Dioda adalah satu komponen elekronika yang sangat penting. Hampir setiap rangkaian elektronik bisa ditemukan dioda yang terdapat berbagai konfigurasi dengan komponen lain. Ada banyak jenis dioda, namun kali ini kita akan bahasa cara kerja dioda secara umum misalnya dioda penyearah atau dioda zener. Jika kamu belum memahami fungsi dioda dan jenis-jenisnya, silakan baca artikel ini.
Dioda adalah komponen semikonduktor yang memiliki dua elektroda (anoda dan katoda) dan memungkinkan arus listrik mengalir hanya ke satu arah saja. Ini disebabkan oleh sifat dioda yang menghantarkan arus listrik dalam satu arah (arah maju) dan menghambat arus dalam arah sebaliknya (arah mundur).
Berikut Mari Mengenal Konstruksi Dan Cara Kerja Dioda
Konstruksi Dioda
Sebelum kita membahas cara kerja dioda kita perlu mengenal konstruksinya terlebih dahulu (setidaknya)secara mendasar supaya bisa memahaminya secara lebih baik.
Konstruksi dioda umumnya menggunakan dua jenis semikonduktor yang berbeda, yaitu n-type (negatif) dan p-type (positif), yang disatukan untuk membentuk struktur p-n junction. Berikut secara umum pada konstruksi dioda:
Pemilihan bahan
Sebuah dioda biasanya terbuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau germanium. Bahan ini dipilih karena sifat semikonduktornya yang memungkinkan untuk pengaturan arus.
Pembuatan n-type dan p-type:
Pembuatan daerah n-type melibatkan doping dengan elemen pengotor seperti fosfor untuk menciptakan elektron berlebih. Dan pembuatan daerah p-type dengan elemen pengotor seperti boron untuk menciptakan lubang (kekurangan elektron).
Penempelan Elektroda:
Elektroda (anoda dan katoda) ditempatkan pada kedua ujung dioda, biasanya terhubung ke daerah p-type, sedangkan elektroda katoda terhubung ke daerah n-type.
Penyatuan n-type dan p-type:
Daerah n-type dan p-type disatukan untuk membentuk p-n junction. Proses ini menciptakan lapisan deplesi di sekitar junction.
Penyambungan Dioda:
Proses ini melibatkan penempelan dioda pada kapsul atau perangkat semikonduktor yang sesuai. Kapsul ini berfungsi sebagai pelindung dan penyambung dioda ke dalam suatu rangkaian elektronik.
Pengenalan Semikonduktor
Semikonduktor adalah jenis material yang memiliki sifat listrik di antara sifat konduktor (seperti logam) dan isolator (seperti kayu). Sifat ini membuat semikonduktor sangat penting dalam teknologi semikonduktor dan elektronika modern. Berikut beberapa hal penting unuk diketahu dari semikonduktor :
- Semikonduktor memiliki konduktivitas listrik yang lebih rendah daripada logam tetapi lebih tinggi daripada isolator. Konduktivitas dapat diubah dengan mengendalikan konsentrasi pembawa muatan.
- Pembawa muatan dalam semikonduktor dapat berupa elektron (negatif) atau lubang (positif). Elektron berperan sebagai pembawa muatan dalam semikonduktor tipe n, sedangkan lubang berperan dalam semikonduktor tipe p.
Doping: - Untuk meningkatkan konduktivitas, semikonduktor dapat didoping dengan menambahkan sejumlah kecil atom pengotor. Doping n-type melibatkan penambahan atom yang memberikan elektron ekstra, sementara doping tipe p melibatkan penambahan atom yang menciptakan lubang.
- Konduktivitas semikonduktor dipengaruhi oleh suhu. Pada umumnya, semikonduktor menjadi lebih konduktif saat suhu meningkat.
- Junction p-n semikonduktor adalah daerah di mana semikonduktor tipe p bertemu dengan semikonduktor tipe n. Junction ini membentuk dasar dari banyak perangkat semikonduktor, seperti dioda dan transistor.
- Semikonduktor digunakan dalam berbagai perangkat elektronika modern, termasuk dioda, transistor, IC (integrated circuits), dan berbagai jenis sensor.
