Dioda

Dioda

Foto dari dioda semikonduktor

Simbol

Tipe Komponen aktif

Kategori Semikonduktor (dioda kristal)

Tabung hampa (dioda termionik)

Penemu Frederick Guthrie (1873) (dioda termionik)

Karl Ferdinand Braun (1874) (dioda kristal)

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 1

Berbagai dioda semikonduktor, bawah adalah penyearah jembatan

Struktur dari dioda tabung hampa

Dalam elektronika, dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (dioda termionik

mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua elektroda

aktif dimana isyarat dapat mengalir, dan kebanyakan dioda digunakan karena

karakteristik satu arah yang dimilikinya. Dioda varikap (Variable

Capacitor/kondensator variabel) digunakan sebagai kondensator terkendali

tegangan.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 2

Kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis dioda seringkali disebut karakteristik

menyearahkan. Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan aliran

arus listrik dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus

dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Karenanya, dioda dapat

dianggap sebagai versi elektronik dari katup.

Dioda sebenarnya tidak menunjukkan kesearahan hidup-mati yang sempurna, dioda

mempunyai karakteristik listrik taklinier yang kompleks yang bergantung pada

teknologi yang digunakan. Dioda juga mempunyai fungsi yang mana tidak ditujukan

untuk penggunaan penyearahan.

Awal mula dari dioda adalah peranti kristal Cat's Whisker dan tabung hampa (juga

disebut katup termionik). Saat ini dioda yang paling umum dibuat dari bahan

semikonduktor seperti silikon atau germanium.

Sejarah

Walaupun dioda kristal (semikonduktor) dipopulerkan sebelum dioda termionik, dioda

termionik dan kristal dikembangkan secara terpisah pada waktu yang bersamaan.

Prinsip kerja dari dioda termionik ditemukan oleh Frederick Guthrie pada tahun 1873

Sedangkan prinsip kerja dioda kristal ditemukan pada tahun 1874 oleh peneliti

Jerman, Karl Ferdinand Braun

Pada waktu penemuan, peranti seperti ini dikenal sebagai penyearah. Pada tahun

1919, William Henry Eccles memperkenalkan istilah dioda yang berasal dari di

berarti dua, dan ode berarti "jalur".

Prinsip kerjaPrinsip dioda termionik ditemukan kembali oleh Thomas Edison pada 13 Februari

1880 dan dia diberi hak paten pada tahun 1883 (U.S. Patent 307031), namun tidak

dikembangkan lebih lanjut. Braun mematenkan penyearah kristal pada tahun 1899.

Penemuan Braun dikembangkan lebih lanjut oleh Jagdish Chandra Bose menjadi

sebuah peranti berguna untuk detektor radio.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 3

Dioda adalah komponen semiconductor yang paling sederhana, ia terdiri atas dua (2)

elektroda yaitu katoda dan anoda.

Ujung badan dioda biasanya diberi bertanda, berupa gelang atau berupa titik, yang

menandakan letak katoda.

Dioda hanya bisa dialiri arus DC searah saja, pada arah sebaliknya arus DC tidak

akan mengalir. Apabila dioda silicon dialiri arus AC ialah arus listrik dari PLN, maka

yang mengalir hanya satu arah saja sehingga arus output dioda berupa arus DC.

Bila anoda diberi potensial positif dan katoda negatif, dikatakan dioda diberi forward

bias dan bila sebaliknya, dikatakan dioda diberi reverse bias. Pada forward bias,

perbedaan voltage antara katoda dan anoda disebut threshold voltage atau knee

voltage. Besar voltage ini tergantung dari jenis diodanya, bisa 0.2V, 0.6V dan

sebagainya.

Bila dioda diberi reverse bias (yang beda voltagenya tergantung dari tegangan catu)

tegangan tersebut disebut tegangan terbalik. Tegangan terbalik ini tidak boleh

melampaui harga tertentu, harga ini disebut breakdown voltage, misalnya dioda type

1N4001 sebasar 50V.

Dioda jenis germanium misalnya type 1N4148 atau 1N60 bila diberikan forward bias

dapat meneruskan getaran frekuensi radio dan bila forward bias dihilangkan, akan

memblok getaran frekuensi radio tersebut. Adanya sifat ini, dioda jenis tersebut

digunakan untuk switch.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 4

Dioda termionik

Simbol untuk dioda tabung hampa pemanasan tak langsung, dari atas kebawah

adalah anoda, katoda dan filamen pemanas

Dioda termionik adalah sebuah peranti katup termionik yang merupakan susunan

elektroda-elektroda di ruang hampa dalam sampul gelas. Dioda termionik pertama

bentuknya sangat mirip dengan bola lampu pijar.

