8/12/2019 Prinsip Kerja Dioda

http://slidepdf.com/reader/full/prinsip-kerja-dioda 1/7

Prinsip Kerja Dioda, Transistor, dan KapasitorHaloo para electrical engineer, jumpa lagi dengan saya yang tak bosan-bosan berbagi ilmu

kepada kalian. Hari ini saya akan berbagi tentang Prinsip Kerja Dioda, Transistor, dan Kapasitor.

Semoga artikel ini dapat bermanfaat. Check this out ! 

Semikonduktor 

Ada 3 jenis bahan berkaitan dengan sifat baik buruknya pengantaran arus listrik yaitu :

1. Konduktor

2. Isolator

3. Semikonduktor  

Semikonduktor berada ditengah-tengah Konduktor dan Isolator, dia dapat mengantarkan arus

listrik tetapi tidak sebaik konduktor, yang harus kita ketahui disini adalah bahwa Sifat konduktor

dapat diubah dengan mudah hanya dengan menambahkan atom tambahan (istilahnya diberi

Doping), penambahan sedikit saja dapat mempengaruhi struktur ikatan didalam semikonduktor

dan akibatnya dapat mengubah sifat semikonduktor tersebut. Sifat itu pula lah yang akan menjadi

dasar untuk pembentukan bahan berjenis N dan P. 

Silikon dan Germanium merupakan Semikonduktor yang akan dijadikan bahan berjenis P dan

 N, Silikon memiliki nomor atom 14 (Si 2|8|4) sedangkan germanium 32 (Ge 2|8|18|4), keduanya

memiliki elektron valensi 4, dibawah ini merupakan gambar ikatan unsur tersebut dalam keadaan

yang stabil.Tetapi jika kita memberikan doping misalnya unsur Phospor(P 2|8|5) memiliki

elektron valensi 5, maka ikatan yang terbentuk tidak stabil atau memiliki sebuah elektron bebas. 

Oleh karena itu pada ikatan tersebut memiliki elektron bebas yang lebih sehingga mempengaruhi

sifat unsur tersebut, untuk mengetahui perubahannya kita harus memperhatikan perubahan energi

dari ikatan tersebut sebelum dan sesudah doping diberikan. Gambar dibawah ini merupakan

 penggambaran perubahan level energi pada unsur tersebut 

Dapat kita lihat bahwa sebelum diberi doping unsur tersebut membutuhkan energi yang cukup

 besar untuk mencapai sifat konduksi (elektron dapat lepas dari inti) tetapi setelah diberikannya

doping atau memiliki elektron bebas, pada unsur tersebut didapati donor energy, sehingga energy

yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi konduksi tidak terlalu besar atau dengan kata lain atom

tersebut dapat bersifat konduktor pada suhu yang lebih rendah (suhu kamar) daripada suhu

sebelumnya. inilah yang disebut bahan bertipe N 

8/12/2019 Prinsip Kerja Dioda

http://slidepdf.com/reader/full/prinsip-kerja-dioda 2/7

 pada bahan bertipe-N, Elektron merupakan carrier mayoritasnya. 

Untuk bahan tipe-P kita hanya perlu mengganti jenis dopingnya, jika pada tipe N doping yang

kita beri memiliki elektron valensi 5 maka pada tipe P doping yang kita beri harus memilki

elektron valensi 3, sehingga pada ikatan tersebut terdapat kekurangan elektron (dengan kata lain

terbentuk Hole) 

Definisi Dioda 

Jika dua tipe bahan semikonduktor ini dilekatkan/disambung, maka akan didapat sambungan

P-N ( p-n junction) yang dikenal sebagai dioda. Pada pembuatannya memang material tipe P dan

tipe N bukan disambung secara harfiah, melainkan dari satu bahan (monolithic) dengan memberi

doping (impurity material ) yang berbeda. 

Gb. Simbol Sambungan p-n 

Jika diberi tegangan maju ( forward bias), dimana tegangan sisi P lebih besar dari sisi N,

elektron dengan mudah dapat mengalir dari sisi N mengisi kekosongan elektron (hole) di sisi P. 

