Dioda
(Elektronika Dasar)
Dioda
Sebagai Penyearah Arus (Rectifier)
Berdasarkan sifat-sifat dioda , maka dioda dapat
dimanfaatkan sebagai alat penyearah arus bolak-balik (rectifier).
Ada dua macam penyearah yang dikenal, yaitu :
1.
Penyearah Setenga h Gelombang (Half-Wave Rectifier),
2.
Penyearah
Gelombang Penuh (Full-Wave Rectifier).
Penyearah
Setengah Gelombang
Rangkaian dasar penyearah
setengah gelombang diperlihatkan pada gambar 1.11. dimana sisi primer
transformator tersambung dengan sumber bolak-balik (ac) sedangkan sisi sekunder
dihubungkan seri dengan sebuah dioda dan tahanan beban (RL).
Jika saklar S ditutup, maka
saat t1 – t2 keadaan di titik A misal berpolaritas positip, maka pada setengah periode ini dioda ada dalam kondisi
menghantar sehingga arus IRL mengalir. Arus tersebut akan melewati tahanan RL
sehingga antara titik C dan D terbangkit tegangan yang sebanding dengan
besarnya arus yang mengalir.
Pada
saat t 2 – t3 titik B sedang dalam polaritas negatip dan dioda dalam kondisi
menghambat, sehingga RL dialiri arus
reverse yang relatip kecil dan sering diabaikan. Jika titik A kembali positip pada saat t 3 – t4, maka proses serupa akan terulang
sehingga pada RL akan terdapat pulsa positip saja.
Proses
perubahan tegangan bolak-balik menjadi pulsa searah ini disebut penyearahan dan
dikarenakan hanya setengah periode saja yang dapat dimanfaatkan, maka penyearah
seperti ini dikenal sebagai Penyearah
Setengah Gelombang. Guna menghitung
besar harga rata-rata signal yang disearahkan dapat digunakan rumus pendekatan
sebagai berikut
Dimana : Um
= harga maksimum tegangan ac
Udc
= harga rata-rata tegangan dc
Penyearah Gelombang Penuh
 |
Ada dua macam penyearah gelombang penuh, yaitu sistem Titik -Tengah (centre-tap) dan Sistem Jembatan (bridge). Penyearah sistem titik-tengah menggunakan transformator centre-tap, dimana jumlah lilitan antara titik AC sama dengan jumlah lilitan pada titik CB.
Ujung A dihubungkan pada dioda D1 dan ujung B pada dioda D2. Ujung lain dari dioda ini dihubungkan pada t itik yang sama dari ujung tahanan RL di titik X dan ujung titik Y disambungkan ke titik tengah transformator C. Kerja penyearah ini dapat dilihat pada gambar 1.14. dimana kurva a1 dan a2 menunjukkan tegangan yang masuk pada dioda D1 dan D2 yang selalu berlawanan phasa dan sama besarnya
Pada saat t 1 – t2 ujung A sedang berpolaritas positip,
sedangkan ujung B negatip sehingga pada sat ini dioda D1 yang sedang menghantar (kurva b1 saat t 1 –
t2), sedangkan D2 tidak menghantar (kurva b2 saat t1-t2). Pada saat t 2 - t3
ujung A berpolaritas negatip sedang ujung B positip sehingga pada saat ini
dioda D2 yang menghantar (kurva b2 saat t 2 - t3) sedang D1 tidak menghantar
(kurva b1 saat t2 – t3).
Dengan demikian kedua dioda tersebut secara bergantian
setiap setengah periode dan tahanan RL
sertiap saat selalu dilewati arus (kuva c) yang berbentuk pulsa positip.
Dikarenakan satu gelombang penuh tegangan bolak-balik telah dimanfaatkan, maka
rangkaian ini dinamakan penyearah gelombang penuh. Kelebihan penyearah
gelombang penuh dari penyearah setengah gelombang adalah menghasilkan tegangan
rata-rata (Udc) duakali lipat atau dituliskan sebagai berikut
Untuk penyearah gelombang
penuh Sistem Jembatan diperlukan
empat buah dioda yang dipasang sedemikian rupa
seperti diperlihatkan pada gambar. Ketika titik A sedang positip, dioda D1 dan
D2 berada dalam kondisi menghantar, sedang dioda D3 dan D4 tidak menghantar.
