal gate bersama.Berbeda dengan Thyristor yang hanya melewatkan tegangan dengan polaritas positif saja, tetapi Triac dapat dipicu dengan tegangan polaritas positif dan negatif, serta dapat dihidupkan dengan menggunakan tegangan bolak-balik pada Gate. Triac banyak digunakan pada rangkaian pengedali dan pensaklaran.Triac hanya akan aktif ketika polaritas pada Anoda lebih positif dibandingkan Katodanya dan gate-nya diberi polaritas positif, begitu juga sebaliknya. Triac dapat bersifatkonduktif dalam dua arah. Dalam hal ini dapat dianggap sebagai dua buah thyristortersambung secara antiparalel dengan koneksi gerbang. Karena triac merupakan komponen bidirectional, terminalnya tidak dapat ditentukansebagai anode/katode8. Apakah yang dimaksud dengan converter?Converter adalah suatu alat untuk mengkonversikan daya listrik dari satu bentuk ke bentuk daya listrik lain.Converter terdiri dari 4 jenis, yaitu:Converter AC-DC (Rectifier)Converter AC-AC (Cycloconverter)Converter DC-DC (DC Chopper)Converter DC-AC (Inverter)Dua bagian utama dari converter elektronika daya adalah rangkaian daya (power circuit) dan rangkaian control (control circuit), rangkaian trigger atau rangkaian driver untuk mengatur pensaklaran (switching).9. Bagaimana prinsip kerja dari konversi ac ke dc?Pengkonversi tegangan AC ke DC disebut juga sebagai rectifier atau penyearah gelombang.Komponen utama dalam rectifier adalah diode yang dikonfigurasikan secaraforward bias.Dalam sebuah power supply tegangan AC rendah, sebelum tegangan AC tersebut diubah menjadi tegangan DC, maka tegangan AC tersebut perlu diturunkan menggunakan trafo step-down. Ada 3 bagian utama penyearah gelombang pada power supply, yaitu transformer, diode, dan kapasitor. Penyearah gelombang ini dibagi menjadi 2, yaitu : Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier): Rectifier ini menggunakan 1 buah komponen utama dalam menyearahkan gelombang AC. Prinsip kerjanya adalah mengambil sisis sinyal positif dari gelombang AC dari transformator. Pada saat transformator memberikan outout sisi positif daari gelombang AC, maka diode dalam keadaan forward bias sehingga sisi positif dari gelombang AC tersebut dilewatkan dan pada saat transformator memberikan sinyal sisi negative, gelombang AC maka diode dalam posisi reverse bias, sehingga sisi negative tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan. Penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier): Prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh ini adalah menggunakan 4 dioda. Pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi positif, maka D1,D4 pada posisi forward bias dan D2,D3 pada posisi reverse bias. Kemudian paada saat output transformator memberikan level tegangan sisi puncak negative, maka D2,D4 pada posisi forward bias dan D1,D2 pada posisi reverse bias sehingga level tegangan sisi negative tersebut dialirkan melalui D2,D4.

II. DIODA PENYEARAH1. Berikut adalah penjelasan dari,a. OsmosiOsmosis adalah perpindahan air melalui membran permeabel selektif dari bagian yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat. Membran semipermeabel harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran. Osmosis merupakan suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Gaya per unit luas yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut melalui membran permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang lebih pekat sebanding dengan tekanan turgor. Tekanan osmotik merupakan sifat koligatif, yang berarti bahwa sifat ini bergantung pada konsentrasi zat terlarut, dan bukan pada sifat zat terlarut itu sendiri.b. DifusiDifusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Contoh yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis. Contoh lain adalah uap air dari cerek yang berdifusi dalam udara.Difusi yang paling sering terjadi adalah difusi molekuler. Difusi ini terjadi jika terbentuk perpindahan dari sebuah lapisan (layer) molekul yang diam dari solid atau fluida.c. Tegangan dadal (breakdown voltage)Breakdown yaitu kondisi dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi. Tegangan breakdone terjadi pada saat tegangan bias balik diperbesar yang menyebabkan dioda menjadi konduk secara hebat.d. Gerak BrownGerakan acak butiran kecil debu, misalnya