Gb. Forwad bias 

Sebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), dapat dipahami tidak ada elektron yang

dapat mengalir dari sisi N mengisi hole di sisi P, karena tegangan potensial di sisi N lebih tinggi.

Dioda akan hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga dipakai untuk aplikasirangkaian penyearah (rectifier ). Dioda, Zener, LED, dan Varactor. 

Dioda Bertegangan Tinggi (High Voltage Diodes) 

Menyediakan jajaran produk dioda daya yang serbaguna termasuk tipe dioda kaca dengan

keandalan yang tinggi, perangkat pelindung tekanan tegangan ( surge suppression) untuk

melindungi peralatan elektronik (terutama dalam aplikasi otomotif) dan jenis bertegangan tinggi

untuk pengoperasian tampilan pada frekuensi tinggi. Tersedia dalam bentuk axial lead , press-

 fit dan paket pemasangan permukaan ( surface mount ). 

8/12/2019 Prinsip Kerja Dioda

http://slidepdf.com/reader/full/prinsip-kerja-dioda 3/7

Prinsip Kerja Dioda

Dioda terbentuk dari bahan semikonduktor tipe P dan N yang digabungkan. Dengan

demikian dioda sering disebut PN junction. Dioda adalah gabungan bahan semikonduktor tipe N

yang merupakan bahan dengan kelebihan elektron dan tipe P adalah kekurangan satu elektron

sehingga membentuk Hole. Hole dalam hal ini berfungsi sebagai pembawa muatan. Apabila

kutub P pada dioda (biasa disebut anode) dihubungkan dengan kutub positif sumber maka akan

terjadi pengaliran arus listrik dimana elektron bebas pada sisi N (katode) akan berpindah mengisi

hole sehingga terjadi pengaliran arus. 

Sebaliknya apabila sisi P dihubungkan dengan negatif baterai / sumber, maka elektron akan

 berpindah ke arah terminal positif sumber. Didalam dioda tidak akan terjadi perpindahan

elektron. 

Transistor 

Komponen ini berfungsi sebagai penguat arus. Karena besar arus yang dikuatkan dapat

diubah ke dalam bentuk tegangan, maka dapat dikatakan juga bahwa transistor dapat menguatkan

tegangan. Selain itu, transistor juga dapat berfungsi sebagai switch elektronik. 

Ada dua jenis transistor, yaitu NPN dan PNP. Simbol kedua jenis transistor

tersebut ditunjukan oleh gambar. 

Transistor NPN dan PNP 

Transistor memiliki tiga kaki yang masing-masing harus dipasang secara tepat. Kesalahan

 pemasangan kaki-kaki transistor akan dapat merusakan transistor secara langsung. Perlu dicatat

 bahwa pada badan transistor tidak ada label yang menunjukan bahwa kaki transistor tersebut

adalah B, C atau E. Dengan demikian, sebelum memasang sebuah transistor, pastikan dimana

kaki B, C dan E dengan membaca datasheet-nya. Di dalam penggunaannya harus pula

diperhatikan dua rating: daya disipasi kolektor, yaitu VCE x IC, dan breakdown voltage, yaitu

VBE reverse. 

Gambar diatas merupakan bahan P-N-P yang disusun sehingga membentuk transistor, bagaimana

arus dapat mengalir dari Emitter menuju Collector? 

8/12/2019 Prinsip Kerja Dioda

http://slidepdf.com/reader/full/prinsip-kerja-dioda 4/7

 

 pada gambar diatas kita memberi tegangan pada kaki emitter dan basis, pada kaki emitter (Tipe-P

kiri) sekarang lebih positif sedangkan pada basis (tipe-N) bersifat negatif, oleh karena itu hole/

mayoritas carrier pada tipe P ditarik ke arah tipe N, dikarenakan tipe kaki basis lebih negatif dan

sebaliknya elektron di tipe-N ditarik kearah tipe P, oleh sebab itu terjadilah aliran arus listrik

yaitu aliran hole dari P ke N (Forward bias), dan jika kita perhatikan daerah deplesi menyempitsehingga mayoritas carrier dapat mengalir dengan mudah

