8/17/2019 bab 5 dasel

1/36

Bab 5 Dioda dengan Fungsi Khusus

TUJUAN

Setelah mempelajari bab ii, anda diharapkan mampu:

• Menunjukkan bagimana dioda zener digunakan dan dengan operasin yang

parameter parameter yang berubung.

• Menyebutkan beberapa komponen optoelekronik dan mendeskripsikan

bagaimana masing masing bekerja.• Menyebutkan 2 keuntungan menggunakan dioda schottky dibandingkan

dioda bersama.

• Menjelaskan bagaimana varaktor bekerja.

• Menyebutkan keguanaan utama dari varistor.

• Menyebutkan 4 hal yang menarik pada data sheet dioda zener.

Dioda penyearah recti!ier" adalah tipe dioda yang paling sering

digunakan.Dioda penyearah ini digunakan untuk rangkaian catu daya untuk

mengkonvrsi tegangan arus bolak bali #$" menjaditegangan arus searah D$".

%etapi untuk penyarah ini tidak semua dioda dapat melakukannya. Sekarang kit

aakan mendiskusikan dioda&dioda yang digunakan. Sekarang kita akan

mendiskusikan dioda dioda yang digunakan pada aplikasi lain. Dioda zener ini

mmiliki peranan yang sangat penting sebab merupakan kinci untuk pengaturan

tegangan yang juga meliputi dioda optoelektronik, dioda Schottky, varaktor dan

lainnya.

5-1 DIODA ZENER

Dioda zener merupakan dioda silikon yang telah dirancang untuk bekerja

paling optimal pada daerah breakdo'n. Dioda dioda sinyal kecil dan dioda dioada

pnyearah tidak perah dengan sengaja dioprasikan dalam daerah yang mogok

breakdo'n", karena akan merusak dioda. Dioda zener ini berbeda karena sanagt

optimal bekerja pada daerah breakdo'n sebagai tulang punggung pengatur 

tegangan, rangkaian yang menjaga agar tegangan beban load volage" hampir 

8/17/2019 bab 5 dasel

2/36

konstan, 'alaupun ada perubahan besar pada tegangan line line voltage" dan

resistansi beban load resistance".

GRAFIK I-V

(ambar )&*a memperlihatkan lambang skematis dioda zener+ (ambar )&*b

adalah lambang alternati!. ada kedua lamabang, garis garisnya menyerupai huru! 

z, singkatan dari -zener-. Dengan mengubah level murnian doping" dari dioda

silikon, pabrik dapat menghasilkan dioda dengan -breakdo'n- dari 2 sampai lebih

dari * /. Dioda dioda ini dapat beroprasi daerah: maju !o'ard", bocor leakage"

dan mogok breakdo'n".

(ambar )&*c menunjukkan gra!ik 0&/ dioda zener. ada daerah maju, ia mulai

menghantarkan pada tegangan sekitar ,1 /, seperti dioda silikon biasa. ada

daerah bocor antara nol dan mogok", ia hanya memiliki sedikit arus balik reverse

current". ada dioda zener, lengkungan disekitar breakdo'n berbentuk lutut yang

sangat tajam, diikuti lengkungan arus yang hampir vertikal. (ambar )&*c juga

menunjukkan arus balik maksimum 0zm.

REITANI ZENER

ada perkiraan ketiga dioda silikon, tegangan maju menyebrangi dioda sama

dengan tegangan kaki voltage knee" plus tegangan tambahan menyebrangi

resistansi bulk bulk resistance".

Ga!ba" 5-1 Dioda zener a" lambang skematik b" ambang alternati! c" gra!ik arus versus tegangan

3al yang sama terjadi pada daerah breakdo'n, tegangan balik menybrangi

dioda sama dengan breakdo'n plus tegangan tambahan menyebrangi resistansi

8/17/2019 bab 5 dasel

3/36

8/17/2019 bab 5 dasel

4/36

8/17/2019 bab 5 dasel

5/36

 #rus maksimum terjadi ketika sumber tegangan 4 /. ada kasus ini, tegangan

 jepit resisto 7 /, yang akan memberikan arus

 Is=30

820

=36,6mA

ada pengaturan tegangan seperti (ambar )&4a, tegangan output tetap konstan

4/. Semakin besar tegangan maka menghasilkan arus zener yang semakin besar,

tetapi tegangan output tetap akan berada dalam keadaan * /.