- Material semikonduktor umumnya terdiri dari elemen seperti silikon (Si) dan germanium (Ge), tetapi ada juga semikonduktor organik dan anorganik lainnya yang digunakan dalam teknologi canggih.
- Dengan sifat-sifatnya yang dapat dikontrol dan digunakan untuk mengatur aliran listrik, semikonduktor memainkan peran kunci dalam kemajuan teknologi elektronika dan komputer.
Cara Kerja Dioda
Polarisasi Maju (Forward Bias):
Ketika tegangan positif dialirkan ke anoda dan tegangan negatif pada katoda, dioda dianggap dalam kondisi maju atau terpolarisasi maju. Elektron pada daerah n-type (berlebihan elektron) didorong menuju daerah p-type (berlebihan lubang), dan sebaliknya. Elektron yang bergerak dari daerah n-type menuju daerah p-type akan mengisi lubang dan menciptakan arus listrik.
Polarisasi Mundur (Reverse Bias):
Jika polaritas tegangan dibalik, artinya tegangan positif dialirkan ke katoda dan tegangan negatif pada anoda maka dioda dianggap terpolarisasi mundur. Medan listrik yang dihasilkan oleh tegangan mundur akan mencegah elektron bergerak dari daerah p-type ke daerah n-type, dan sebaliknya. Ini menciptakan lapisan deplesi di sekitar junction (daerah antara n-type dan p-type) yang menghambat arus listrik.
Arus Mundur (Arus Bocor):
Meskipun dioda menghambat arus saat terpolarisasi mundur, tapi ada sedikit arus yang dapat mengalir melalui dioda. Arus ini disebut arus bocor atau arus mundur. Arus bocor terjadi karena beberapa pembawa muatan (elektron atau lubang) dapat melewati junction meskipun dengan kesulitan.
Jadi, dioda memungkinkan arus mengalir dalam satu arah (majulah) saat terpolarisasi maju dan menghambat arus saat terpolarisasi mundur.
Memahami Junction Dan Deplesi Pada Dioda
Junction
Junction dalam konteks dioda mengacu pada daerah di mana dua tipe semikonduktor yang berbeda bertemu. Dalam dioda p-n (dioda semikonduktor), ada dua tipe semikonduktor yang digunakan: n-type (negatif) dan p-type (positif).
- n-type (Negatif): Daerah ini mengandung donor yang memberikan elektron bebas. Ini menciptakan berlebihan elektron yang dapat bergerak.
- p-type (Positif): Daerah ini mengandung akseptor yang menciptakan lubang di mana elektron dapat bergerak.
Jika Kamu menggabungkan n-type dan p-type dalam suatu struktur, maka di daerah pertemuan keduanya yaitu junction, akan terjadi proses difusi dan difusi balik. Pada saat ini, elektron dari n-type berdifusi ke daerah p-type, dan lubang dari p-type berdifusi ke daerah n-type. Di sinilah terbentuk lapisan deplesi.
Lapisan Deplesi
Ini adalah daerah di sekitar junction di mana muatan listrik berkurang (elektron berkurang di daerah n-type, dan lubang berkurang di daerah p-type). Lapisan ini memiliki karakteristik yang menghambat aliran arus saat dioda terpolarisasi mundur.
Jadi, junction dalam konteks dioda adalah daerah di mana n-type dan p-type bertemu, membentuk lapisan deplesi, dan memungkinkan dioda melakukan fungsi pengaturan arus dengan cara menghantarkan arus dalam satu arah dan menghambatnya dalam arah sebaliknya.
Kesimpulan
Dioda adalah komponen semikonduktor dengan dua elektroda, anoda dan katoda, yang memungkinkan arus listrik mengalir hanya dalam satu arah. Ketika terpolarisasi maju, dioda menghantarkan arus; ketika terpolarisasi mundur, dioda menghambat arus dengan membentuk lapisan deplesi. Aplikasi dioda termasuk pengaturan arus dalam rangkaian elektronik, penyearahan arus AC menjadi DC, deteksi sinyal radio, dan perlindungan sirkuit elektronik dari arus berlebih.
Karena karakeristik dan ara kerja dioda yang demikian maka dioda sangat penting dalam rangkaian elektronik untuk mengatur arus dan penyearahan (mengubah arus AC menjadi arus DC).©