I.4 Dioda dan Aplikasi dioda

Presentasi berjudul: "I.4 Dioda dan Aplikasi dioda"— Transcript presentasi:

1 I.4 Dioda dan Aplikasi dioda
Dioda Penyearah Dioda Zener Dioda Cahaya Dioda Foto Dioda Laser Dioda Schottky

2 Karateristik Arus terhadap Tegangan (I vs V) Dioda
Arus pada dioda P-N ditentukan oleh tegangan yang terpasang dan tegangan termal  untuk Ge = 1,5 dan untuk Si = 2, Tegangan termal pada suhu kamar T=300 o K ; VT = 26 mV

3 Karakteristik dioda penyearah

4 Jika diberi tegangan maju (forward bias), dimana tegangan sisi P lebih besar dari sisi N, elektron dengan mudah dapat mengalir dari sisi N mengisi kekosongan elektron (hole) di sisi P. Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown , dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi tegangan diatas tegangan cut-in/offset (V) baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena  adanya dinding deplesi (deplesion layer).

5 Resistansi Statik Dioda
Resistansi statistik Rf pada suatu titik kerja tertentu, didefinisikan sebagai tegangan dibagi arus dioda.

6 2. Resistansi dinamik (dRf).
Harga resistansi dinamik ini tidak konstan, tetap tergantung pada titik kerja

7 Konduktansi dinamik dioda :
Untuk I >> IO maka

8 Resistansi dinamik dan statis dioda

9 Resistansi statik dioda :

10 Resistansi dinamik dioda :

11 Kapasitansi Dioda dimana : ε : permitivitas
A : luas penampang p-n juntion W : lebar daerah transisi/deplesi

12 Kapasitansi Difusi (CD) sebesar
Ʈ = life time rata-rata pembawa muatan

13 Model dioda P-N Gambar Kapasitansi dioda a) Forward bias b) Reverse Bias

14 Model Sinyal Kecil Dioda
VD = tegangan DC vd(t) = sinyal yang berubah terhadap waktu, ditumpangkan pada tegangan DC

15 Pada saat vd(t) = 0, tegangan dioda = VD dan dioda akan mengalirkan arus dc (ID) sebesar
dengan asumsi ID >> IO pada arah maju

16 Bila sinyal vd(t) ada, maka tegangan total sesaat :
VD(t) = VD + vd(t)

17 Arus dioda sesaat :

18 Bila amplitudo sinyal vd(t) dijaga agar tetap stabil, sehingga :
Persamaan diatas dapat diuraikan dalam suatu deret dan didapatkan rumus pendekatan

19 pendekatan sinyal kecil

20 Hambatan sinyal kecil dioda.
Nilai rd ini merupakan harga kualitas yang menghubungkan ID dan VD

21 Dioda Zener Dioda Zener dirancang untuk dapat digunakan bekerja di daerah breakdown (pada saat dioda dicatu mundur)

22 a. Pelipatan Avalans. Pada saat dioda diberi tegangan balik, pembawa muatan yang ditimbulkan energi panas menurunkan halangan persambungan (junction) dan menerima energi dari potensial yang diberi pembawa tersebut, membentuk ion kristal dan memecahkan ikatan kovalen, maka timbul pasangan e- dan hole yang baru. Tiap-tiap pembawa yang baru, menghasilkan pembawa-pembawa tambahan melalui tumbukan­ tumbukan dan terlepasnya ikatan-ikatan. Proses ini sifatnya kumulatif sehingga disebut pelipatan avalans.

23 b. Kedadalan Zener Kedadalan dapat terjadi melalui perpecahan ikatan. Karena E yang cukup kuat mengakibatkan e- dapat lepas dari ikatan kovalennya. Pasangan hole e- yang baru timbul memperbesar arus balik menyebabkan kepatahan zener (tidak melibatkan tumbukan pembawa-pembawa dengan ion kristal. Batas arus dioda ditentukan oleh batas disipasi daya. Tegangan harus tetap konstan meskipun terjadi perubahan arus yang ditarik dari perubahan pada catu.

24 Karakteristik dan simbol dari dioda zener
Gambar Karakteristik dan simbol dioda zener. VZK adalah nilai ambang dioda

25 VZ adalah tegangan zener/tegangan dadal yang tertentu yang dimiliki dioda zener. Merupakan tegangan jatuh pada zener bila arus nominal IZ yang diperlukan mengalir melaluinya. adalah nilai peningkatan resistansi zener yang ditentukan pada titik operasi VZ, IZ. Jika ideal maka rZ = 0

26 LED (Light Emitting Diode)
LED atau dioda pemancar cahaya pada saat di beri tegangan maju, maka e- bebas yang berkorelasi dengan hole menghasilkan energi panas yang oleh dioda diubah menjadi energi cahaya. Kelebihan LED : tahan lama, tegangan rendah (1 - 2) Volt, waktu switching cepat (orde nano detik) Dengan menggunakan unsur-unsur seperti galium, arsen dan phosfor, LED dapat dibuat untuk memancarkan warna merah, kuning dan infra red. Pada kondisi tertentu cahaya yang dipancarkan koheren, dioda ini disebut dioda laser (injection junction laser) .

27 Material yang digunakan untuk membuat LED dan warna yang dihasilkannya
gallium arsenide/phosphide (GaAsP) - merah, oranye-merah, oranye , dan kuning gallium nitride (GaN) - hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan biru gallium phosphide (GaP) - merah, kuning, dan hijau zinc selenide (ZnSe) - biru indium gallium nitride (InGaN) - hijau kebiruan dan biru indium gallium aluminium phosphide - oranye-merah, oranye, kuning, dan hijau silicon carbide (SiC) sebagai substrate - biru diamond (C) - ultraviolet silicon (Si) sebagai substrate - biru (dalam pengembangan) sapphire (Al 2 O 3 ) sebagai substrate - biru

28 Simbol

29 Dioda Photo Energi termal menghasilkan pembawa minoritas dalam dioda.
Makin tinggi suhunya, makin besar arus dioda yang terbias mundur. Energi cahaya juga dapat menghasilkan pembawa minoritas. Dioda photo dibuat dengan menggunakan jendela kecil untuk membuka persambungan pada dioda photo yang terbias reverse sehingga menghasilkan pasangan hole-elektron dalam lapisan pengosongan. Makin kuat cahaya, makin banyak jumlah pembawa yang dihasilkan dan makin besar arus reverse (mundur) dioda. Dioda photo digunakan sebagai detektor cahaya.

30 Simbol

31 Dioda Varactor Kapasitansi peralihan dioda akan berkurang bila tegangan mundur bertambah. Dioda silikon yang memanfaatkan efek kapasitansi yang berubah-ubah ini disebut varactor. Dioda ini dapat difungsikan sebagai pengganti kapasitor variabel mekanik. Besarnya kapasitasinya tergantung pad lebar daerah deplesinya yaitu :

32 Karakteristik kapasitansi dioda varactor

33 Simbol

34 Dioda Schottky Dioda Schottky menggunakan logam emas, perak atau platina pada salah satu sisi persambungannya dioda dan silikon yang di-dop (biasanya tipe-n) pada sisi lain. Dioda ini dipakai pada rangkaian osilator frekuensi tinggi, sebagai switch frekuensi tinggi

35 Simbol