5-& REGU#ATOR ZENER DENGAN BEBAN

(ambar )&)a menujukkan regulator zener berbeban, dan gambar )&)bmenunjukkan rangkaian yang sama, tetapi menggunakan ground. Dioda zener yang

berada pada daerah breakdo'n dan menjaga tegangan beban tetap konstan.

O,ERAI BREAKDON

(ambar )&) menunjukkan dioda zener bekerja pada daerah berakdo'n

karena berupa rangkaian pembagi tegangan, tegangan thevenin pada dioda

adalah:

Vth=  Rl

 Rs+ Rl Vs

%egangan %hevenin harus lebih besar dari pada tegangan zener+ jika

sebaliknya, kondisi breakdo'n akan tidak terpenuhi.

ARU ERI

ada (ambar )&), arus yang melalui resistor seri diberikan sebagai berikut:

 Is=Vs−Vz

 Rs

ARU BEBAN

8/17/2019 bab 5 dasel

6/36

0dialnya, tegangan beban akan sama dengan tegangan zener karena resistor 

beban diparalelkan dengan dioda zener.

/l < /z

0l <Vl

 Rl

Ga!ba" 5-5 egulator zener dengan beban a" angkaian dasar+ b" angkaian praktis

ARU ZENER

Dengan hukum ;irchho!! arus :

0S < 0= > 0

Dioda zener dan resistor beban adalah rangkaian paralel. 6umlah masing

masing arus harus sama dengan arus total, yang sama denagn arus yang mengalir 

dengan resistor seri.

0= < 0S & 0

EFEK ZENER

?!ek zener emisi medan magnet" adalah pembuatan elektron bebas dengan

cara menaik dari objeknya. ;etika tegangan breakdo'n lebih besar dari @ /,

penyebab dari breakdo'n adalah e!ek avalance, dibicarakan pada bab 2. 0de dasar 

adalah bah'a pemba'a carrier" minoritas dipercepat ke kecepatan yang cukup

tinggi untuk mengeluarkan pemba'a minoritas lain, yang menghasilkan rantai atau

e!ek avalance yang akan menghasilkan arus balik yang besar.

8/17/2019 bab 5 dasel

7/36

?!ek zener adalah berbeda. ;etika dioda didoping secara paksa, lapisan

deplesi menjadi sangat sempit. leh karena itu medan listrik diantara lapisan

deplesi tegnagan dibagi dengan jarak" adalah sangat kuat.

KOEFIIEN U$U

;oe!isien suhu adalah perubahan tegangan breakdo'n per derajat suhu.

ada saat suhu berubah tegangan zener akan berubah sedikit demi sedikit. ada

lembar data, e!ek dari suhu dicantumkan kedalam koe!isien suhu yang dide!inisikan

sebagai perubahan tegangan breakdo'n per derajat kenaikan suhu.

 TABEL 5-1 ANALISIS PENGATUR ZENER DENGAN BEBAN

  PROSES KETERANGANLangka

h 1

Hitung arus sri! Prs "5-

#$ Tra%kan Huku& Oh& %a'a RSLangka

h (

Hitung arus ))an! Prs

"5-*$

 Tgangan 'i+'a sa&a 'ngan tgangan

))anLangka

h 1

Hitung arus sri! Prs "5-

5$ Tra%kan Huku& Oh& %a'a RLLangka

h 1

Hitung arus ,nr! Prs

"5-$ Tra%kan Huku& arus %a'a 'i+'

$A%3 )&2

 #pakah dioda zener pada gambar )&@a bekerja pada daerah breakdo'n9

Ga!ba" 5-. $ontoh

O#UI Dengan persamaan

Vth=  1 K ohm

270ohm+1 K ohm 18V =14,2V 

8/17/2019 bab 5 dasel

8/36

;arena tegangan %hevenin lebih besar dari pada tegangan zener, maka dioda

zener akan bekerja pada daerah breakdo'n.

