Dioda

1.1  PENDAHULUAN

1.1.1        LATAR BELAKANG

Dioda pada umumnya merupakan komponen elektronika yang berfungsi sebagai penyearah (rectifier) untuk mengubah tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah (DC). Dioda menjadi sangat penting karena hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah (DC).Dioda daya mempunyai spesifikasi yang sama dengan dioda biasa pada umumnya, perbedaan yaitu dioda daya mempunyai kapasitas daya (arus dan tegangan) yang lebih tinggi dari dioda-dioda sinyal biasa, namun kecepatan penyaklaran pada dioda daya relatif lebih rendah.
Melihat karakteristik dioda daya yang mempunyai kapasitas daya yang lebih tinggi dari dioda biasa, maka seringkali doda daya digunakan di dalam rangkaian elektronika sebagai penyearah. Selain sebagai penyearah, dioda daya juga seringkali digunakan sebagai freewheeling (bypass) pada regulator-regulator penyakelaran, rangkaian pemisah, rangkaian umpan balik dari beban ke sumber, dan lain-lain. (tugashendra.blogspot.co.id)

1.1.2        TUJUAN PENULIS

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui penerapan dan aplikasi dioda dalam rangkaian elektronika serta prinsip kerja, karakteristik dan jenis dioda secara umum.

1.2  PEMBAHASAN

1.2.1        PENGERTIAN DIODA

Dioda adalah suatu bahan semikonduktor yang dibuat dari bahan yang disebut PN Junction yaitu suatu bahan campuran yang terdiri dari bahan positif (P type) dan bahan negaif (N type)

a.       Bahan Positif (P type) adalah bahan campuran yang terdiri dari Germanium atau Silikon dengan Alumunium yang mempunyai sifat kekurangan electron dan bersifat positif.

b.      Bahan Negatif (N type) adalah bahan campuran yang terdiri dari Germanium atau Silikon dengan Fosfor yang mempunyai kelebihan elektron dan bersifat negatif.

Apabila kedua bahan tersebut dipertemukan maka akan menjadi komponen aktif yang disebut Dioda

 

Gambar 3.2.1.1 Prinsip Dioda

Sumber : mekatronikasekayu.blogspot.com

Pada gambar terlihat pada bagian yang terdiri dari bahan P type akan membentuk kaki yang disebut kaki Anoda dan bagian yang terdiri dari bahan N type akan membentuk kaki katoda. Dari uraian diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa diode adalah komponen yang memiliki 2 buah kaki seperti terlihat pada simbol dibawah ini.

Gambar 3.2.1.2 Simbol Dioda

Sumber : mekatronikasekayu.blogspot.com

Pada Dioda, arus listrik hanya dapat mengalir dari kutub Anoda ke kutub Katoda sedangkan arus yang mengalir dari Katoda akan ditahan oleh bahan Katoda.

Dengan adanya prinsip seperti ini Dioda dapat digunakan sebagai :

a.       Penyearah arus dan tegangan listrik

b.      Pengaman arus dan tegangan listrik

c.       Pemblokir arus dan tegangan listirk

Pada umumnya Dioda dapat dibuat dari bahan dasar Germanium Kuprok, Silikon sehingga Dioda-dioda tersebut dinamakan Dioda Germanium, Dioda Silikon dan lain-lain.

Berdasarkan kegunaan Dioda dibagi menjadi :

a.       Dioda Khusus

b.      Dioda Umum

(Mengenal Teknik Elektronika, Dedy Rusmadi).

1.2.2        KARAKTERISTIK DIODA

Karakteristik dasar dioda dikenal dengan karakteristik V-I. Karakterisik ini penting untuk dipahami agar tidak terjadi kesalahan dalam aplikasi dioda. Dalam karakteristik ini dapat diketahui keadaan-keadaan yang terjadi pada dioda ketika mendapat tegangan bias maju dan tegangan bias mundur

Gambar 3.2.2.1 Karakteristik dioda ( karakteristik V-I )

Sumber : Analisis 2009

Jika kedua terminal dioda disambungkan ke sumber tegangan dimana tegangan anoda lebih positif dibandingkan dengan tegangan katoda, maka dioda dikatakan dalam keadaan bias maju. Sebaliknya, bila tegangan anoda lebih negatif dari katoda, dioda dikatakan dalam keadaan bias mundur. (tugashendra.blogspot.co.id)

1.2.3        APLIKASI DIODA

Dioda banyak diaplikasikan pada rangkaian penyerah arus power suplay atau konverter AC ke DC. Masing-masing tipe berbeda tergantung dari arus maksimum dan juga tegangan breakdwon-nya.Aplikasi dioda pada kendaraan banyak digunakan untuk penyearahan arus seperti pada sistem pengisian. Sebagaimana fungsi dioda adalah sebagai penyearah arus dari arus bolak-balik menjadi arus searah agar dapat dimanfaatkan untuk mengisi baterai dan menyuplai kebutuhan arus pada kendaraan.
Fungsi lain dioda ini pada kendaraan adalah sebagai anti shock tegangan. Contoh aplikasinya adalah pada jenis relay diberikan dioda dengan tujuan untuk mencegah terjadinya arus balik pada rangkaian. Arus balik listrik ini dapat berasal dari induksi medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan relay. Induksi listrik ini biasanya lebih tinggi tegangannya dibandingkan dengan tegangan sumber. Untuk mencegah terjadinya kerusakan akibat terjadinya tegangan induksi ini maka pada rangkaian relay dipasangkan rangkaian dioda. (tugashendra.blogspot.co.id)

1.2.4        PENGGUNAAN DIODA SEBAGAI PERATA (RECTIFIER)

Dioda-dioda yang telah kita bahas pada umumnya dipergunakan sebagai perata dengan rangkaian Power Supply.

Sebagai perata diode dapat digolongkan sebagai berikut :

a.       Half Wave Rectifier (perata setengah gelombang)

b.      Full Wave Rectifier (perata gelombang penuh)

c.       Full Wave Bridge Rectifier (perata jembatan gelombang penuh)

1.2.4.1              Half Wave Rectifier (perata setengah gelombang

              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

Bentuk rangkaianya adalah seperti pada gambar dibawah

         Gambar 3.2.4.1.1 Perata setengah gelombang

Sumber : Analisis 2009

Pada perata seperti gambar diatas, tegangan DC yang dihasilkan belum merata.

Formulasi yang digunakan pada penyearah setengah gelombang sebagai berikut.

 

1.2.4.2              Full Wave Rectifier (perata gelombang penuh)

           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.

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 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.

Bentuk rangkaian dari perata gelombang penuh adalah seperti pada gambar dibawah ini

                Gambar 3.2.4.2.1 Perata Gelombang Penuh

Sumber : Analisis 2009

Tegangan DC yang dihasilkan akan lebih rata dibandingkan dengan Half Wave Rectifier.

1.2.4.3              Full Wave Bridge Rectifier

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) 

Bentuk rangkaian Full Wave Bridge Rectifier adalah seperti pada gambar dibawah ini

            Gambar 3.2.4.3.1 Perata Jembatan Gelombang Penuh

Sumber : Analisis 2009

Bila diantara pembaca ada yang ingin mencoba membuat sebuah rangkaian Power Supply yang bermutu cukup baik. Rangkaian diatas tegangan DC yang dihasilkan rata. (Mengenal Teknik Elektronika, Dedy Rusmadi)