Senin, 26 Maret 2012

kurva karakteristik dioda.

Hubungan antara besarnya arus yang mengalir melalui dioda dengan tegangan Va-k dapat dilihat pada kurva karakteristik dioda (gambar 20).
 Gambar 20 menunjukkan dua macam kurva, yakni dioda germanium (Ge) dan dioda silikon (Si) pada saat dioda diberi bias maju, yakni bila Va-k positif, maka arus ID akan naik dengan cepat setelah Va-k mencapai tegangan cut-in (V_) tegangan cut-in (V_) ini kira-kira sebesar4 0.2 volt untuk dioda germanium dan 0.6 volt untuk dioda silikon. dengan pemberian tegangan sebesar ini maka potensial penghalang (barrier potential) pada persambungan akan teratasi sehingga arus dioda mulai mengalir dengan cepat.
  


    Gambar 20 kurva karakteristik dioda
 Bagian kiri bawah dari grafik pada gambar 19 merupakan kurva karakteristik dioda saat mendapatkan bias mundur. disini juga terdapat dua kurva, yaitu untk dioda germanium dan silikon. besarnya arus jenuh mundur (reverse saturation current) Is untuk dioda gemanium adalah dalam orde mikro amper dalam.
  Contohini adalah dalam orde 1-A. sedangkan untuk dioda silikon Is adalah dalam orde nano amper. dalam hal ini adalah 10 nA. apabila tegangan Va-k yang berporalitas negatif tersebut dinaikkan terus, maka suatu saat akan mencapai tegangan patah (breakdown) dimana arus Is akan naik dengan tiba-tiba pada saat mencapai tegangan breakdown ini. pwmbawa minoritas dipercepat sehingga mencapai kecepatan yang cukup tinggi untuk mengeluarkan elektron valensi dari atom. kemudian elektron ini juga dipercepat untuk membebaskan yang lainnya sehingga arusnya semakin besar./ pada dioda biasa pencapaian tegangan breakdown ini selalu dihindari karena dioda bisa rusak.hubungan arus dioda (ID) dengan tegangan dioda (VD) dapat dinyatakan dalam persamaan matematis yang dikembangkan oleh W shockley, yaitu :
     ID=IS (e (VD/n.VT)-1)
dimana := ID : arus dioda (amper)
                Is : arus jenuh mundur (amper)
                e : bilangan natural,2.7828
                VD : beda tegangan pada dioda (volt)
                 n : konstanta,1 untuk Ge dan 2 untuk si
                 VT : tegangan ekifalen temperatur (volt)
    harga Is suatu dioda di pengaruhi oleh temperatur,tingkat doping dan geometri dioda. Dan konstanta n tergantung pada sifat konstruksi dan para meter fisik dioda. Sedangkan harga VT ditentukan dengan persamaan.

penyearah setengah gelombang

dioda semi konduktor banyak di gunakan sebagai penyearah.
penyearah yang paling sederhana adalah penyearah sebuah dioda.melihat dari namanya maka hanya setengah glombang saja yang akan di searahkan. gambar 28 menunjukan rangkaian penyearah glombang mendapat masukan dari skunder trafo yang berupa sinyal ac berbentuk sinus,Vi=Vm sin ^t(gambar 28(b))
dari persamaan tersebut,Vm merupakan tegangan maksimum. harga Vm ini hanya bisa di ukur dengan CRO yakni dengan melihat langsung pada glombangnya. sedangkan pada umumnya harga yang tercantum pada skunder trafo adalah tegangan efektif. tegangan efektif (Veff) atau tegangan rms (Vrms) adalah
                    Vm
VEff=Vmrs= . . .=0,707 Vm
                     -2
tegangan (arus) efektif atau rms (root-mean-square)adalah tegangan (arus) yang terukur oleh volt meter (ampermeter).karena harga Vm pada umumnya jauh lebih bsar dari pada V- (tegangan cut-in dioda) maka pada pembahasan penyearah ini V- diabaikan prinsip kerja penyearah setengah glombang adalah bahwa pada saat sinyal input berupa siklus positif maka dioda dapat bias maju sehingga arus (i) mengalir ke beban (i) pada (c) dari gambar 28