$A%3 )&7

8erapakah arus zener yang mengalir pada gambar )&@a bekerja pada daerah

breakdo'n9

O#UI ;urangi tegangannya, dan anda akan melihat bah'a tegangan jepit pada

resistor seri adalah B /. 3ukum hm memberikan :

 I s=   8270

=29,6mA

;arena tegangan beban * /, maka arus beban adalah:

 I s=  10

1000=10mA

 #rus zener adalah perbedaan antara dua arus:

0z < 2C,@ m# & * m# < *C,@ m#

$A%3 )&4

%entukan !ungsi rangkaian pada gambar )&1

Ga!ba" 5-/ $ontoh

O#UI angkaian ini adalah contoh dari pre regulator dioda zener pertama" yang

mendorong regulator zener dioda zener yang kedua" . pertama, perhatikan bah'a

8/17/2019 bab 5 dasel

9/36

pre regulator memiliki tegangan output 2 /, sebagai input ke regulator zener kdua,

yang memiliki * /.

$A%3 )&)

%entukan !ungsi rangkaian pada gambar )&B

Ga!ba" 5-0 Dioda zener yang digunakan untuk pembentukan gelombang

O#UI Dioda zener digunakan untuk regulator tegangan yang bekerj apada

tegangan breakdo'n. ;adang kadang dioda zener digunakan pada rankaian

pembentukan gelombang seperti gambar )&B. ada setengah siklus positi!, dioda

sebelah atas akan menghantar dan dioda sebelah ba'ah breakdo'n. Sehingga

output akan terpotong, level pemotongan sama dengan tegangan zener dioda

breakdo'n" ditambah ,1 / dioda bias maju".

$A%3 )&@

Deskripsikan secara singkat rangkaian yang ada pada gambar )&C.

8/17/2019 bab 5 dasel

10/36

Ga!ba" 5- #plikasi zener a" Menghasilkan tegangan output tidak standar+ b" Menggunakan realy @ / pada

sistem *2 /+ c" menggunakan kapasitor @ / pada sistem *2 /

O#UI (amabr )&Ca menunjukkan bagaimana dioda zener dan dioda silikon pada

umumnya dapat menghasilkan beberapa tegangan output dc, yang diberikan oleh

2 / catu daya. Dioda paling ba'ah menghasilkan output * /. Masing masing

dioda silikon bekerja pada bisas maju, menghasilkan output *,1 / dan **,) /.

Dioda paling atas memiliki tegangan break do'n 2,4 /, memberikan output *7,B /.

Dengan kombinasi lain dioda zener dan silikon, rangkaian seperti ini dapat

menghasilkan tegangan output dc yang berbeda.

6ika and mencoba menghubungkan untuk realay @ v ke sistem *2 /, maka

akan merusak relay. Dengan menghubungkan dioda zener ),@ / dengan relay

secara seri, tegangan pada relay hanya tinggal @,4 /, yang masih dalam bata

tolerani relay. ;apasitor elektrolit berukuran besar seringkali memiliki tingkatan yangrendah.

5-' REGU#ATOR KEDUA DIODA ZENER

(ambar )&*a menunjukkan pendekatan kedua dari dioda zener. esistansi

zener dihubungkan seri dengan baterai ideal. %egangan total diantara dioda zener 

sama dengan tegangan breakdo'n ditambah dengan jatuh tegangan pada

resistansi zener.

8/17/2019 bab 5 dasel

11/36

8/17/2019 bab 5 dasel

12/36

Sejauh riak diperhatikan, kita dapat menggunakan rangkaian ekuivalen

seperti terlihat dalam gambar )&**a. ;omponen yang mempengaruhi riak yaitu tiga

buah resistor yang diperhatikan. Sehingga, hanya dua komponen yang memiliki

e!ek signi!ikan terhadap riak yaitu resistansi zener dan resistansi seri pada gamabr 

)&**b.

;arena gamabr )&**b adalah pembagi tegangan maka persamaan riak

output :

Vr (keluar )=  Rz

 Rs+ Rz Vr(masuk )

enghitungan riak tidak begitu penting, atau tidak begitu pasti. ;arena s selalu

lebih besar dari z pada rancangan umumnya, kita dapat menggunakan

pendekatan ini untuk masalah ini yaitu:

Vr (keluar )= Rz

 RsVr (masuk )

Ga!ba" 5-11 egulator zener mengurangi riak a" angkaian ekuivalen #$ lengkap+ b" angkaian ekuivalen

 #$ disederhanakan.

8/17/2019 bab 5 dasel

13/36

$A%3 )&1

Dioda pada (ambar )&*2 mempunyai tegangan breakdo'n * / dan resistansi

zener B,) ohm. (unakan pendekatan kedua untuk menghitung tegangan beban

saay arus zener 2 m#.

(ambar )&*2 regulator zener berbeda

O#UI erubahan tegangan beban hampir sama dengan arus zener dikalikan

resistansi zener :

/ < 0== < 2 m# . B,) ohm < ,*1 /

5ntuk pendekatan kedua, tegangan beban adalah:

/ < * $/ > ,*1 / < *,*1 /

$A%3 )&B

ada gambar )&*2, S < 21 hm, = < B,) hm dan /  in" < 2 /. %entukan

tegangan riak pendekatan bebanE

O#UI endekatan riak beban hampir sama dengan perbandingan dari =

dengan S, dikalikan dengan riak input:

/ < B,) : 21" . 2 / < @7 m/

$A%3 )&C

egulator zener (amabr )&*7 memiliki /= < * /, S < 21 hm, dan = < B,)

hm. %entukan pengukuran jika dilakukan dengan analisisi rangakaian ?F8.

O#UI Dengan tra!o B:*, tegangan puncak sekunder adalah 2*,2 /. ;urangi

tegangan jatuh pada 2 dioda., akan diperoleh tegangan *C,B / pada kapasitor !ilter.

 #rus melalui resistor 7C hm adalah )* m# dan arus yang melalui s adalah 7@

8/17/2019 bab 5 dasel

14/36

m#. ;apasitor harus menyediakan jumlah dari 2 arah itu. #rus yang dihasilkan yaitu

2,1 / pp. Dengan ini kita dapat mengetahui keluaran riak dari regulator zener yaitu

B) m/ pp. ;arena riak cukup besar, tegangan kapasitor bergerak dari *C,B / ke

*1,* /. ;etika kit aambil rata rata menjadi *B,) /. %egangan D$ yang rendah berarti

riak input dan output telah dihitung juga akan redah.

Ga!ba" 5-1' #nalisis ?F8 riak regulator zener 

Multimeter menunjukkan *B,1B /, sangat dekat dengan nilai perkiraan *B,) /. ;anal

 # osciloskop menunjukkan riak pada kapasitor kira kira 2 /pp, kurang dari perkiraan

sebesar 2,1 / pp. iak output yaitu @ m/ pp kanal 8", berbeda dari perkiraan B)

m/.

8/17/2019 bab 5 dasel

15/36

5-* TITIK KE#UAR ZENER 3ZENER DRO, OUT ,OINT4

KONDII ORT (AE

(amabr )&*4a menunjukkan regulator zener dan memiliki arus:

 Is=Vs−Vz

 Rs  =

20V −10V 200Ohm

  =Vr (masuk )

 Il= Rz

 Rl=

10

1000=10mA

Dan

0= < 0S & 0 < ) m# & * m# < 4 m#

Ga!ba" 5-1* egulator zener a" perasi normal+ b" ;asus kondisi terburuk pada titik keluar 

ada saat tegangan rendah, dioda zener keluar dari daerah tegangan

breakdo'n. 6ika sumber tergangan turun lagi, tidak akan menjadi regulasi. Dengan

kata lain, tegangan beban akan kurang dari * / sehingga / sumber yang rendah

akan mengakibatkan rangkaiaan zener tidak dapat ber!ungsi sebagai regulator.