Guna memudahkan anda
mengetahui bagaimana sistem ini bekerja, maka ikuti gambar 1.16., dimana ketika
titik A sedang negatip, dioda yang menghantar adalah dioda D3 dan D4 ,sedang D1
dan D2 tidak menghantar.
Dengan demikian pada setiap
setengah periode tegangan bolak-balik ada dua buah dioda yang bekerja secara
serempak sedangkan dua buah lainnya tidak bekerja. Adapun hasil penyearahan
dari sistem ini adalah mirip dengan sistem Titik-Tengah.
Dioda
sebagai pelipat tegangan (Voltage Multiplier)
Guna melipat tegangan dari suatu sumber tegangan searah ,
maka dapat dibuat rangkaian pelipat yang dasarnya adalah merupakan rangkaian
penyearah tegangan. Besar tegangan yang dilipatkan dapat diatur mulai dari
duakali lipat, tigakali lipat atau seterusnya. Sebagai contoh jika anda
menghendaki kelipatan dua dari tegangan output suatu penyearah sebagai berikut
:
Jika diketahui
tegangan efektiv (rms) suatu sumber ac adalah 4,5 volt, maka tegangan maksimum
(Um) adalah 4,5 x ? 2 = 6,3 volt. Jika tegangan tersebut dilewatkan pada
rangkaian pelipat dua, maka tegangan output yang dihasilkan adalah Uo = 2 x 6,3
volt = ? 12,6 volt.
Rangkaian pelipat dua disebut Doubler, pelipat tiga
disebut Tripler dan pelipat empat
disebut Quadrupler atau secara umum pelipat ini disebut sebagai Multiplier .
Pelipat Dua (Doubler)
Ada dua macam rangkaian pelipat
dua ini, yaitu untuk setengah gelombang dan gelombang penuh. Rangkaian doubler
setengah gelombang seperti terlihat pada gambar 1.17. dan rangkaian ini dikenal
sebagai Rangkaian Villard atau Cascade.
Prinsip Kerja Doubler setengah gelombang
Ketika setengah perioda tegangan trafo sisi sekunder sedang
positip, maka dioda D1 menghantar sedangkan dioda D2
–off. Kapasitor C1 mengisi muatan
hingga mencapai tegangan maksimumnya (Um). Secara ideal D 1 terhubung singkat
selama setengah periode tersebut dan tegangan input mengisi kapasitor C1 hingga
Um dengan polaritas seperti pada gambar 1.18.(a). Pada setengah perioda
berikutnya sedang negatip, dioda D1 off dan dioda D2 menghantar dan C2 mengisi
muatannya.
Pada saat D2 terhubung singkat selama setengah perioda
negatip dan D1 membuka kembali, kita dapat menjumlahkan tegangan yang ada pada
jaringan sehingga akan ditemukan bahwa Uc2 = 2 Um. Jika paralel dengan
kapasitor C2 tidak dibebani, maka kedua kapasitor tersebut akan tetap
bermuatan, yaitu Uc1 = Um dan Uc2 = 2
Um. Jika output doubler ini dihubungkan
dengan sebuah beban, misalnya resistor, maka tegangan Uc2 akan turun selama
setengah perioda positip dan kapasitor tersebut
akan mengisi kembali hingga 2 Um pada setengah periode negatipnya.
Rangkaian doubler gelombang penuh (a) yang dikenal dengan
nama Rangkaian Delon dan Rangkaian Multiplier (b).
 |
Dioda
Zener
 |
Dioda zener adalah merupakan dioda
yang terbuat dari bahan silikon dan dikenal sebagai Voltage Regulation Diode
yang bekerja pada daerah reverse bias (kuadran III) di daerah breakdownnya.
Kemampuan dioda zener berkisar mulai 2,4 volt sampai 200 volt dengan disipasi
daya ¼ sampai 500 W.
Rangkaian ekuivalen dioda zener merupakan suatu hambatan
dinamis yang bernilai relatip kecil dan seri dengan sebuah batere searah yang
besarnya sebanding dengan potensial zener tersebut.
Karakteristik dioda
zener
Gambar memperlihatkan
karakteristik listrik dioda zener yang miripdengan karakteristik dioda pada umumnya.