untuk penyearah glombang di peroleh
                      Idc .1/2 Im t dt
                      Idc .Im/- - 0,318
tegangan keluaran dc yang berupa turun tegangan dc pada beban adalah :
              Vdc=Idc . RL
apabila harga Rf jauh kecil dari RL, yang berarti Rf bisa di abaikan,maka:
               Vm=Im.RL
sehingga:Vdc .Im.RL/-
              Vdc .Vm/- - 0,318 Vm
apabila penyearah bekerja pada tegangan Vm yang kecil untuk memperoleh hasil yang lebih teliti maka tegangan cut in dioda (V-) perlu dipertimbangkan yaitu:
            Vdc .0,318 .Vm & V-
dalam perencanaan rangkaian penyearah yang juga penting untuk diketahui adalah beberapa tegangan maksimum yang harus di tahan oleh dioda ini sering di sebut dengan istilah Piv (peak-inverse voltage) atau tegangan puncak balik. hal ini karena pada saat dioda mendapat bias mundur (balik) maka tidak arus yang mengalir dan semua tegangan dari sekunder trafo berada pada dioda.
              Piv .Vm









(gambar 29 untuk glombang sinyal pada diod)
bentuk glombang sinyal pada dioda seperti gambar 28 dengan anggapan bahwa Rf dioda di abaikan, karena nilainya kecil sekali dibandingkan RL.sehingga pada saat siklus positif di mana dioda sedang on(mendapat bias maju).
terlihat turun tegangannya adalah nol. sedangkan saat siklus negatif, dioda sedang off(mendapat bias mundur) sehingga tegangan puncak dari sekunder trafo (Vm) semuanya berada pada dioda.
penyearah glombang penuh dengan trafo CT rangkaian penyearah glombang penuh ada dua macam,yaitu dengan menggunakan trafo CT (center-tap=tap tengah) dan dengan sistem jembatan. gambar 30 menunjukan rangkaian penyearah glombang penuh dengan menggunakan trafo CT terminal sekunder dari trafo CT mengeluarkan 2 buah tegangan keluaran yang sama tapi fasanya berlawanan titik CT sebagai titik tengahnya kedua keluaran ini masing masing di hubungkan ke D1 dan D2 sehingga saat D1 mendapat sinyal siklus negatif,dan sebaliknya.Dengan demikian D1 dan D2 hidup bergantian namun karena arus I dan I2 melewati tahanan beban (RL) dengan arah yang sama, maka iL menjadi satu arah (29c)

rangkaian lampu klip klop

Selasa, 13 Maret 2012

DIODA.

Dalam elektronika, dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (diode termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua elektrode aktif dimana isyarat listrik dapat mengalir, dan kebanyakan diode digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya. Dioda varikap (VARIable CAPacitor/kondensator variabel) digunakan sebagai kondensator terkendali tegangan.
Awal mula dari diode adalah peranti kristal Cat's Whisker dan tabung hampa (juga disebut katup termionik). Saat ini diode yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau germanium.

Pada waktu penemuan, peranti seperti ini dikenal sebagai penyearah (rectifier). Pada tahun 1919, William Henry Eccles memperkenalkan istilah diode yang berasal dari di berarti dua, dan ode (dari δος) berarti "jalur".
Prinsip kerja diode termionik ditemukan kembali oleh Thomas Edison pada 13 Februari 1880 dan dia diberi hak paten pada tahun 1883 (U.S. Patent 307.031), namun tidak dikembangkan lebih lanjut. Braun mematenkan penyearah kristal pada tahun 1899[3]. Penemuan Braun dikembangkan lebih lanjut oleh Jagdish Chandra Bose menjadi sebuah peranti berguna untuk detektor radio.
Penerima radio pertama yang menggunakan diode kristal dibuat oleh Greenleaf Whittier Pickard. Dioda termionik pertama dipatenkan di Inggris oleh John Ambrose Fleming (penasihat ilmiah untuk Perusahaan Marconi dan bekas karyawan Edison[4]) pada 16 November 1904 (diikuti oleh U.S. Patent 803.684 pada November 1905). Pickard mendapatkan paten untuk detektor kristal silikon pada 20 November 1906 (U.S. Patent 836.531).
Dalam diode katup termionik, arus listrik yang melalui filamen pemanas secara tidak langsung memanaskan katode (Beberapa diode menggunakan pemanasan langsung, dimana filamen wolfram berlaku sebagai pemanas sekaligus juga sebagai katode), elektrode internal lainnya dilapisi dengan campuran barium dan strontium oksida, yang merupakan oksida dari logam alkali tanah. Substansi tersebut dipilih karena memiliki fungsi kerja yang kecil. Bahang yang dihasilkan menimbulkan pancaran termionik elektron ke ruang hampa. Dalam operasi maju, elektrode logam disebelah yang disebut anode diberi muatan positif jadi secara elektrostatik menarik elektron yang terpancar.
Tipe lain dari diode semikonduktor adalah diode Schottky yang dibentuk dari pertemuan antara logam dan semikonduktor (sawar Schottky) sebagai ganti pertemuan p-n konvensional.

















