Jenis Dan Fungsi Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang hanya dapat mengalir arus listrik dalam satu arah. Pada radio atau televisi model lama terdapat dioda vakum (tabung) yang berukuran besar.

Saat ini banyak dijumpai dioda semikonduktor yang mana berukuran lebih kecil daripada resistor.

Dioda memiliki dua kutub, yaitu katoda dan anoda. Kutub yang terdekat dengan pita adalah katoda.

Katoda adalah kutub elektroda dalam sel elektrokimia yang bermuatan positif. Jika terpolarisasi (terbagi menjadi dua bagian yang berlawanan), arus listrik akan mengalir keluar dari katoda dan elektron akan bergerak masuk ke dalam katoda.

Anoda adalah kutub elektroda dalam sel elektrokimia yang bermuatan negatif. Jika terpolarisasi, arus listrik akan mengalir ke dalam anoda dan elektron akan bergerak keluar dari anoda.

 

Keterangan Gambar :

Gambar 1 : Dioda mengalirkan arus listrik karena diberi tegangan maju.

Gambar 2 : Dioda tidak mengalirkan arus listrik karena diberi tegangan mundur.

Dioda Sambungan p-n

Dioda dibuat dengan mengotori kristal silikon murni, sehingga antara daerah tipe-p dan tipe-n terbentuk sebuah sambungan. Dioda jenis ini disebut dioda sambungan p-n. Bahan tipe-p dan tipe-n dipisahkan oleh sebuah lapisan yang disebut lapisan kosong (depletion layer). Bahan dalam lapisan kosong merupakan penghantar listrik yang buruk.

Tegangan Maju

Jika kutub positif baterai dihubungkan ke tipe-p dan kutub negatif baterai dihubungkan ke tipe-n, dioda diberi tegangan maju dan dioda akan mengalirkan arus listrik. Hal ini dikarenakan lubang-lubang bermuatan listrik positif dalam daerah p akan ditolak oleh ujung-ujung daerah p yang berpolaritas tegangan positif.

Sebaliknya, elektron-elektron bermuatan listrik negatif dalam daerah n akan ditolak oleh ujung-ujung daerah n yang berpolaritas tegangan negatif. Jadi, lubang-lubang bergerak dari daerah p ke daerah n, sedangkan elektron bergerak dari daerah n ke daerah p. Hal ini menyebabkan lapisan kosong menjadi lebih sempit, sehingga hambatan listriknya menjadi rendah dan arus listrik mengalir melalui dioda.

Tegangan Mundur

Jika kutub negatif baterai dihubungkan ke tipe-p dan kutub positif dihubungkan ke tipe-n, dioda diberi tegangan mundur dan dioda tidak akan mengalirkan arus listrik. Jadi, lubang-lubang bermuatan listrik positif dalam daerah p akan ditarik oleh ujung-ujung daerah p yang berpolaritas tegangan negatif.

Sebaliknya, elektron-elektron bermuatan listrik negatif dalam daerah n akan ditarik oleh ujung-ujung daerah n yang berpolaritas tegangan positif. Hal ini menyebabkan lapisan kosong menjadi lebih lebar, sehingga hambatan listrik menjadi lebih besar dan arus listrik tidak mengalir melalui dioda.

Fungsi Dioda

1. Dioda sebagai pelindung

Dioda digunakan untuk melindungi radio dan komputer yang akan rusak jika baterai atau catu daya dihubungkan dengan polaritas yang salah, sehingga tidak ada arus listrik yang mengalir melalui dioda menuju ke rangkaian. Hal ini menyebabkan komponen dalam rangkaian tidak rusak.

2. Dioda  sebagai penyearah

Dioda hanya mengalirkan arus listrik pada satu arah, yaitu ketika anodanya dicatu oleh tegangan berpolaritas positif dan katodanya dicatu oleh tegangan berpolaritas negatif.

Tegangan bolak-balik terdiri dari setengah siklus positif dan setengah siklus negatif secara bergantian.

Ketika setengah siklus positif mencatu dioda, maka dioda diberi tegangan maju, sehingga dioda mengalirkan arus listrik.

Ketika setengah siklus negatif mencatu dioda, maka dioda diberi tegangan mundur, sehingga arus listrik tidak akan mengalir melalui dioda. Jadi, arus bolak-balik pada masukan dioda berubah menjadi arus searah pada keluaran dioda.

Dua jenis penyearah arus bolak-balik, yaitu :

a. Penyearah Arus Setengah Gelombang

Dalam penyearah arus setengah gelombang hanya digunakan sebuah dioda. Penyearah arus setengah gelombang hanya menghasilkan tegangan keluaran pada setengah siklus dari bentuk tegangan masukan.

Grafik Gelombang Masukan Dioda

Keterangan Gambar :

Grafik tersebut menunjukkan bahwa gelombang masukan dioda memiliki setengah siklus positif (Oa) dan setengah siklus negatif (ab) secara bergantian.

Pada setengah siklus positif, dioda diberi tegangan maju, yaitu tegangan anoda A lebih positif daripada tegangan katoda K. Arus listrik mengalir melalui dioda dan pada resistor R dibangkitkan tegangan yang bentuknya sama dengan tegangan masukan Oa.

Pada setengah siklus negatif, dioda diberi tegangan mundur, yaitu tegangan anoda A lebih negatif daripada tegangan katoda K. Arus listrik tidak mengalir melalui dioda dan pada resistor R selama siklus negatif sama dengan nol.

Bentuk tegangan searah ini hanya digunakan pada baterai pengisi setrum mobil, sedangkan untuk memenuhi keperluan catu daya pada radio dan perekam kaset diperlukan kapasitor elektrolit sebagai perata.

Ketika dioda mengalirkan arus, kapasitor C diisi muatan listrik. Ketika dioda tidak mengalirkan arus, muatan listrik mengalir dari kapasitor C ke resistor R, sehingga arus lisrik tetap mengalir melalui resistor R dan dihasilkan tegangan searah yang lebih rata.

Suatu kapasitor yang lebih besar akan memberikan efek perataan yang lebih baik sebab kapasitor dapat menyimpan muatan listrik yang lebih besar.

Grafik Gelombang Keluaran Dioda

b. Penyearah Arus Gelombang Penuh

Dalam penyearah arus gelombang penuh digunakan dua pasang dioda A dan B yang dirangkai menyerupai jembatan. Prinsip penyearah jembatan adalah pada selang waktu tertentu hanya sepasang dioda yang mengalirkan arus listrik, sedangkan sepasang lagi tidak dapat mengalirkan arus listrik.

Karena penyearah ini menghasilkan tegangan keluaran untuk satu siklus dari bentuk tegangan masukan, maka penyearah jembatan ini disebut penyearah arus gelombang penuh.

Grafik Gelombang Masukan Dioda

Keterangan Gambar :

Grafik tersebut menunjukkan bahwa gelombang masukan dioda memiliki setengah siklus positif (Oa) dan setengah siklus negatif (ab) secara bergantian.

Pada setengah siklus positif, X lebih positif daripada Y, sehingga sepasang dioda A diberi tegangan maju dan sepasang dioda B diberi tegangan mundur. Sepasang dioda A akan mengalirkan arus listrik, sedangkan sepasang dioda B tidak.

Pada setengah siklus positif ini, arus listrik mengalir dari sumber AC ke resistor R melalui sepasang dioda A. Arus listrik yang melalui resistor R berarah dari P ke Q yang menghasilkan tegangan positif antara ujung-ujung resistor R.

Pada setengah siklus negatif, X lebih negatif daripada Y, sehingga sepasang dioda A diberi tegangan mundur dan sepasang dioda B diberi tegangan maju. Sepasang dioda A tidak akan mengalirkan arus listrik, sedangkan sepasang dioda B akan mengalirkan arus listrik.

Pada setengah siklus negatif ini, arus lisrtik mengalir dari sumber AC ke resistor melalui sepasang dioda B. Arus listrik yang melalui resistor R berarah dari P ke Q pada setengah siklus positif. Hal ini menyebabkan bagian negatif tegangan masukan (ab) dibalik menjadi positif pada tegangan keluaran.

Grafik Gelombang Keluaran Dioda