A. Garis Beban dan Titik Operasi Dioda
Jika suatu rangkaian dioda yang seri dengan suatu hambatan pembatas (R) dan sumber tegangan (VDD), dianalisa, maka akan didapat persamaan sebagai berikut:
liat gambar di sini (http://www.unhalu.ac.id/staff/firdaus/wp-content/uploads/2009/08/loadline.jpg)
Jika tegangan input dan hambatan pembatas diketahui, maka hanya tegangan dan arus dioda yang tidak diketahui. Persamaan ini menyatakan hubungan yang linear antara tegangan dan arus.
Pada saat Vd sama dengan nol, maka
Titik ini disebut dengan titik jenuh (saturation point) yang terletak pada sumbu tegak arus. Sementara itu, jika Vd sama dengan Vin, maka
Titik ini disebut dengan titik putus (cut off point) yang terletak pada sumbu mendatar. Jika kedua titik ini dihubungkan, atau dengan mengukur titik-titik lain, akan didapatkan sebuah garis yang khas, disebut garis beban (load line).
Apabila grafik garis beban dioda digambarkan pada grafik dioda, maka akan didapatkan grafik seperti pada Gambar 1. Kedua grafik itu memiliki sebuah titik potong, yang disebut dengan titik operasi (operating point), yang menyatakan arus dan tegangan dioda sesuai dengan tegangan input dan tahanannya.
Gambar 1. Load Line dan Operating Point
B. Model Dioda
Dioda dalam prakteknya, seringkali didekati dengan menggunakan pendekatan atau model. Sudah barang tentu, model ini tetap berdasarkan kepada representasi matematika dan grafik dari karakteristik V-I dari dioda itu sendiri. Penyederhanaan model ini, hanya ingin memberikan gambaran global dari cara kerja dioda, namun belum merepresentasikan detil-detil penting dari dioda itu sendiri. Terdapat beberapa model pendekatan dioda, yaitu: Model Dioda Ideal, Model Dioda Offset dan Model Dioda Real. Model Dioda Ideal memiliki karakteristik V-I seperti pada Gambar 2 (a). Pada model ini, suatu dioda berlaku sebagai konduktor yang sempurna (bertegangan nol) bila diberi forward biased dan berlaku sebagai isolatif yang sempurna (berarus nol) bila diberi reverse biased. Dalam istilah rangkaian, dioda berlaku seperti saklar (swithc), bila diberi forward biased ia bertindak sebagai saklar tertutup (ON), dan bertindak seperti saklar terbuka (OFF) bila diberi reverse biased. Model ini sangat ekstrim, sehingga untuk kondisi-kondisi tertentu, diperlukan model yang lebih baik lagi.
Sesungguhnya, diperlukan tegangan offset sekitar 0,7 volt sebelum dioda Silikion menjadi konduktor dengan baik. Gambar 2(b). memperlihatkan karakteristik V-I dioda, dimana tidak ada arus mengalir sampat tegangan dioda mencapai 0,7 volt. Pada titik ini dioda mulai konduksi. Jadi, dioda dianggap seperti sebuah switch yang disarikan dengan sebuah baterai 0.7 volt. Jika tegangan sumber lebih besar dari 0.7 volt, switch menutup dan tegangan dioda adalah 0.7 volt. Namun, jika tegangan sumber kurang dari 0.7 volt maka switch membuka.
Pada model ketiga ini, tahanan dalam dioda, Rf, diperhitungkan. Gambar 2(c)., menunjukkan model dioda real ini. Sehingga, pada saat konduksi, arus menghasilkan tegangan pada Rf, dimana semakin besar arus, semakin besar pula tegangan tersebut. Rangkain ekivalen pada model real dioda ini, adalah seperti sebuah saklar yang diseri dengan baterai 0.7 volt dan tahanan Rf.
Gambar 2. Model Dioda
Untuk kebanyakan hal praktis, Model Dioda offset seringkali dipergunakan. Namun, jika diperlukan analisa yang lebih mendalam, Model Dioda Real akan dipakai, sehigga akan didapatkan analisa yang lebih akurat.
dioda
Dioda adalah merupakan jenis komponen pasif. Dioda memiliki dua kaki/kutub yaitu kaki anoda dan kaki katoda . Dioda terbuat dari bahan semi konduktor tipe P dan semi konduktor tipe N yang di sambungkan.
