3 Jenis Dioda yang Berbeda

3 Jenis Dioda yang Berbeda

Mulai dari desain elektronik hingga produksi dan perbaikan, dioda banyak digunakan untuk beberapa aplikasi. Ini adalah jenis yang berbeda dan mentransfer arus listrik berdasarkan sifat dan spesifikasi dioda tertentu. Ini terutama dioda persimpangan P-N, dioda fotosensitif, dioda Zener, dioda Schottky, dioda Varactor. Dioda fotosensitif termasuk LED, Fotodioda dan sel Fotovoltaik. Beberapa di antaranya dijelaskan secara singkat di artikel ini.



1. P-N Junction Diode

Sambungan P-N adalah perangkat semikonduktor, yang dibentuk oleh bahan semikonduktor tipe-P dan tipe-N. Tipe P memiliki konsentrasi lubang yang tinggi dan tipe-N memiliki konsentrasi elektron yang tinggi. Difusi lubang adalah dari tipe-p ke tipe-n dan difusi elektron dari tipe-n ke tipe-p.


Ion donor di daerah tipe-n menjadi bermuatan positif ketika elektron bebas berpindah dari tipe-n ke tipe-p. Oleh karena itu, muatan positif dibangun di sisi-N persimpangan. Elektron bebas yang melintasi persimpangan adalah ion akseptor negatif dengan mengisi lubang, kemudian muatan negatif yang terbentuk di sisi p persimpangan ditunjukkan pada gambar.





Medan listrik yang dibentuk oleh ion positif di daerah tipe-n dan ion negatif di daerah tipe-p. Wilayah ini disebut wilayah difusi. Karena medan listrik dengan cepat menyapu pembawa bebas, maka wilayah tersebut kehabisan pembawa bebas. Potensi V bawaandengankarena Ê terbentuk di persimpangan yang ditunjukkan pada gambar.

Diagram Fungsional P-N Junction Diode:

Diagram Fungsional P-N Junction Diode

Diagram Fungsional P-N Junction Diode



Karakteristik Maju dari P-N Junction:

Ketika terminal positif baterai terhubung ke tipe-P dan terminal negatif terhubung ke tipe-N disebut bias maju persimpangan P-N ditunjukkan gambar di bawah ini.

Karakteristik Maju Persimpangan P-N

Karakteristik Maju Persimpangan P-N

Jika tegangan eksternal ini menjadi lebih besar dari nilai penghalang potensial, sekitar 0,7 volt untuk silikon dan 0,3V untuk Ge, penghalang potensial dilintasi dan arus mulai mengalir karena pergerakan elektron melintasi persimpangan dan sama untuk lubang.


Karakteristik P-N Junction Forward Bias

Karakteristik P-N Junction Forward Bias

Karakteristik Kebalikan dari P-N Junction:

Ketika tegangan positif diberikan ke bagian-n dan tegangan negatif ke bagian-p dioda, dikatakan dalam kondisi bias balik.

Sirkuit Karakteristik Pembalikan Persimpangan P-N

Sirkuit Karakteristik Pembalikan Persimpangan P-N

Ketika tegangan positif diberikan ke bagian-N dioda, elektron-elektron bergerak menuju elektroda positif dan penerapan tegangan negatif ke bagian-p membuat lubang-lubang bergerak menuju elektroda negatif. Akibatnya, elektron melintasi persimpangan untuk bergabung dengan lubang di sisi berlawanan dari persimpangan dan sebaliknya. Akibatnya, lapisan penipisan terbentuk, memiliki jalur impedansi tinggi dengan penghalang potensial tinggi.

Karakteristik P-N Junction Reverse Bias

Karakteristik P-N Junction Reverse Bias

Aplikasi P-N Junction Diode:

Dioda persimpangan P-N adalah perangkat sensitif polaritas dua terminal, dioda bekerja ketika dalam bias penerusan dan dioda tidak bekerja ketika bias balik. Karena karakteristik ini, dioda persimpangan P-N digunakan dalam banyak aplikasi seperti

  1. Penyearah di DC Sumber Daya listrik
  2. Sirkuit demodulasi
  3. Kliping dan jaringan penjepit

2. Fotodioda

Fotodioda adalah sejenis dioda yang menghasilkan arus sebanding dengan energi cahaya yang datang. Ini adalah konverter cahaya ke tegangan / arus yang menemukan aplikasi dalam sistem keamanan, konveyor, sistem switching otomatis, dll. Fotodioda mirip dengan LED dalam konstruksi tetapi sambungan p-n-nya sangat sensitif terhadap cahaya. Persimpangan p-n dapat diekspos atau dikemas dengan jendela untuk memasukkan cahaya ke dalam persimpangan P-N. Di bawah keadaan bias maju, arus mengalir dari anoda ke katoda, sedangkan dalam keadaan bias balik, arus foto mengalir ke arah sebaliknya. Dalam kebanyakan kasus, kemasan Photodiode mirip dengan LED dengan kabel anoda dan katoda yang menonjol keluar dari casing.

Foto Diode

Foto Diode

Ada dua jenis fotodioda - fotodioda PN dan PIN. Perbedaannya terletak pada performa mereka. Fotodioda PIN memiliki lapisan intrinsik, sehingga harus bias terbalik. Sebagai hasil dari bias balik, lebar daerah penipisan meningkat, dan kapasitansi sambungan p-n berkurang. Hal ini memungkinkan pembentukan lebih banyak elektron dan lubang di wilayah penipisan. Tetapi satu kelemahan dari bias balik adalah ia menghasilkan arus derau yang dapat mengurangi rasio S / N. Jadi reverse biasing hanya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan lebih tinggi bandwidth . Fotodioda PN ideal untuk aplikasi cahaya rendah karena pengoperasiannya tidak bias.

FotodiodaFotodioda bekerja dalam dua mode yaitu mode Fotovoltaik dan mode Fotokonduktif. Dalam mode fotovoltaik (juga disebut mode bias nol), arus foto dari perangkat dibatasi dan tegangan terbentuk. Fotodioda sekarang dalam keadaan bias Maju dan 'Arus gelap' mulai mengalir melintasi persimpangan p-n. Aliran arus gelap ini terjadi berlawanan dengan arah arus foto. Arus gelap muncul tanpa adanya cahaya. Arus gelap adalah arus foto yang diinduksi oleh radiasi latar ditambah arus saturasi di perangkat.

Mode Fotokonduktif terjadi ketika fotodioda bias terbalik. Sebagai akibatnya, lebar lapisan penipisan bertambah dan menyebabkan penurunan kapasitansi sambungan p-n. Ini meningkatkan waktu respons dioda. Responsivitas adalah rasio arus foto yang dihasilkan terhadap energi cahaya yang datang. Dalam mode Fotokonduktif, dioda hanya menghasilkan arus kecil yang disebut arus Saturasi atau arus balik sepanjang arahnya. Arus foto tetap sama dalam kondisi ini. Arus foto selalu proporsional dengan pendarannya. Meskipun mode Fotokonduktif lebih cepat daripada mode Fotovoltaik, gangguan elektronik dalam mode fotokonduktif lebih tinggi. Fotodioda berbasis silikon menghasilkan lebih sedikit derau daripada fotodioda berbasis germanium karena fotodioda silikon memiliki celah pita yang lebih besar.

3. Dioda Zener

zenerDioda zener adalah jenis Dioda yang memungkinkan aliran arus ke arah depan mirip dengan dioda penyearah tetapi pada saat yang sama, ia dapat mengizinkan aliran balik arus juga ketika tegangan berada di atas nilai kerusakan Zener. Ini biasanya satu hingga dua volt lebih tinggi dari voltase pengenal Zener dan dikenal sebagai voltase Zener atau titik longsor. Zener dinamai demikian setelah Clarence Zener yang menemukan sifat listrik dioda. Dioda zener menemukan aplikasi dalam pengaturan tegangan dan untuk melindungi perangkat semikonduktor dari fluktuasi tegangan. Dioda zener banyak digunakan sebagai referensi tegangan dan sebagai regulator shunt untuk mengatur tegangan melintasi rangkaian.

Dioda Zener menggunakan sambungan p-nnya dalam mode bias balik untuk memberikan Efek Zener. Selama efek Zener atau kerusakan Zener, Zener menahan tegangan mendekati nilai konstan yang dikenal sebagai tegangan Zener. Dioda konvensional juga memiliki sifat bias balik, tetapi jika tegangan prategangan balik terlampaui, dioda akan terkena arus tinggi dan akan rusak. Dioda Zener, di sisi lain, dirancang khusus untuk mengurangi tegangan tembus yang disebut tegangan Zener. Dioda Zener juga menunjukkan sifat kerusakan terkontrol dan memungkinkan arus untuk menjaga tegangan dioda Zener dekat dengan tegangan rusak. Misalnya, Zener 10 volt akan turun 10 volt di berbagai arus balik.

SIMBOL ZENERKetika dioda Zener dibiaskan terbalik, sambungan p-n-nya akan mengalami kerusakan Longsor dan Zener berjalan ke arah sebaliknya. Di bawah pengaruh medan listrik yang diterapkan, elektron kelambu akan dipercepat untuk menjatuhkan dan melepaskan elektron lainnya. Ini berakhir dengan efek Avalanche. Saat ini terjadi, perubahan kecil pada tegangan akan menghasilkan aliran arus yang besar. Kerusakan Zener tergantung pada medan listrik yang diterapkan serta ketebalan lapisan tempat tegangan diterapkan.

ZENER BREAKDOWNDioda Zener membutuhkan resistor pembatas arus secara seri untuk membatasi aliran arus melalui Zener. Biasanya arus Zener ditetapkan sebesar 5 mA. Misalnya, jika Zener 10 V digunakan dengan suplai 12 volt, 400 Ohm (Nilai dekat adalah 470 Ohm) sangat ideal untuk menjaga arus Zener sebagai 5 mA. Jika suplai 12 volt, ada 10 volt di dioda Zener dan 2 volt di resistor. Dengan 2 volt melintasi resistor 400 ohm, maka arus yang melalui resistor dan Zener akan menjadi 5 mA. Jadi, sebagai aturan, resistor 220 Ohm hingga 1K digunakan secara seri dengan Zener tergantung pada tegangan suplai. Jika arus melalui Zener tidak mencukupi, output akan tidak diatur dan kurang dari tegangan rusak nominal.

1Rumus berikut berguna untuk menentukan arus yang melalui Zener:

Zener = (VIn - V Out) / R Ohm

Nilai Resistor R harus memenuhi dua syarat.

  1. Ini harus bernilai rendah untuk memungkinkan arus yang cukup melalui Zener
  2. Nilai daya resistor harus cukup tinggi untuk melindungi Zener.

Kredit Foto:

  • Zener oleh wikimedia
  • Diagram Fungsional P-N Junction Diode oleh Kulit