Dioda pemahaman dasar dan karakteristikAbi Blog

Dioda pemahaman dasar dan karakteristik

Pengertian dasar Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang bisa meneruskan arus dalam satu arah dan menahan arus yang berlawanan.

Jenis dioda yang paling sering ditemukan dari dalam desain sirkuit modern adalah dioda semikonduktor, meskipun masih banyak teknologi dioda lainnya. Dioda semikonduktor yang dilambangkan dalam diagram skematik seperti di bawah ini :

Diagram dioda semikonduktor
Diagram dioda semikonduktor
Ketika ditempatkan di rangkaian sederhana baterai lampu, dioda akan mengantarkan dan mencegah atau menahan arus yang menuju lampu, tergantung pada polaritas tegangan yang diberikan:
Operasi dioda
Operasi dioda
Ketika polaritas elektron dibiarkan mengalir melalui dioda, maka dioda dikatakan sebagai bias maju. Sebaliknya, ketika baterai “mundur” dan menahan arus dioda, maka dioda dikatakan bias mundur.

Karakteristik Dioda

Sebuah dioda dapat dianggap sebagai semacam saklar: “ditutup” ketika bias maju dan “terbuka” ketika bias mundur.
Anehnya masalah arah “panah” poin simbol dioda terhadap arah aliran elektron. Hal ini karena simbol dioda diciptakan oleh para ahli, yang didominasi menggunakan notasi aliran konvensional dalam skema mereka, menunjukkan arus sebagai aliran muatan dari positif (+) sisi sumber tegangan negatif (-).
Konvensi ini berlaku untuk semua simbol semikonduktor yang bertanda “panah”, panah menunjuk ke arah diizinkan aliran konvensional, dan melawan arah aliran elektron yang diizinkan.
Persamaan perilaku dioda analog dengan fungsi pada perangkat hidrolik  katup. Adalah sebuah check valve yang memungkinkan aliran fluida yang melaluinya itu dalam satu arah saja:
Dioda ibarat sebuah check valve
Dioda ibarat sebuah check valve
Check Valve pada dasarnya perangkat tekanan yang dioperasikan sebagai berikut:  membuka dan memungkinkan aliran jika tekanan di antaranya adalah benar “polaritas”nya untuk membuka gate (dalam analogi ditampilkan, tekanan fluida yang lebih besar di sebelah kanan dari pada kiri).
Jika tekanan dari lawan arah “polaritas,” perbedaan tekanan di katup akan menutup dan menahan gerbang sehingga tidak ada aliran terjadi.
Seperti Check valve, dioda pada dasarnya  adalah “pressure/tekanan” dioperasikan pada komponen (tegangan operasi).

Bias maju dan bias mundur

Perbedaan penting antara bias maju dan bias mundur adalah polaritas tegangan yang hilang / drop melalui dioda.
Mari kita lihat lebih dekat di sirkuit baterai dioda-lampu sederhana seperti ditampilkan sebelumnya, kali ini memahami tegangan menjadi turun di berbagai komponen:
Bias maju
Bias maju
Bias mundur
Bias mundur
Ketika dioda adalah bias maju dan arus mengalir, ada tegangan kecil jatuh di atasnya, meninggalkan sebagian besar tegangan baterai masuk ke lampu.
Ketika polaritas baterai terbalik dan dioda menjadi bias mundur, tegangan baterai tidak sampai pada titik lampu.
Jika kita mempertimbangkan dioda menjadi semacam self-penggerak saklar (ditutup dalam modus bias maju dan terbuka dalam modus bias mundur), sebagai proses yang  masuk akal.

Penurunan tegangan pada dioda

Perbedaan yang paling besar di sini adalah bahwa dioda  lebih banyak tegangan dibutuhkan daripada saklar mekanik rata (0,7 volt dibandingkan puluhan milivolt).
Penurunan tegangan bias maju yang dihasilkan oleh dioda adalah karena aksi pada daerah deplesi yang dibentuk oleh persimpangan PN bawah di  pengaruhi oleh tegangan yang diberikan.
Ketika tidak ada tegangan dimasukkan ke dioda semikonduktor, daerah /area deplesi yang ada di sekitar wilayah persimpangan PN, mencegah arus yang melalui itu. Area deplesi adalah bertindak sebagai insulator:
Simbol dioda
Simbol dioda
Tampilan fisik dioda
Tampilan fisik dioda
Jika tegangan bias mundur diterapkan di persimpangan PN, daerah deplesi ini mengembang, selanjutnya menolak arus apapun yang melaluinya:
Area deplesi
Area deplesi
Sebaliknya, jika tegangan bias maju dimasukkan pada  persimpangan PN, area deplesi akan runtuh dan menjadi lebih tipis, sehingga dioda menjadi kurang resistif untuk arus yang melalui itu.
Agar arus mengalir melalui dioda, meskipun area deplesi harus sepenuhnya turun oleh tegangan yang diberikan. Ini membutuhkan tegangan minimum tertentu untuk mencapai, disebut tegangan maju:
Area deplesi melebar sesuai tegangan maju yang diijinkan, tegangan tidak mencukupi akan tertahan
Area deplesi melebar sesuai tegangan maju yang diijinkan, tegangan tidak mencukupi akan tertahan

Baca juga : Membuat Wire Scanner sederhana

Area deplesi, tegangan maju lebih dari tegangan yang diijinkan
Area deplesi, tegangan maju lebih dari tegangan yang diijinkan
Untuk dioda silikon, tegangan maju adalah 0,7 volt, nominal. Untuk dioda germanium, tegangan maju hanya 0,3 volt. Konstituensi kimia persimpangan PN terdiri dioda menyumbang angka tegangan nominal ke depan, itulah sebabnya silikon dan germanium dioda memiliki tegangan maju yang berbeda.
Penurunan tegangan maju tetap kira-kira sama untuk berbagai arus dioda, yang berarti bahwa penurunan tegangan dioda tidak seperti pada resistor atau bahkan pada sakelar tertutup.
Untuk sebagian besar tujuan dari analisis rangkaian, dapat diasumsikan bahwa penurunan tegangan dioda terjadi tetap konstan di angka nominal dan tidak berhubungan dengan jumlah arus yang melaluinya.