Dalam dioda katup termionik, arus yang melalui filamen pemanas secara tidak

langsung memanaskan katoda (Beberapa dioda menggunakan pemanasan

langsung, dimana filamen wolfram berlaku sebagai pemanas dan juga sebagai

katoda), elektroda internal lainnya dilapisi dengan campuran barium dan strontium

oksida, yang merupakan oksida dari logam alkalin tanah. Substansi tersebut dipilih

karena memiliki fungsi kerja yang kecil. Bahan yang dihasilkan menimbulkan

pancaran termionik elektron ke ruang hampa. Dalam operasi maju, elektroda logam

disebelah yang disebut anoda diberi muatan positif jadi secara elektrostatik menarik

elektron yang terpancar.

Walaupun begitu, elektron tidak dapat dipancarkan dengan mudah dari permukaan

anoda yang tidak terpanasi ketika polaritas tegangan dibalik. Karenanya, aliran

terbalik apapun dapat diabaikan.

Dalam sebagian besar abad ke-20, dioda katup termionik digunakan dalam

penggunaan isyarat analog, dan sebagai penyearah pada pemacu daya. Saat ini,

dioda katup hanya digunakan pada penggunaan khusus seperti penguat gitar listrik

serta peralatan tegangan dan daya tinggi.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 5

Dioda semikonduktorPecahan besar dioda saat ini berdasarkan pada pertemuan p-n semikonduktor. Pada

dioda p-n, arus mengalir dari sisi tipe-p (anoda) menuju sisi tipe-n (katoda), tetapi

tidak mengalir dalam arah sebaliknya.

Tipe lain dari dioda semikonduktor adalah dioda Schottky yang dibentuk dari

pertemuan antara logam dan semikonduktor sebagai ganti pertemuan p-n

konvensional.

Karakteristik arus–tegangan

Karakteristik arus–tegangan dari dioda, atau kurva I–V, berhubungan dengan

perpindahan dari pembawa melalui yang dinamakan lapisan penipisan atau daerah

pemiskinan yang terdapat pada pertemuan p-n diantara semikonduktor. Ketika

pertemuan p-n dibuat, elektron pita konduksi dari daerah N menyebar ke daerah P

dimana terdapat banyak lubang yang menyebabkan elektron bergabung dan mengisi

lubang yang ada, baik lubang dan elektron bebas yang ada lenyap, meninggalkan

donor bermuatan positif pada sisi-N dan akseptor bermuatan negatif pada sisi-P.

Daerah disekitar pertemuan p-n menjadi dimiskinkan dari pembawa muatan dan

karenanya berlaku sebagai isolator.

Walaupun begitu, lebar dari daerah pemiskinan tidak dapat tumbuh tanpa batas.

Untuk setiap pasangan elektron-lubang yang bergabung, ion pengotor bermuatan

positif ditinggalkan pada daerah terkotori-n dan ion pengotor bermuatan negatif

ditinggalkan pada daerah terkotori-p. Saat penggabungan berlangsung dan lebih

banyak ion ditimbulkan, sebuah medan listrik terbentuk didalam daerah pemiskinan

yang memperlambat penggabungan dan akhirnya menghentikannya. Medan listrik ini

menghasilkan tegangan tetap dalam pertemuan.

Jenis-jenis dioda semikonduktor

Dioda Dioda zener Dioda Schottky Dioda terowongan

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 6

LED Dioda foto Varaktor SCR

Simbol berbagai jenis dioda

Kemasan dioda sejajar dengan simbolnya, pita menunjukkan sisi katoda

Beberapa jenis dioda

Ada beberapa jenis dari dioda pertemuan yang hanya menekankan perbedaan pada

aspek fisik baik ukuran geometrik, tingkat pengotoran, jenis elektroda ataupun jenis

pertemuan, atau benar-benar peranti berbeda seperti dioda Gunn, dioda laser dan

dioda MOSFET

Dioda biasa

Beroperasi seperti penjelasan di atas. Biasanya dibuat dari silikon terkotori atau yang

lebih langka dari germanium. Sebelum pengembangan dioda penyearah silikon

modern, digunakan kuprous oksida dan selenium, ini memberikan efisiensi yang

rendah dan penurunan tegangan maju yang lebih tinggi (biasanya 1.4–1.7 V tiap

pertemuan, dengan banyak pertemuan ditumpuk untuk mempertinggi ketahanan

tegangan terbalik), dan memerlukan benaman bahang yang besar (kadang-kadang

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 7

perpanjangan dari substrat logam dari dioda), jauh lebih besar dari dioda silikon

untuk rating arus yang sama.

Dioda bandangan

Dioda yang menghantar pada arah terbalik ketika panjar mundur melebihi tegangan

dadal. Secara listrik mirip dengan dioda Zener, dan kadang-kadang salah disebut

sebagai dioda Zener, padahal dioda ini menghantar dengan mekanisme yang

berbeda yaitu efek bandangan. Efek ini terjadi ketika medan listrik terbalik yang

membentangi pertemuan p-n menyebabkan gelombang ionisasi, menyebabkan arus

besar mengalir, mengingatkan pada terjadinya bandangan. Dioda bandangan

didesain untuk dadal pada tegangan terbalik tertentu tanpa menjadi rusak.

Perbedaan antara dioda bandangan (yang mempunyai tegangan dadal terbalik

diatas 6.2 V) dan dioda Zener adalah panjang kanal yang melebihi rerata jalur bebas

dari elektron, jadi ada tumbukan antara mereka. Perbedaan yang mudah dilihat

adalah keduanya mempunyai koefisien suhu yang berbeda, dioda bandangan

berkoefisien positif, sedangkan Zener berkoefisien negatif.

Dioda Cat's whisker

Ini adalah salah satu jenis dioda kontak titik. Dioda cat's whisker terdiri dari kawat

logam tipis dan tajam yang ditekankan pada kristal semikonduktor, biasanya galena

atau sepotong batu bara. Kawatnya membentuk anoda dan kristalnya membentuk

katoda. Dioda Cat's whisker juga disebut dioda kristal dan digunakan pada penerima

radio kristal.

Dioda arus tetap

Ini sebenarnya adalah sebuah JFET dengan gerbangnya disambungkan ke 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.

Esaki atau dioda terowongan

Ini mempunyai karakteristik resistansi negatif pada daerah operasinya yang

disebabkan oleh quantum tunneling, karenanya memungkinkan penguatan isyarat

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 8

dan sirkuit dwimantap sederhana. Dioda ini juga jenis yang paling tahan terhadap

radiasi radioaktif.

Dioda Gunn

Dioda ini mirip dengan dioda terowongan karena dibuat dari bahan seperti GaAs

atau InP yang mempunyai daerah resistansi negatif. Dengan penjar yang

semestinya, domain dipol terbentuk dan bergerak melalui dioda, memungkinkan

osilator gelombang mikro frekuensi tinggi dibuat.

Dioda Bridge

Untuk membuat penyearah pada power supply, di pasaran banyak terjual dioda

bridge. Dioda ini adalah dioda silicon yang dirangkai menjadi suatu bridge dan

dikemas menjadi satu kesatuan komponen. Di pasaran terjual berbagai bentuk dioda

bridge dengan berbagai macam kapasitasnya. Ukuran dioda bridge yang utama

adalah voltage dan ampere maksimumnya.

Pengubahan daya

Penyearah dibuat dari dioda, dimana dioda digunakan untuk mengubah arus bolak-

balik menjadi arus searah. Contoh yang paling banyak ditemui adalah pada

rangkaian adaptor. Pada adaptor, dioda digunakan untuk menyearahkan arus bolak-

balik menjadi arus searah. Sedangkan contoh yang lain adalah alternator otomotif,

dimana dioda mengubah AC menjadi DC dan memberikan performansi yang lebih

baik dari cincin komutator dari dinamo.

Dioda cahaya

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 9

Dioda cahaya atau lebih dikenal dengan sebutan LED (light-emitting diode) adalah

suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren

ketika diberi tegangan maju.

Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung

pada bahan semikonduktor yang dipakai, dan bisa juga ultraviolet dekat atau

inframerah dekat.

Teknologi LEDFungsi fisikal

Sebuah LED adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah dioda

normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-

dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n

junction. Pembawa-muatan - elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektroda

dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke tingkat

energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon.

Emisi cahaya

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 10

Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan oleh karena itu warnanya,

tergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk p-n junction. Sebuah

dioda normal, biasanya terbuat dari silikon atau germanium, memancarkan cahaya

tampak inframerah dekat, tetapi bahan yang digunakan untuk sebuah LED memiliki

selisih pita energi antara cahaya inframerah dekat, tampak, dan ultraungu dekat.

LED dalam aplikasi sebagai alat penerangan lampu langit-langit

Polarisasi

Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. Chip

LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila

diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang

hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah

sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang

melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED tidak akan mengeluarkan emisi

cahaya.

Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif rendah. Bila

diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik, biasanya sifat isolator searah LED

akan jebol menyebabkan arus dapat mengalir ke arah sebaliknya.