Semi konduktor tipe P berfungsi sebagai Anoda dan semi konduktor tipe N berfungsi sebagai katoda. Pada daerah sambungan 2 jenis semi konduktor yang berlawanan ini akan muncul daerah deplesi yang akan membentuk gaya barier.Gaya barier ini dapat ditembus dengan tegangan + sebesar 0.7 volt yang dinamakan sebagai break down voltage, yaitu tegangan minimum dimana dioda akan bersifat sebagai konduktor/penghantar arus listrik.
Dioda bersifat menghantarkan arus listrik hanya pada satu arah saja, yaitu jika kutub anoda kita hubungkan pada tegangan + dan kutub katoda kita hubungkan dengan tegangan - (kita beri bias maju dengan tegangan yang lebih besar dari 0.7 volt) maka akan mengalir arus listrik dari anoda ke katoda (bersifat konduktor). Jika polaritasnya kita balik (kita beri bias mundur) maka arus yang mengalir hampir nol atau dioda akan bersifat sebagai isulator.
Karena sifat dioda yang bekerja sebagai konduktor jika kita beri bias maju dan bekerja sebagai isulator pada bias mundur, maka dioda sering digunakan sebagai penyearah (rectifier) arus bolak-balik. Contoh penggunaannya adalah pada rangkaian adaptor, DC power supply (Catu Daya DC) dsb.
Simbol dioda adalah:
Menurut bahan semi konduktor yang digunakan dalam pembuatannya, dioda ada 2 jenis yaitu :
1. Dioda silikon: Dibuat dari bahan silikon.
2. Dioda germanium: Dibuat dari bahan germanium.
Jenis-jenis dioda dan penggunaannya :
- Dioda silikon: Banyak digunakan pada peralatan catu daya sebagai penyearah arus, pengaman tegangan kejut dsb. Contoh : 1N4001, 1N4007, 1N5404 dsb.
- Dioda zener: Digunakan untuk membatasi/mengatur tegangan. Contoh : zener 6.2 volt, zener 3.2 volt dsb.
- Dioda Bridge: 4 buah dioda yang dirangkai menjadi rangkaian jembatan/bridge. Banyak digunakan pada rangkaian catu daya sebagai penyearah gelombang penuh (full wave rectifier). Contoh : B40C800, kiprox pada kendaraan bermotor dsb.
Dalam pemasangannya dioda harus terpasang dengan benar, tidak boleh terbalik. Secara fisik kaki katoda ( K ) adalah kaki yang dekat dengan tanda gelang yang terdapat pada body-nya. Untuk mengetahui sebuah dioda masih bagus atau sudah rusak adalah dengan menggunakan AVO Meter. Posisikan pada Ohm meter, kasih bias maju (tap AVO + terhubung ke katoda dan - ke anoda) --> harus tersambung (jarum bergerak), kasih bias mundur --> harus tidak tersambung (jarum tidak bergerak). 'Jika dan hanya jika' ke-dua kriteria tsb. terpenuhi semua maka dioda tsb. masih bagus, selain itu berarti rusak (putus/bocor).
Jenis dioda yang lainnya lagi adalah LED (Light Emitting Dioda) yaitu jenis dioda yang dapat meng-emisikan (memancarkan) cahaya. Cahaya yang dikeluarkan bisa cahaya tampak (merah, kuning, hijau, biru, putih dsb.) ataupun infra merah. Untuk LED cahaya tampak biasa digunakan sebagai lampu indikator pada peralatan-peralatan elektronik atau lampu2 display,7 segment dsb., sedangkan LED infra merah biasa digunakan pada rangkaian remote control televisi, VCD/DVD player, mouse dsb. LED memiliki kelebihan yaitu konsumsi arus yang rendah (sekitar 50 mA) dan usia/life time yang panjang jika digunakan pada tegangan kerja yang sesuai (sekitar 1.5 - 3 volt DC) sehingga cocok digunakan dalam banyak penerapan. Jika tegangan yang diberikan melebihi 3 volt, LED akan berumur pendek dan bahkan bisa langsung rusak.