Beroperasi seperti penjelasan di atas. Biasanya dibuat dari silikon terkotori atau yang lebih langka dari germanium. Sebelum pengembangan diode penyearah silikon modern, digunakan kuprous oksida (kuprox)dan selenium, pertemuan ini memberikan efisiensi yang rendah dan penurunan tegangan maju yang lebih tinggi (biasanya 1.4–1.7 V tiap pertemuan, dengan banyak lapisan pertemuan ditumpuk untuk mempertinggi ketahanan terhadap tegangan terbalik), dan memerlukan benaman bahan yang besar (kadang-kadang perpanjangan dari substrat logam dari dioda), jauh lebih besar dari diode silikon untuk rating arus yang sama.
Ini adalah salah satu jenis diode kontak titik. Dioda cat's whisker terdiri dari kawat logam tipis dan tajam yang ditekankan pada kristal semikonduktor, biasanya galena atau sepotong batu bara[5]. Kawatnya membentuk anode dan kristalnya membentuk katode. Dioda Cat's whisker juga disebut diode kristal dan digunakan pada penerima radio kristal.
Ini sebenarnya adalah sebuah JFET dengan kaki gerbangnya disambungkan langsung ke kaki sumber, dan berfungsi seperti pembatas arus dua saluran (analog dengan Zener yang membatasi tegangan). Peranti ini mengizinkan arus untuk mengalir hingga harga tertentu, dan lalu menahan arus untuk tidak bertambah lebih lanjut.
Dioda ini mempunyai karakteristik resistansi negatif pada daerah operasinya yang disebabkan oleh quantum tunneling, karenanya memungkinkan penguatan isyarat dan sirkuit dwimantap sederhana. Dioda ini juga jenis yang paling tahan terhadap radiasi radioaktif.

Penyearah dibuat dari dioda, dimana diode digunakan untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Contoh yang paling banyak ditemui adalah pada rangkaian adaptor. Pada adaptor, diode digunakan untuk menyearahkan arus bolak-balik menjadi arus searah. Sedangkan contoh yang lain adalah alternator otomotif, dimana diode mengubah AC menjadi DC dan memberikan performansi yang lebih baik dari cincin komutator dari dinamo DC.

 

Dioda dan Fungsinya



DIODA
Dioda adalah piranti semikonduktor dengan bahan tipe-n yang menyediakan elektron-elektron bebas dan bahan tipe-p yang disatukan (P-N junction). Dioda merupakan suatu piranti dua elektroda dengan arah arus yang tertentu, dapat juga dikatakan dioda bekerja sebagai penghantar bila tegangan listrik diberikan dalam arah tertentu tetapi dioda akan bekerja sebagai isolator bila tegangan yang diberikan dalam arah berlawanan dari pergerakan elektron pembentuknya. Kristal pn sebagai penyusun dioda akan bekerja jika arus didalamnya hanya dapat mengalir dalam satu arah dan tidak sebaliknya. Hubungan ini disebut dengan rangkaian prategangan maju (forward bias). Pada dioda, kita mengenal potensial barrier yaitu beda potensial pada persambungan. Beda potensial ini menjadi cukup besar untuk menghalangi proses penyebaran difusi selanjutnya dari elektron-elektron bebas. Pada suhu ruangan potensial barrier bekerja sekitar 0,7 Volt untuk Silikon dan 0,3 Volt untuk Germanium. Gambar 2.4 Kurva Dioda Gambar 2.4 merupakan kurva karakteristik dioda pada pra tegangan maju (forward) dan pra tegangan balik (reverse). Dari gambar karakteristik tersebut dapat dianalisa bahwa sebuah dioda akan mengalirkan arus setelah tegangan luar mengatasi potensial barrier, maka arus maju akan menjadi besar. Pada kurva dengan karakteristik balik saat tegangan yang diberikan sama dengan nol, maka tidak ada arus yang mengalir jika tegangan dinaikkan maka arus akan sangat kecil. Saat arus maju terlalu besar maka dioda akan rusak karena disipasi daya terlalu besar. Jika pada arah balik tegangan yang terlalu tinggi akan menimbulkan kedadalan (breakdown) listrik pada dioda. 


 PRINSIP KERJA DIODA

Dioda ditemukan oleh J.A Fleming pada tahun 1904, seorang ilmuwan dari inggris (1849-1945). Mungkin bagi anda seorang yang hobby dengan elektronika atau seorang sarjana elektro, mungkin anda sudah sangat familiar dengan komponen elektronika yang namanya dioda. Bahkan untuk memahami cara kerjanya mungkin sangat mudah sekali bagi anda. Dioda adalah salah satu komponen yang sangat sering digunakan seperti halnya resistor dan kapasitor. Secara sederhana sebuah dioda bisa kita asumsikan sebuah katup, dimana katup tersebut akan terbuka manakala air yang mengalir dari belakang katup menuju kedepan, sedangkan katup akan menutup oleh dorongan aliran air dari depan katup. Atau untuk bisa lebih mengetahui teori dasar dari dioda, berikut saya kan membahasnya.
I. Simbol Umum Dioda

Gambar simbol dioda
Dioda disimbolkan dengan gambar anak panah yang pada ujungnya terdapat garis yang melintang. Simbol tersebut sebenarnya adalah sebagai perwakilan dari cara kerja dioda itu sendiri. Pada pangkal anak panah disebut juga sebagai anoda (kaki positif = P) dan pada ujung anak panah disebut sebagai katoda (kaki negative = N).
II. Struktur Dioda Untuk Pertama Kalinya
Gambar Struktur dioda
Di atas merupakan gambar dari struktur dioda untuk pertama kalinya. Plate dirancang mengelilingi katoda, didalam katoda ditanam sebuah heater, dimana pada saat katoda dipanaskan maka, electron yang ada pada katoda akan bergerak menuju plate.
III. Bias Maju Dioda
Gambar dioda bias maju
Gambar di atas merupakan gambar karakteristik dioda pada saat diberi bias maju. Lapisan yang melintang antara sisi P dan sisi N diatas disebut sebagai lapisan deplesi (depletion layer), pada lapisan ini terjadi proses keseimbangan hole dan electron. Secara sederhana cara kerja dioda pada saat diberi bias maju adalah sebagai berikut, pada saat dioda diberi bias maju, maka electron akan bergerak dari terminal negative batere menuju terminal positif batere (berkebalikan dengan arah arus listrik). Elektron yang mencapai bagian katoda (sisi N dioda) akan membuat electron yang ada pada katoda akan bergerak menuju anoda dan membuat depletion layer akan terisi penuh oleh electron, sehingga pada kondisi ini dioda bekerja bagai kawat yang tersambung.
IV. Bias Mundur Dioda
Gambar dioda bias mundur
Berkebalikan dengan bias maju, pada bias mundur electron akan bergerak dari terminal negative batere menuju anoda dari dioda (sisi P). Pada kondisi ini potensial positif yang terhubung dengan katoda akan membuat electron pada katoda tertarik menjauhi depletion layer, sehingga akan terjadi pengosongan pada depletion layer dan membuat kedua sisi terpisah. Pada bias mundur ini dioda bekerja bagaikan kawat yang terputus dan membuat tegangan yang jatuh pada dioda akan sama dengan tegangan supply.