Tegangan maju

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 11

Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama dengan karakteristik dioda yang

hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun bila diberikan

tegangan yang terlalu besar, LED akan rusak walaupun tegangan yang diberikan

adalah tegangan maju. Tegangan yang diperlukan sebuah dioda untuk dapat

beroperasi adalah tegangan maju (Vf).

Sirkuit LED

Sirkuit LED dapat didesain dengan cara menyusun LED dalam posisi seri maupun

paralel. Bila disusun secara seri, maka yang perlu diperhatikan adalah jumlah

tegangan yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian tadi. Namun bila LED

diletakkan dalam keadaan paralel, maka yang perlu diperhatikan menjadi jumlah

arus yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian ini.

Menyusun LED dalam rangkaian seri akan lebih sulit karena tiap LED mempunyai

tegangan maju (Vf) yang berbeda. Perbedaan ini akan menyebabkan bila jumlah

tegangan yang diberikan oleh sumber daya listrik tidak cukup untuk membangkitkan

chip LED, maka beberapa LED akan tidak menyala. Sebaliknya, bila tegangan yang

diberikan terlalu besar akan berakibat kerusakan pada LED yang mempunyai

tegangan maju relatif rendah.

Pada umumnya, LED yang ingin disusun secara seri harus mempunyai tegangan

maju yang sama atau paling tidak tak berbeda jauh supaya rangkaian LED ini dapat

bekerja secara baik.

Substrat LED

Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dan merah dibuat dengan

gallium arsenide. Perkembagan dalam ilmu material telah memungkinkan produksi

alat dengan panjang gelombang yang lebih pendek, menghasilkan cahaya dengan

warna bervariasi.

LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang bervariasi, menghasilkan

warna sebagai berikut:

aluminium gallium arsenide (AlGaAs) - merah dan inframerah

gallium aluminium phosphide - hijau

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 12

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) - biru

diamond (C) - ultraviolet

silicon (Si) - biru (dalam pengembangan)

sapphire (Al2O3) - biru

LED biru dan putih

Sebuah GaN LED ultraviolet

LED biru pertama yang dapat mencapai keterangan komersial menggunakan

substrat galium nitrida yang ditemukan oleh Shuji Nakamura tahun 1993 sewaktu

berkarir di Nichia Corporation di Jepang. LED ini kemudian populer di penghujung

tahun 90-an. LED biru ini dapat dikombinasikan ke LED merah dan hijau yang telah

ada sebelumnya untuk menciptakan cahaya putih.

LED dengan cahaya putih sekarang ini mayoritas dibuat dengan cara melapisi

substrat galium nitrida (GaN) dengan fosfor kuning. Karena warna kuning

merangsang penerima warna merah dan hijau di mata manusia, kombinasi antara

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 13

warna kuning dari fosfor dan warna biru dari substrat akan memberikan kesan warna

putih bagi mata manusia.

LED putih juga dapat dibuat dengan cara melapisi fosfor biru, merah dan hijau di

substrat ultraviolet dekat yang lebih kurang sama dengan cara kerja lampu fluoresen.

Metode terbaru untuk menciptakan cahaya putih dari LED adalah dengan tidak

menggunakan fosfor sama sekali melainkan menggunakan substrat seng selenida

yang dapat memancarkan cahaya biru dari area aktif dan cahaya kuning dari

substrat itu sendiri.

Dioda foto

dioda foto

Dioda foto mempunyai sifat lain lagi, yang berkebalikan dengan LED ialah akan

menghasilkan arus listrik bila terkena cahaya. Besarnya arus listrik tergantung dari

besarnya cahaya yang masuk.

Dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Berbeda dengan

dioda biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik.

Cahaya yang dapat dideteksi oleh dioda foto ini mulai dari cahaya infra merah,

cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi dioda foto mulai dari

penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada

kamera serta beberapa peralatan di bidang medis dan industri.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 14

Simbol dari dioda foto

Alat yang mirip dengan Dioda foto adalah Transistor foto (Phototransistor).

Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan

kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai

sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda Foto. Hal ini

disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini di-

injeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian,

waktu respons dari Transistor-foto secara umum akan lebih lambat dari pada

Dioda-Foto.

Dioda Zener

Simbol dioda zener.

