BAB 5 Sumber Daya Elektronika

5.3 Dioda Semikonduktor

Dioda sambungan PN memungkinkan arus melewati satu arah (terminal sumber positif dihubungkan dengan anoda) dan menghalangi arus pada arah yang lain (terminal sumber negative dihubungkan pada anoda)

Dioda Penyearah

Penyearah merupakan proses pengubahan arus bolak-balik menjadi arus searah. Skema penyearah satu-fase setengah gelombang menunjukkan bahwa selama setengah siklus positif gelombang input ac, sisi anoda dari dioda adalah positif. Dioda kemudian diberi bias maju, memungkinkan diode mengjantarkan arus mengalir pada beban. Sebab positif dibangkitkan pada beban. Selama setengah siklus negatif gelombang input ac sisi anoda dari diode adalah negatif. Dioda sekarangdiberi bias terbalik; akibatnya tidak ada arus yang mengalir melaluinya.

Jenis penyearah satu fase setengah gelombang adalah diode Schottky yang tersusun dengan chip silicon jenis N yang diikat pada platina. Dioda Schottky digunakan pada rangkaian saklar kecepatan-tinggi. Karena penyearah setengah gelombang hanya menggunakan setengah dari gelombang input ac, maka penggunaanya trebatas pada aplikasi daya rendah. Pulsa yang kecil dan arus searah harga rata-rata yang lebih tinggi dapat dihasilkan dengan penyearah kedua tengahan siklus dari gelombang input ac. Rangkaian penyearah seperti itu disebut Penyearah Gelombang-penuh.

Konfigurasi yang paling sederhana adalah penyearah setengah gelombang tiga fasa. Dioda dipasangkan pada tiap tiap kaki sekunder-bintang dari transformator daya tiga fasa. Dioda diberi bias maju ketika tegangan masing-masing lin menjadi positif dan diberi bias mundur ketika tegangan menjadi negatif. Karena tegangan dari tiap lin tiga-fasa menjadi positif, arus mengalir melalui beban ke tap pusat transformator, untuk melengkapi rangkaian. Penyearah gelombang penuh tiga fasa bahkan mempunyai riak yang lebih rendah dibandingkan dengan penyearah setengah gelombang fasa. Penyearah itu tidak memerlukan tap pusat transformator tiga fasa hubungan bintang. Penyearah hanya perlu dihubungkan pada daya tiga fasa untuk mengoperasikannya. Oleh karena itu, daya dapat disuplaikan baik oleh hubungan bintang maupun segitiga.

Output dc berpulsa dari rangkaina penyearah tidak cukup halus untuk mengoperasikan sebagian besar alat elektronis dengan baik. Rangkaian tersebut tidak menghasilkan arus searah murni. Output suplai daya masih mempunyai komponen ac yang disebut ripple/riak. Riak dihasilkan oleh pengubahan tegangan ac menjadi dc dapat dibuat jauh lebih luas dengan menggunakan filter. Filter digunakan untuk mengurangi jumlah riak ac sehingga mempunyai bentuk arus searah yang relatif murni.Alat filter yang paling umum adalah kapasitor yang dihubungkan parallel dengan output rangkaian penyearah. Penyaring kapasitor dapat menyimpan muatan listirk. Penyaring kapasitor adalah kapasitor yang nilainya tinggi.

Filter bekerja dengan pengisian kapasitor apabila dioda menghantarkan, dan mengosongkan nya apabila diode tidak menghantarkan. Apabilah rangkaian penyearah menghantarkan, kapasitor mengisi dengan cepat sampai mendekati tegangan puncak gelombang input.

Dioda klem

Rangaian diode klem adalah rangkaian yang dapat menahan tegangan atau arus pada level tertentu. Pada rangkaian induktif tertentu perlu untuk membatasi jumlah tegangan pada rangkaian. Misal: apabila tegangan dc pada kumparan dimatikan aka nada bunga api pada kontak saklar yang perlu mendapat perhatian.

Dioda Zener

                Dioda Zener seperti pada diode penyearah memungkinkan arus mengalir dengan arah maju. Berbeda dengan diode penyearah, pada diode zener tegangan patah arah mundur jauh lebih rendah dibandingkan dengan yang ada pada diode penyearah biasa. Selama pembuatan, diode tersebut diberi bahan campuran dengan berlebih. Arus ekstra yang besar memungkinkan diode zener dapat menghantarkan arus pada arah mundur Arus bias terbalik tersebut akan merusak diode normal, tetapi zener yang tertentu dari diode zener menunjukkan tegangan pada diode yang memulai menghantarkan apabila diberi bias mundur (terbalik).

                Dioda zener sering digunakan sebagai bagian dari rangkaian pengatur tegangan. Dioda zener dapat digunakan untuk membuat bentuk atau kondisi sinyal dari sensor untuk digunakan oleh computer digital. Misalnya clipper (pemotong) gelombang dapat digunakan untuk merubah sinyal  gelombang sinus yang masuk menjadi sinyal yang mendekati gelombang kotak yang dapat digunakan oleh computer. Rangkaian tersebut memotong kedua tengahan dari gelombang input ac dengan sama ketika dua diode zener dari ukuran kerja tegangan yang sama digunakan.

Dioda Yang Memancarkan Cahaya

Dioda pancar cahaya (light-emitting diode = LED) adalah diode semi konduktor khusus yang dirancang untuk memancarkan cahaya apabila arus melaluinya. Apabila diberi bias maju, energy electron yang mengalir melewati tahanan sambungan diubah langsung menjadi energy cahaya. LED harus dioperasikan didalam ukuran kerja tegangan dan arus yang tertentu untuk mencegah kerusakan yang tidak dapat diubah lagi. Sebagian besar LED membutuhkan 1,5 sampai 2,2 V untuk memberi bias maju dan dapat mengatasi dengan aman arus sebesar 20 sampai 30mA.

Dioda Laser

Dioda Laser adalah LED yang dibuat khusus untuk dapat beroperasi sebagai laser. Laser singkatan dari light amplifications by stimulated emission of radiation = amplifikasi cahaya dengan emisi radiasi yang distimulasi. Tidak seperti LED, diode laser mempunyai lubang optis yang diperlukan untuk produksi laser. Seperti LED, diode laser adalah diode sambungan PN yang pada level arus tertentu akan memancarkan cahaya.

Fotodioda

                Semua diode sambungan PN sensitive terhadap cahaya. Fotodioda adalah diode sambungan PN yang secara khusus dirancang untuk mendeteksi cahaya. Fotodioda dirancang lewat melalui lensa yang mengekspos sambungan. Fotodioda dirancang beroperasi pada mode bias-mundur. Pada alat ini arus bocor bias-mundur meningkat dengan peningkatan level cahaya. Harga arus umumnya adalah dalam rentang microampere. Fotodioda dan LED sering digunakan shubungan dengan kabel fiber-optik untuk keperluan transmisi data.