TUGAS DASAR ELEKTRONIKATUGAS DASAR ELEKTRONIKA

SAMPEL I.3SAMPEL I.3DIODA SEMIKONDUKTORDIODA SEMIKONDUKTOR

KELOMPOK IIKELOMPOK IIMICKO THOMAS (0810851001)MICKO THOMAS (0810851001)EKO RUSDI (0810851003)EKO RUSDI (0810851003)DEDEN RINANDA PUTRA (0810851015)DEDEN RINANDA PUTRA (0810851015)

Dosen Pembimbing :Dosen Pembimbing :DARWISON, MTDARWISON, MT

Dioda semikonduktorDioda semikonduktor

Pecahan besar dioda saat ini berdasarkan pada Pecahan besar dioda saat ini berdasarkan pada pertemuan p-n semikonduktor. Pada dioda p-n, pertemuan p-n semikonduktor. Pada dioda p-n, arus mengalir dari sisi tipe-p (anoda) menuju arus mengalir dari sisi tipe-p (anoda) menuju sisi tipe-n (katoda), tetapi tidak mengalir dalam sisi tipe-n (katoda), tetapi tidak mengalir dalam arah sebaliknya.Tipe lain dari dioda arah sebaliknya.Tipe lain dari dioda semikonduktor adalah dioda Schottky yang semikonduktor adalah dioda Schottky yang dibentuk dari pertemuan antara logam dan dibentuk dari pertemuan antara logam dan semikonduktor sebagai ganti pertemuan p-n semikonduktor sebagai ganti pertemuan p-n konvensional.konvensional.

KARAKTERISTIK DIODAKARAKTERISTIK DIODA• Dioda sebagai salah satu Dioda sebagai salah satu

komponen aktif sangat komponen aktif sangat popular digunakan dalam popular digunakan dalam rangkaian elektronika, karena rangkaian elektronika, karena bentuknya sederhana dan bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam Ada beberapa macam rangkaian dioda, rangkaian dioda, diantaranya : penyearah diantaranya : penyearah setengah gelombang (Half-setengah gelombang (Half-Wave Rectifier), penyearah Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full-Wave gelombang penuh (Full-Wave Rectifier), rangkaian Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda tegangan maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier). Di bawah (Voltage Multiplier). Di bawah ini merupakan gambar yang ini merupakan gambar yang melambangkan dioda melambangkan dioda penyearah.penyearah.

Anoda Katoda

P N

Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lainDioda terbagi atas beberapa jenis antara lain : :

Dioda germanium Dioda germanium Dioda silikon Dioda silikon Dioda selenium Dioda selenium Dioda zener Dioda zener Dioda cahaya (LED)Dioda cahaya (LED)

Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensional N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensional dimana arus mudah mengalir dari sisi P ke sisi N. dimana arus mudah mengalir dari sisi P ke sisi N.

Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

Simbol dan struktur dioda

• Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau menggunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi Kalau menggunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N. aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Dioda dengan bias maju

Sebaliknya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan Sebaliknya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.

Dioda dengan bias negatif

• Tentu jawabannya adalah tidak akan terjadi perpindahan Tentu jawabannya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus. Demikianlah sekelumit besar dan menghalangi terjadinya arus. Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta di atas 0 volt, tetapi memang konduktor. Tidak serta merta di atas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt di atas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini tegangan beberapa volt di atas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (depletion layer). disebabkan karena adanya dinding deplesi (depletion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.3 volt batas minimum untuk adalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.3 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium. dioda yang terbuat dari bahan Germanium.

grafik arus dioda

• Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.

Dioda ZenerDioda Zener

• Sebuah Sebuah diodadioda biasanya dianggap sebagai alat yang menyalurkan biasanya dianggap sebagai alat yang menyalurkan listrik ke satu arah, namun listrik ke satu arah, namun Dioda ZenerDioda Zener dibuat sedemikian rupa dibuat sedemikian rupa sehingga arus dapat mengalir ke arah yang berlawanan jika sehingga arus dapat mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan rusak" tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan rusak" (breakdown voltage) atau "tegangan Zener".(breakdown voltage) atau "tegangan Zener".

Simbol Zener

Dioda yang biasa tidak akan mengijinkan Dioda yang biasa tidak akan mengijinkan arus listrikarus listrik untuk untuk mengalir secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di mengalir secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di bawah tegangan rusaknya. Jika melampaui batas tegangan bawah tegangan rusaknya. Jika melampaui batas tegangan rusaknya, dioda biasa akan menjadi rusak karena kelebihan arus rusaknya, dioda biasa akan menjadi rusak karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas. Namun proses ini adalah reversibel listrik yang menyebabkan panas. Namun proses ini adalah reversibel jika dilakukan dalam batas kemampuan. Dalam kasus pencatuan-jika dilakukan dalam batas kemampuan. Dalam kasus pencatuan-maju (sesuai dengan arah gambar panah), dioda ini akan maju (sesuai dengan arah gambar panah), dioda ini akan memberikan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0.6 memberikan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0.6 VoltVolt yang yang biasa untuk dioda biasa untuk dioda silikonsilikon. Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis . Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis dioda yang dipakai.dioda yang dipakai.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.

• PemakaianPemakaian• Dioda Zener biasanya Dioda Zener biasanya

digunakan secara luas dalam digunakan secara luas dalam sirkuit elektronik. Fungsi sirkuit elektronik. Fungsi utamanya adalah untuk utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan. Pada menstabilkan tegangan. Pada saat disambungkan secara saat disambungkan secara parallel dengan sebuah parallel dengan sebuah sumber tegangan yang sumber tegangan yang berubah-ubah yang dipasang berubah-ubah yang dipasang sehingga mencatu-balik, sehingga mencatu-balik, sebuah dioda zener akan sebuah dioda zener akan bertingkah seperti sebuah bertingkah seperti sebuah kortsletingkortsleting (hubungan (hubungan singkat) saat tegangan singkat) saat tegangan mencapai tegangan rusak mencapai tegangan rusak diode tersebut. Hasilnya, diode tersebut. Hasilnya, tegangan akan dibatasi tegangan akan dibatasi sampai ke sebuah angka yang sampai ke sebuah angka yang telah diketahui sebelumnya.telah diketahui sebelumnya.

EXAMPLE 1.3EXAMPLE 1.3

Menentukan nilai nominal untuk dioda zener pada Menentukan nilai nominal untuk dioda zener pada temperature 100 0temperature 100 0

SolusiSolusiDari Dari ∆VZ = ∆VZ = TC VZTC VZ (T1 – T0 ) (T1 – T0 )

100100Memasukan nilai dioda zener pada persamaanMemasukan nilai dioda zener pada persamaan

∆∆VZ = VZ = (0,072)(10 V)(0,072)(10 V) (1000C – 250C ) (1000C – 250C ) 100100

= 0,54 V= 0,54 VDan karena koefisien positif pada temperature, Dan karena koefisien positif pada temperature, maka ditemukan zener berpotensi baru yaitu :maka ditemukan zener berpotensi baru yaitu :

VZ = VZ + 0,54 VVZ = VZ + 0,54 V = 10,54 V = 10,54 V

REFERENSIREFERENSI

• BOLSTAATBOLSTAAT• http://encyclobeamia.solarbotics.net/articles/http://encyclobeamia.solarbotics.net/articles/

diode.htmldiode.html• Road to the TransistorRoad to the Transistor . Jmargolin.com. . Jmargolin.com. • Ceramah Nobel 1928 Owen W. Richardson, Ceramah Nobel 1928 Owen W. Richardson,

"Thermionic phenomena and the laws which "Thermionic phenomena and the laws which govern them,"govern them,"

• BZX79C5V6 data sheetBZX79C5V6 data sheet, Fairchild Semiconductor , Fairchild Semiconductor • ""http://http://en.wikipedia.org/wiki/Zener_diodeen.wikipedia.org/wiki/Zener_diode""