Selanjutnya marilah kita perhatikan gambar disamping ini pada tipe N dan tipe P (kanan) diberi

tegangan sehingga kaki Basis positif sedangkan kaki Collector negatif, keadaan tersebut

menyebabkan mayoritas carrier (elektron) tidak dapat mengalir dikarenakan daerah deplesi yang

melebar sehingga menghalangi carrier mayoritas (elektron) , karena kaki Collector bersifat

negatif maka hole (minoritas carrier) pada tipe N akan ditarik ke daerah P sehingga menyebabkan

aliran minoritas carrier (hole) dari N ke P kanan. Yang menjadi masalah adalah minoritas carrier

 pada tipe-N terlalu sedikit untuk menyebabkan aliran kontiniu, untuk itu maka keadaan 1 dan 2

dikombinasikan dan menjadi gambar dibawah ini 

8/12/2019 Prinsip Kerja Dioda

http://slidepdf.com/reader/full/prinsip-kerja-dioda 5/7

Minoritas carrier (hole) pada tipe N disuplai oleh mayoritas carrier (hole) pada tipe P kiri,

sehingga terjadilah aliran arus dari emiiter menuju Collector, tapi perlu kita perhatikan bahwa ada

 juga sedikit arus yang mengalir menuju kaki basis yang disebut arus basis. 

Oleh karena itu dapat dituliskan 

IE=IB+IC 

Kapasitor 

Meskipun kapasitor bukan termasuk bahan semikonduktor, saya akan tetap menambahkannya

sebagai Penambah wawasan para Electrical Engineer yang setia membaca artikel ini. 

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah

kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik.

Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain.

Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul

 pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif

terkumpul pada ujung metal yang satu lagi.

Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif

tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-

konduktif. 

Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam

 bebas, fenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif

di awan. 

Tipe Kapasitor 

Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih sederhana

dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan electrochemical. 

8/12/2019 Prinsip Kerja Dioda

http://slidepdf.com/reader/full/prinsip-kerja-dioda 6/7

Kapasitor Electrostatic  

Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari

keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang popular serta murah untuk

membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF, yang

 biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok

 bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalateatau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene,polyprophylene, polycarbonate, metalized paper

dan lainnya. 

Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan

 bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar. 

Kapasitor Electrolytic 

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah

lapisan metal-oksida.Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar

dengantanda + dan –  di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena

 proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup positif anoda dan kutup

negatif katoda. 

Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium, titanium,

niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan

metal-oksida . contoh dari kapasitor ini yaitu Elco / kondensator. 

Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas.

Elektroda metal yang dicelup kedalam larutan electrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan

 positif (anoda) dan larutan electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan

electrolyte terlepas dan mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan

Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya. 

Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan electrolyte(katoda)

membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai dielektrik. Lapisan metal-

8/12/2019 Prinsip Kerja Dioda

http://slidepdf.com/reader/full/prinsip-kerja-dioda 7/7

oksida ini sangat tipis,sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya

cukup besar. Karena alasan ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak digunakan

adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah Aluminium. Untuk

mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga

dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor yang kapasitansinya besar. 

Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF dan lain-lain, yang sering juga disebut kapasitor elco.Bahan electrolyte pada kapasitor Tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang padat. Disebut

electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan electrolit yang menjadi elektroda negatif-nya,

melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa

memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil. Selain itu karena

seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini

 juga memiliki arus bocor yang sangat kecil Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor Tantalum

menjadi relatif mahal. 

Kapasitor Electrochemical 

Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini

adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan accu adalah kapasitor yang sangat baik,

karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe

kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar

namun kecil dan ringan, misalnya untuk applikasi mobil elektrik dan telepon selular. 

Kapasitor Electrochemical Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk

kapasitor jenis ini adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan accu adalah kapasitor

yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang

sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan

kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk applikasi mobil elektrik dan

telepon selular.