diatas zat cair. Tiap butiran sangat kecil sehingga tumbukan oleh partikel-partikel zat cair tidak seimbang. Gerak Brown adalah pembuktian yang baik dari model kinetik benda. Gerakan butiran debu yang terlihat membuktikan gerakan partikel zat cair yang tidak terlihat.Diambil dari nama Robert Brown (1773-1858), doktor Skotlandia yang menjelajahi Australia segera setelah benua ini dihuni dan membawa kembali 4000 jenis tanaman baru. Ia menemukan 'Gerak Brown' pada tahun 1827 saat mengolah butiran serbuk sari. Pada tahun yang sama ia menjadi kepala departemen botani Museum Inggris2. Proses terjadinya,a. Lapisan pengosongan (depletion layer)Lapisan pengosongan (Depletion Layer) disebabkan oleh gaya saling tolak-menolak ,elektron pada sisi n akan berdifusi atau menyebar ke segala arah. Beberapa berdifusi melewati junction. Jika sebuah elektron bebas meninggalkan daerah n, maka tercipta sebuah atom bermuatan positif (ion positif) dalam daerah n. Selanjutnya, bila ia memasuki daerah p, maka electron tersebut akan memnjadi pembawa minoritas. Dengan demikian banyak hole di sekitarnya, pembawa minoritas ini memepunyai waktu hidup yang singkat: segera setelah memasuki daerah p, electron bebas akan jatuh ke dalam hole. Bila ini terjadi, hole akan menghilang dam atom yang bersangkutan menjadi muatan negatif. Setiap kali electron berdifusi melalui junction, alkan tercipta sepasang ion. Gambar memperlihatkan ion-ion ini pada setiap sisi junction. Tanda plus yang di lingkari adalah io positif dan tanda minus minus yang dilingkari adalah ion negatif. Ion-ion tetap berada di dalam struktur kristal karena adanya ikatan kovalen dan tidak dapat bergerak seperti electron bebas dan hole. Jika jumlah ion bertambah banyak, maka daerah di sekitar junction dikosongkan dari electron bebas dan hole. Kita sebut daerah ini sebagai lapisan kosong (Depletion Layer ).b. Potensial barierPembangkitan tegangan barrier bergantung pada suhu junction, suhu yang lebih tinggi menciptakan banyak pasangan elektron dan hole, sehingga aliran pembawa minoritas melewati juction bertambah. Pada suhu 25C Potensial Barier pada dioda germanium (Ge)= 0,3 V dan dioda silikon (Si ) = 0,7 V.Potensial barrier tersebut berkurang 2,5 mV untuk setiap kenaikan 1 derajat Celcius.3. Keadaan Kristal pn apabila,a. Forward-biasedSuatu dioda dapat dikatakan dalam keadaan bias maju (forward biased) ketika pusat sumber positif dihubungkan dengan anoda (bahan tipe p) sedangkan pusat sumber negatif dihubungkan dengan katoda (bahan tipe n). Dengan kata lain potensial anoda lebih besar dibandingkan potensial di katoda.Ketika sumber tegangan dc lebih besar dibandingkan dengan hambatan potensial. Baterai mendorong kembali lubang-lubang dan elektron-elektron bebas menuju ke sambungan. Pada saat tersebut elektron bebas mempunyai cukup energi untuk melintasi lapisan deplesi dan bergabung dengan lubang-lubang. Dengan kata lain elektron bebas menjadi sebuah elektron valensi. Sebagai elektron valensi, elektron tersebut terus berjalan ke kiri melalui satu lubang selanjutnya ia sampai ke ujung kiri dioda. Ketika elektron tersebut meninggalkan ujung kiri dioda, lubang baru muncul dan proses tersebut berulang kembali. Karena terdapat miliaran elektron yang mengalami perjalanan yang sama, maka arus akan terus-menerus melintasi dioda.Sekali potensial (lapisan deplesi) ini terlewati, resistansi dari dioda turun ke suatu nilai yang amat rendah dan kenaikan yang sangat kecil pada tegangan catu mengakibatkan suatu arus yang amat besar pada dioda. Dimana arus mengalir dengan mudah dalam bias maju dioda. Sepanjang penerapan tegangan lebih besar dibandingkan tegangan potensial, maka akan terjadi arus kuat secara terus-menerus dalam sirkuit.Dalam daerah maju, tegangan pada saat arus mulai naik secara cepat disebut sebagai tegangan kaki (tegangan ambang) dari dioda. Tegangan ini sama dengan tegangan penghalang. Analisis rangkaian dioda biasanya menentukan apakah tegangan dioda lebih besar atau lebih kecil dari tegangan kaki. Apabila lebih besar, maka dioda akan menghantar dengan mudah. Jika lebih kecil, maka dioda tidak menghantar dengan baik. Tegangan kaki untuk dioda silikon:VK 0,7 Vb. Reverse-biasedsuatu dioda dikatakan dalam keadaan bias mundur (reserve biased) ketika