Dioda Zener adalah suatu dioda yang mempunyai sifat bahwa tegangan terbaliknya

sangat stabil, tegangan ini dinamakan tegangan zener. Di atas tegangan zener,

dioda ini akan menghantar listrik ke dua arah. Dioda ini digunakan sebagai voltage

stabilizer atau voltage regulator. Bentuk dioda ini seperti dioda biasa, perbedaan

hanya dapat dilihat dari type yang tertulis pada bodynya dan zener voltage dilihat

pada vademicum

Sebuah dioda biasanya dianggap sebagai alat yang menyalurkan listrik ke satu arah,

namun Dioda Zener dibuat sedemikian rupa sehingga arus dapat mengalir ke arah

yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan rusak"

(breakdown voltage) atau "tegangan Zener".

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 15

Dioda yang biasa tidak akan mengijinkan arus listrik untuk mengalir secara

berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di bawah tegangan rusaknya. Jika

melampaui batas tegangan rusaknya, dioda biasa akan menjadi rusak karena

kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas. Namun proses ini adalah reversibel

jika dilakukan dalam batas kemampuan. Dalam kasus pencatuan-maju (sesuai

dengan arah gambar panah), dioda ini akan memberikan tegangan jatuh (drop

voltage) sekitar 0.6 Volt yang biasa untuk dioda silikon. Tegangan jatuh ini

tergantung dari jenis dioda yang dipakai.

Sebuah dioda Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan dioda biasa, kecuali

bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tengangan rusak yang jauh dikurangi, disebut

tegangan Zener. Sebuah dioda Zener memiliki p-n junction yang memiliki doping

berat, yang memungkinkan elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi material

tipe-p ke dalam pita konduksi material tipe-n. Sebuah dioda zener yang dicatu-balik

akan menunjukan perilaku rusak yang terkontrol dan akan melewatkan arus listrik

untuk menjaga tegangan jatuh supaya tetap pada tegangan zener. Sebagai contoh,

sebuah diode zener 3.2 Volt akan menunjukan tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika

diberi catu-balik. Namun, karena arusnya tidak terbatasi, sehingga dioda zener

biasanya digunakan untuk membangkitkan tegangan referensi, atau untuk

menstabilisasi tegangan untuk aplikasi-aplikasi arus kecil.

Tegangan rusaknya dapat dikontrol secara tepat dalam proses doping. Toleransi

dalam 0.05% bisa dicapai walaupun toleransi yang paling biasa adalah 5% dan 10%.

Efek ini ditemukan oleh seorang fisikawan Amerika, Clarence Melvin Zener.

Mekanisme lainnya yang menghasilkan efek yang sama adalah efek avalanche,

seperti di dalam dioda avalanche. Kedua tipe dioda ini sebenarnya dibentuk melalui

proses yang sama dan kedua efek sebenarnya terjadi di kedua tipe dioda ini. Dalam

dioda silikon, sampai dengan 5.6 Volt, efek zener adalah efek utama dan efek ini

menunjukan koefisiensi temperatur yang negatif. Di atas 5.6 Volt, efek avalanche

menjadi efek utama dan juga menunjukan sifat koefisien temperatur positif.

Dalam dioda zener 5.6 Volt, kedua efek tersebut muncul bersamaan dan kedua

koefisien temperatur membatalkan satu sama lainnya. Sehingga, dioda 5.6 Volt

menjadi pilihan utama di aplikasi temperatur yang sensitif.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 16

Teknik-teknik manufaktur yang modern telah memungkinkan untuk membuat dioda-

dioda yang memiliki tegangan jauh lebih rendah dari 5.6 Volt dengan koefisien

temperatur yang sangat kecil. Namun dengan munculnya pemakai tegangan tinggi,

koefisien temperatur muncul dengan singkat pula. Sebuah dioda untuk 75 Volt

memiliki koefisien panas yang 10 kali lipatnya koefisien sebuah dioda 12 Volt.

Semua dioda di atas, tidak perduli berapapun tenganan rusaknya, biasanya dijual

dinamakan dioda Zener.

PemakaianDioda Zener biasanya digunakan secara luas dalam sirkuit elektronik. Fungsi

utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan. Pada saat disambungkan secara

parallel dengan sebuah sumber tegangan yang berubah-ubah yang dipasang

sehingga mencatu-balik, sebuah dioda zener akan bertingkah seperti sebuah

kortsleting (hubungan singkat) saat tegangan mencapai tegangan rusak diode

tersebut. Hasilnya, tegangan akan dibatasi sampai ke sebuah angka yang telah

diketahui sebelumnya.

Sebuah dioda zener juga digunakan seperti ini sebagai regulator tegangan shunt (shunt berarti sambungan parallel, dan regulator tegangan sebagai sebuah kelas

sirkuit yang memberikan sumber tegangan tetap.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Oky Wahyu Restuadhi ST

ELEKTRONIKA INDUSTRI 17