Notasi Uz adalah tegangan reverse dioda, dimana terjadi patahan
(breakdown). Jika tegangan sumber yang
dib erikan pada zener lebih kecil dari Uz, maka tahanan dioda zener sekitar 1
Mega ohm bahkan lebih, sedangkan jika tegangan sumber sedikit diatas Uz, arus
reverse akan naik dengan cepat.
Dari karakteristik
terlihat bahwa setelah terjadi tegangan patahan, arus naik sedemikian rupa sedangkan tegangan zener Uz
akan tetap tidak berubah. Kenaikan arus zener ini mempunyai batas maksimal yang
diberi notasi Iz max. dan jika terlampaui akan mengakibatkan kerusakan. Oleh
karena itu dalam prakteknya dioda zener selalu dipasang serikan dengan sebuah
resistor
Zener
sebagai penstabil tegangan
Dikarenakan karakteristiknya, maka zener dioda banyak digunakan sebagai
penstabil tegangan searah. Untuk penstabil seperti yang diperlihatkan pada gambar 1.24, kita dapat
memperoleh enam tegangan yang stabildan berbeda-beda, yaitu Uz1 s/d Uz3
kemudian variasi Uz1+Uz2, Uz2+Uz3 dan (Uz1+Uz2+Uz3). Syarat yang perlu diperhatikan dalam
penggunaan rangkaian ini adalah arus
yang melewati ketiga zener tidak boleh lebih rendah dari Iz minimum dan tidak
boleh melewati Iz maksimum.
Dioda Emisi
Cahaya (LED)
 |
Bahan dasar yang digunakan
untuk pembuatan LED adalah Galium Arsenida(GaAs) atau Galium Arsenida Phospida
(GaAsP) atau juga Galium Phospida (GaP) yang dapat memancarkan cahaya dengan
warna yang berbeda. Bahan GaS
memancarkan warna infra-merah, Bahan GaAsP warna merah atau kuning sedangkan
bahan GaP dengan warna merah atau hijau
Batasan kemampuan LED
LED mempunyai batas kemampuan arus maupun tegangan yang
dibedakan berdasarkan warna seperti diperlihatkan pada tabel 3 berikut.
 |
Penggunaan LED
Penggunaan LED dalam rangkaian elektronik dibagi dalam tiga
kategori umum, yaitu :
a.
Sebagai lampu indicator,
b.
Untuk transmisi signal cahaya yang dimodulasikan
dalam suatu jarak tertentu,
c.
Sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang
masing-masing terisolir secara total.
Jika LED digunakan sebagai
indicator cahaya dalam suatu rangkaian arus bolak-balik, biasanya dihubungkan
parallel dengan sebuah dioda penyearah secara terbalik (anti-parallel) seperti
terlihat pada gambar
Photo Dioda
Secara umum dioda -cahaya ini mirip dengan PN-Junction,
perbedaannya terletak pada persambungan yang diberi celah agar cahaya dapat
masuk padanya. Konstruksi simbol dan
bentuk fisiknya dapat dilihat pada gambar
Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya
arus bocor saja yang melewatinya. Dalam keadaan gelap, arus yang mengalir
sekitar 10 A untuk dioda cahaya dengan
bahan dasar germanium dan 1A untuk bahan silikon.
Kuat cahaya dan temperature keliling dapat menaikkan arus
bocor tersebut karena dapat mengubah nilai resistansinya dimana semakin kuat
cahaya yang menyinari semakin kecil nilai resistansi dioda cahaya tersebut.
Penggunaan dioda cahaya diantaranya adalah sebagai sensor
dalam pembacaan pita data berlubang (Punch Tape), dimana pita berlubang
tersebut terletak diantara sumber cahaya dan dioda cahaya. Jika setiap lubang
pita itu melewati celah antara tadi, maka cahaya yang memasuki lubang tersebut
akan diterima oleh dioda cahaya dan diubah dalam bentuk signal listrik.
Sedangkan penggunaan lainnya adalah dalam
alat pengukur kuat cahaya (LuxMeter), dimana dalam keadaan gelap
resistansi dioda cahaya ini tinggi, sedangkan jika disinari cahaya resistansinya
akan berubah rendah. Dioda cahaya
ini banyak juga digunakan sebagai sensor sistem pengaman (security), misal
dalam penggunaan alarm
Tidak ada komentar:
Posting Komentar