Rumus-rumus dasar pada dioda

Pada kenyataannya, hal-hal yang lebih kompleks dari ini. Ada persamaan yang menggambarkan arus yang tepat melalui dioda, mengingat tegangan turun di persimpangan, suhu persimpangan, dan beberapa konstanta fisik.
Hal ini umumnya dikenal sebagai persamaan dioda:

ID=IS(eqVD/NkT-1)

Dimana:
  • ID = Arus dioda dalam amp
  • IS = Arus saturasi dalam amp (biasanya 1 x 10-12 amp)
  • e = Euler konstan (~ 2,718281828)
  • q = Muatan elektron (1,6 x 10-19 coulomb)
  • VD = Tegangan diterapkan di dioda dalam volt
  • N = “Nonideality” atau “emisi” koefisien (biasanya antara 1 dan 2)
  • T = suhu Junction dalam derajat Kelvin
  • k = Boltzmann konstan (1,38 x 10-23)
Persamaan kT / q menggambarkan tegangan yang dihasilkan dalam PN junction disebabkan aksi suhu, dan disebut tegangan termal, atau V persimpangan.
Pada suhu ruangan, ini adalah sekitar 26 milivolt. Mengetahui hal ini, dan dengan asumsi “nonideality” koefisien dari 1, kita dapat menyederhanakan persamaan dioda dan menulis ulang seperti itu:

ID=IS(eVp/0,026-1)

Dimana:
  • ID = Arus dioda dalam amp
  • IS = Arus saturasi dalam amp
  • e = Euler konstan (~ 2,718281828)
  • VD = Tegangan diterapkan di dioda dalam volt
Anda tidak perlu menjadi masalah dengan “persamaan dioda” untuk menganalisis rangkaian dioda sederhana. Hanya memahami bahwa tegangan turun di arus dioda bekerja tidak berubah dengan jumlah arus akan yang melaluinya, tapi bahwa perubahan ini cukup kecil melalui berbagai arus.
Inilah sebabnya mengapa banyak buku teks hanya mengatakan penurunan tegangan sebuah konduktor, semikonduktor dioda tetap konstan pada 0,7 volt untuk silikon dan 0,3 volt untuk germanium.
Namun, beberapa sirkuit sengaja memanfaatkan melekatkan eksponensial hubungan arus / tegangan PN junction dan dengan demikian hanya dapat dipahami dalam konteks persamaan ini.
Juga, karena suhu merupakan faktor dalam persamaan dioda, PN junction bias maju juga dapat digunakan sebagai perangkat sensor suhu, dan dengan demikian hanya dapat dipahami jika seseorang memiliki pemahaman konseptual tentang hubungan matematika ini.
Sebuah dioda bias mundur mencegah arus yang akan melaluinya, karena daerah penipisan diperluas. Pada kenyataannya, jumlah yang sangat kecil dari  arus dan tidak melalui dioda bias mundur, yang disebut kebocoran arus, tetapi dapat diabaikan untuk sebagian besar tujuan.
Kemampuan dioda untuk menahan bias mundur tegangan terbatas, seperti itu untuk zat isolasi atau perangkat. Jika tegangan bias mundur diterapkan menjadi terlalu besar, dioda akan mengalami kondisi yang dikenal sebagai gangguan, yang biasanya akan rusak.

Peak Inverse Voltage Dioda

Sebuah dioda bias mundur rating tegangan maksimum dikenal sebagai Peak Inverse Voltage, atau PIV, dan dapat diperoleh dari produsen. Seperti tegangan maju, peringkat PIV dari dioda bervariasi dengan suhu, kecuali bahwa PIV meningkat dengan meningkatnya suhu dan menurun sebagai dioda menjadi dingin justru sebaliknya pada tegangan maju.
Peak Inverse Voltage Dioda
Peak Inverse Voltage Dioda
Biasanya, rating PIV dari generik “penyearah” dioda setidaknya 50 volt pada suhu kamar. Dioda dengan penilaian PIV di ribuan volt yang tersedia untuk harga yang sederhana.

Kesimpulan

  • Sebuah dioda adalah komponen elektronika yang bertindak sebagai katup satu arah untuk arus.
  • Ketika tegangan dimasukkan pada dioda sedemikian rupa bahwa dioda mengalirkan arus, dioda dikatakan bias maju.
  • Ketika tegangan diterapkan di dioda sedemikian rupa bahwa dioda menahan / menolak arus, dioda dikatakan bias mundur.
  • Dioda silikon memiliki tegangan maju sekitar 0,7 volt.
  • Dioda Germanium memiliki tegangan maju sekitar 0,3 volt.
  • Tegangan bias mundur maksimum kemampuan dioda tanpa “gagal” disebut Peakk Inverse Voltage, atau rating PIV.

Baca juga : Transistor, jenis, fungsi dan karakternya

tomtop.com INT
Loading...
loading...

Buat Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *