Dioda

robotikauns.net | Dioda merupakan komponen elektronika yang berbahan semikonduktor. Notasi komponen dioda pada skematik adalah menggunakan huruf D. Dioda berguna untuk mengalirkan arus dalam satu arah (rectifier). Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor berbahan P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe-p dan satu sisinya yang lain adalah tipe-n. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N. Gambar simbol dan bentuk fisik dioda secara umum adalah seperti yang tampak pada gambar 1 dibawah ini.

Gambar 1. Dioda dan simbolnya

1. Tegangan Lutut (Knee voltage)
Komponen dioda yang tersedia di pasaran saat ini kebanyakan adalah dioda yang bahan pembangunnya menggunakan bahan Silikon (Si) atau Germanium (Ge). Dioda yang terbuat dari bahan Silikon memiliki tegangan lutut (knee) adalah di atas 0,7 volt. Sedang untuk dioda yang berbahan Germanium memiliki batas minimum tegangan lutut sekitar 0,3 volt.

Tegangan lutut atau knee voltage adalah tegangan pada saat arus mulai naik secara cepat (Malvino, 2003). Tegangan lutut juga dapat disebut dengan tegangan konduksi, yaitu batas minimal tegangan yang diberikan pada komponen dioda supaya dioda dapat mengalirkan arus listrik.

Berkaitan dengan nilai tegangan lutut untuk komponen dioda Silikon (0,7 volt) dan Germanium (0,3 volt), hal tersebut berarti bahwa dioda akan menghantarkan arus listrik dengan baik apabila diberi tegangan yang sama dengan tegangan lutut atau lebih besar dari tegangan lututnya. Untuk dioda Silikon, VD ≥ 0,7 dan VD ≥ 0,3 untuk dioda Germanium. Sebaliknya, dioda tidak akan menghantarkan arus listrik dengan baik apabila diberi tegangan yang lebih kecil dari tegangan lututnya. Untuk dioda Silikon, VD < 0,7 dan VD < 0,3 untuk dioda Germanium.

2. Hambatan Bulk Dioda
Apabila tegangan lutut telah terlampaui, maka yang menghalangi arus listrik yang mengalir pada dioda adalah hambatan ohmic daerah P dan N dioda. Hambatan ohmic tersebut disebut dengan hambatan bulk dioda. Nilai hmbatan bulk dapat didefinisikan dengan persamaan berikut:

RB = RP + RN ……………………………………….………. (1)

Dengan RB = hambatan bulk, RP = hambatan daerah P, dan RN = hambatan daerah N. Nilai hambatan bulk dioda tergantung pada besar daerah P dan N dioda, dan berapa banyak suntikan (doping) pada daerah tersebut. Nilai hambaran bulk biasanya lebih kecil dari 1 Ω.

3. Arus Maju Maksimum Dioda 

Arus maju maksimum dioda adalah batas maksimum arus listrik yang boleh dialirkan pada sebuah dioda. Nilai tersebut dapat dilihat pada datasheet komponen dioda. Batasan ini harus diindahkan oleh seorang engineer saat menggunakan komponen dioda dalam pembangunan sistem elektronika. Karena apabila arus yang dialirkan pada sebuah dioda terlalu besar, maka akan timbul panas yang berlebihan pada badan dioda dan hal ini dapat mengurangi usia dan menurunkan karakteristik dioda. Apabila hal tersebut terjadi secara terus-menerus, maka dioda akan rusak.

Pada datasheet, arus ini ditulis sebagai Imax, IF(max), atau IO. Sebagai contoh, misalkan dioda 1N4002 memiliki arus maju maksimum sebesar 1A. Ini artinya bahwa dioda 1N4002 dapat mengalirkan secara aman arus maju sebesar 1A.

4. Disipasi Daya Dioda
Disipasi daya pada dioda adalah perkalian antara tegangan dan arus yang bekerja pada dioda.

PD = VD + ID …………………………………………………. (2)

Sedangkan rating daya dioda adalah daya maksimum yang dapat dilepas secara aman tanpa memperpendek usia dioda atau merusak sifat-sifat dioda. Berikut ini adalah persamaan rating daya:

Pmax = Vmax + Imax ……………………………………………. (3)

Sebagai contoh, apabila sebuah dioda memiliki tegangan kerja 5 volt dan arus kerja 1A, maka nilai rating dayanya adalah 5 watt.

5. Pembiasan Dioda
Pembahasa secara rinci mengenai pembiasan komponen dioda dapat Anda simak pada tulisan penulis tentang “Pembiasan dioda” pada website ini, klik di sini!



_______________
Sumber pustaka:
Malvino, 2003, “Prinsip-Prinsip Elektronika”, Terjemahan, Salemba Teknik, Jakarta
Taufiq Dwi Septian Suyadhi, 2010, “Buku Pintar Robotika”, ANDI Offset, Yogyakarta
Taufiq Dwi Septian Suyadhi, 2014, “DIODA”, Robotics University

Sumber gambar 1