ketika pusat sumber positif dihubungkan dengan katoda (bahan tipe n) sedangkan pusat sumber negatif dihubungkan dengan anoda (bahan tipe p). Dengan kata lain potensial katoda lebih besar dibandingkan potensial di anodaPusat negatif baterai menarik lubang-lubang dan pusat positif baterai menarik elektron-elektron bebas. Oleh karena itu, lubang-lubang dan elektron bebas mengalir keluar sambungan sehingga lapisan deplesi semakin bertambah lebar. Seperti yang ditunjukan oleh gambar 1.5, ketika lubang-lubang dan elektron-elektron bergerak keluar dari sambungan, ion-ion yang baru menambah perbedaan potensial melalui lapisan deplesi. Lapisan deplesi yang lebih lebar merupakan perbedaan potensial yang paling besar. Lapisan deplesi berhenti berkembang ketika beda potensial sama dengan penerapan tegangan reserve. Ketika hal ini terjadi, elektron-elektron dan lubang-lubang berhenti bergerak keluar dari sambungan.Arus reverse disebabkan oleh panas yang menghasilkan minoritas disebut juga sebagai arus jenuh. Persamaannya, arus jenuh disimbolkan dengan dengan IS (dimana S adalah saturation). Nama saturation berarti tidak dapat mendapatkan arus pembawa minoritas lebih banyak daripada diproduksi oleh energi panas. Dengan kata lain, kenaikan tegangan reverse tidak akan menaikkan jumlah sifat panas yang menciptakan pembawa minoritas.4. Kurva karakteristik diode (penyearah)Karakteristik dioda pada garis besarnya dapat dibedakan atas karakteristik forward dan karakteristik reverse. Untuk membuat karakteristik dioda yang menunjukkan besarnya arcs pada bermacam-macam harga tegangan yang diberikan digunakan rangkaian seperti pada gambarPercobaan dengan rangkaian ini terdiri dari dua bagian, bagian pertama untuk mendapatkan karakteristik forward dan bagian kedua reverse. Bagian pertama memerlukan tahanan R = 50 ohm yang terpasang seri seperti pada gambar, gunanya.untuk membatasi arus forward; bila tidak dioda akan rusak jika tegangan 1,5 volt langsung dihubungkan padanya. Tegangan maksimum Yang boleh diberikan adalah 1,5 volt dan voltmeter harus mampu membaca dari 0 sampai 1,5 volt dengan selang 0,1 volt. Miliamperemeter (mA) harus mempunyai skala maksimum 50 mA. Tegangan dinaikkan secara bertahap mulai dari nol sampai J ,S volt dengan selang kenaikkan 0,1 volt, arus I yang ditunjukkkan oleh mA dicatat, Bila data-data tcrsebut dinyatakan dalam grafik akan diperoleh karakteristik forward seperti pada gambar di bawah.Untuk membuat karakteristik reverse pertama-tama polaritas batere harus dibaiik. Untuk percobaan yang kedua ini diperlukan sumber tegangan yang lebih besar ialah sekitar 10 volt. Batas ukur voltmeter diperbesar ialah sekitar 10 volt. Besarnya arus reverse sangat kecil hanya beberapa persepuluhan microampere akibat tahanan reverse yang mencapai beberapa megaohm. U1eh karena itu meter mA harus sanggup membaca dari 0 samoai 0.1 rnicroampere dengan selang 0,01 microampere.Bila karakteristik forward ini diperhatikan tampak hahwa mula-mula lengkungnya berbentuk parabola yaitu pada tegangan VD yang kecil, begitu VD mulai membesar arus forward ID akan naik dengan cepat praktis secara linier. Pada daerah linier ini perubahan tegangan yang kecil saja akan mengakibatkan perubahan arus yang besar.5. Pengaruh perubahan temperatur di sekitar diode terhadap mutu operasi diodeMenurut persamaan karakteristik diatas, perbedaan suhu T1 dan T2 dapat memberikan karakteristik yang berbeda seperti gambar dibawah1. Jika diode pertemuan pn diberi tegangan maju konstan, maka suhu yang semakin tinggi menyebabkan arus diode semakin tinggi berubah dari ID1 ke ID2.2. Jika diberi arus konstan, kenaikan suhu menyebabkan tegangan turun berubah dari VD1 ke VD2.Keadaan ini menjadikan diode pertemuan pn dapat dimanfaatkan sebagai sensor suhu

III. DIODA-DIODA KHUSUS1. Proses terjadinya LED yang berwarna-warniBila 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, teganagnnya rendah dan saklar nyala matinya cepat.2. Prinsip kerja diode Schottky pada penyearahan frekuensi tinggiAdalah Dioda yang mempunyai fungsi sebagai pengendali. SCR atau Tyristor masih termasuk keluarga semikonduktor dengan karateristik yang serupa dengan tabung thiratron. Sebagai pengendalinya adalah gate (G). SCR sering disebut Therystor. SCR sebetulnya dari bahan campuran P dan N. Isi SCR terdiri dari PNPN (Positif Negatif Positif Negatif) dan biasanya disebut PNPN Trioda.DiodaZener :dioda zenerDioda Zener dibuat sedemikian rupa sehingga arus dapat mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas tegangan rusak (breakdown voltage) atau tegangan Zener. Sebuah dioda Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan dioda biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tengangan rusak yang jauh dikurangi, disebut tegangan Zener. Sebuah dioda Zener memiliki p-n junction yang memiliki doping berat, yang memungkinkan elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi material tipe-p ke dalam pita konduksi material tipe-n. Sebuah dioda zener yang dicatu-balik akan menunjukan perilaku rusak yang terkontrol dan akan melewatkan arus listrik untuk menjaga tegangan jatuh supaya tetap pada tegangan zener. Sebagai contoh, sebuah diode zener 3.2 Volt akan menunjukan tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika diberi catu-balik. Namun, karena arusnya tidak terbatasi, sehingga dioda zener biasanya digunakan untuk membangkitkan tegangan referensi, atau untuk menstabilisasi tegangan untuk aplikasi-aplikasi arus kecil.Pada kondisi bias balik, dioda zener juga memiliki karakteristik yang sama dengan dioda biasa asalkan tegangan yang diberikan tidak terlalu besar. Jika tegangan menjadi terlalu besar dan melebihi tegangan zener, maka arus mengalir pada arah yang berbeda. Karakteristik dioda zener dapat dilihat pada gambar a. Dioda zener tidak dapat mempertahankan keadaan "matinya" jika tegangan terbalik yang diberikan melebihi V zener.3. Waktu pemulihan (reverse-recovery time) pada diode Schottkywaktu pemulihan balik pada dioda schottky terjadi ketika beralih dari keadaan tidak menghantarkan ke keadaan menghantarkan dan sebaliknya. Dimana dalam dioda p-n waktu pemulihan balik dapat dalam orde ratusan nano-detik dan kurang dari 100 nano-detik untuk dioda cepat.4. Prinsip kerja diode varactor pada penalaan frekuensi tinggiSeperti 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 gambarLapisan pengosongan melebar hingga perbedaan potensial sama dengan tegangan riverse yang diberikan. Makin besar tegangan river semakin lebar lapisan pengosongan. Karena lapisan pengosongan hampir 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.5. Prinsip kerja diode zener pada regulasi teganganDioda zener dibuat untuk bekerja pada daerah breakdown dan menghasilkan tegangan breakdown kira-kira dari 2 samapai 200 Volt. Dengan memberikan tegangan riverse melampaui tegangan breakdown zener, piranti berlaku seperti sumber tegangan konstan. Jika tegangan yang diberikan mencapai nilai breakdown, pembawa minoritas lapisan pengosongan dipercepat hingga mencapai kecepatan yang cukup tinggi untuk mengeluarkan electron dari orbit luar. Efek zener berbeda-beda, bila dioda di-dop banyak maka lapisan pengosongan amat sempit. sehingga medan listrik pada lapisan pengosongan sangat kuat. Dioda zener adalah tulang punggung regulator tegangan. Jika dioda zener bekerja dalam daerah breakdown, bertambahnya tegangan sedikit akan menghasilkan pertambahan arus yang besar.6. Proses terjadinya avalanche effect dan zener effect (high field emission effect)Proses terjadinya avalance effect adalah jika tegangan balik yang diberikan ke diode zener mencapai nilai tegangan dadalnya, pembawa muatan minoritas didalam lapisan deplesi akan dipercepat dan mencapai kecepatanyang cukup tinggi untuk melepaskan electron valensi dari orbit electron terluarnya. Electron yang baru terbebas itu kemudian mencapai kecepatan yang cukup tinggi untuk membebaskan electron electron valensi lainnya. Semakin lama maka semakin banyak electron yang terbebaskan.7. Aproksimasi diode zener ideal dan aproksimasi diode zener keduaProses terjadinya zener effect adalah jika diode dikotori dengan tingkatpengotor sangat tinggi maka lapisan deplesi akan menjadi sempit. Oleh karena itu medan listrik diantara lapisan deplesi sangat kuat. Seumpamanya jika kuat medan mencapai 300KV per sentimeter, medan listrik ini cukup kuat untuk menaik electron keluar dari orbit valensinya. Terciptanta electron bebas ini disebut sebagai emisi medan magnet.http://eldas-aditya.blogspot.com/2010/01/elektronika-dasar.html