Dengan menganalisis rangkaian untuk kondisi drop out atau kondisi gagal

maka terdapat persamaan:

 RS (maks )=(Vs (min)Vz   −1) Rl(min)

8/17/2019 bab 5 dasel

16/36

 Rs (maks )=Vs (min )−Vz

 Il(maks)

$A%3 )&*

egulator zener memiliki / in berubah dari 22 ke 7 /. 6ika / out teregulasi *2 /

dan resistansi beban berubah dari *4 hm ke * ; hm tentukan resistansi seri

maksimum yang diijinkanE

O#UI

 RS ( maks )=(22V 12V  −1)140=117Ohm

$A%3 )&**

egulator zener memiliki / in diantara *) & 2 / dan arus beban diantara ) & 2

m#. 6ika tegangan zener @,B /, tentukan nilai maks resistor seri yang diinginkanE

O#UI

 Rs (maks )=15V −6,8V 20mA

  =410Ohm

5-5 ,E%BA(AAN #E%BAR DATA

DAA %AKI%U%

Disipasi daya dioda zener sama denga persamaan hasil kali tegangan dan

arus:

z < /z 0z

Sebagai contoh, jika

/z < *2 / dan 0z < * m#,

;emudian:

z < *2/" * m#" < *2 mF

8/17/2019 bab 5 dasel

17/36

Selama z kurang dari daya yang diijinkan, dioda zener dapat beroprasi

pada daerah breakdo'n tanpa kerusakan. Secara komersial dioda zener memiliki

daya dari *G4 sampai ) F.

Sebagai contoh, lembar data untuk seri *A14@ memiliki tingkatan daya

maksimum 4 mF. #gar aman dimasuki nilai !aktor keamanan sa!ety !actor"

untuk menjaga agar konsumsi daya diba'ah maksimum 4 mF.

ARU %AKI%U%

ada lembar data terdapat arus maksimum dioda zener yang dapat ditangni

tanpa melampuai tingkatan dayanya. #rus maksimum ini berhubungan dengan

rating daya tanpa sebagai berikut:

0=M < =M G /1

dimana,

0=M  < arus zener maksimum

=M < tingkatan daya

/=  < tegangan zener 

TO#ERANI

$atatan * pada lembar data menunjukkan toleransi:

Seri *A471 : H * persen, akhiran # untuk H) persen

Seri *A14@ : H * persen, akhiran # untuk H) persen

Seri *AC)1 : H 2 persen, akhiran # untuk H* persen, akhiran 8 H) persen

REITANI ZENER

esistansi zener sering disebut 0mpedansi zener yang dilambangkan dengan

=% atau ==%. %etapi resistansi zener meningkat pada patahan knee" kurva 1

hm". Maksudnya adalah pengoprasian harus berada di dekat arus pengujian jika

memungkinkan. ;emudian dapat mengetahui resistansi zener sangat kecil.

DERATING 3,ENURUNAN6,ENGURANGAN DAA4

8/17/2019 bab 5 dasel

18/36

Iaktor derating mengindikasikan berapa banyak tingkatan daya dari

komponen yang harus dikurangi. Iaktor derating yang ditunjukkan pada lembar

data memberitahukan berapa banyakmengurangi tingkatan daya dan komponen.

5-/ TROUB#E$OOTING

(ambar )&*) menunjukkan regulator zener. Saat rangkaian bekerja normal,

tegangan antara # dan ground adalah >*B /, tegangan rangkaian bekerja normal,

tegangan antara $ dan ground yaitu >* /.

Ga!ba" 5-15 emecahan masalah regulator zener

GEJA#A UNIK

;etika rangkaian tidak bekerja semestinya, pereparasi biasanya memulai

dengan mengukur tegangan. engukuran tegangan memberikan petunjuk yang

akan membantu melacak kesalahan.

GEJA#A TIDAK UNIK

%idak semua kesalahan mempunyai gejala unik. %erkadang, dua atau lebih

kesalahan menghasilkan himpunan tegangan yang sama.

TABE# KEA#A$AN

8/17/2019 bab 5 dasel

19/36

8/17/2019 bab 5 dasel

20/36

Ga!ba" 5-1. #nalisis garis beban dari regulator zener 

;ita mendapatkan titik jenuh vertical intercept" dengan membuat /z sama

dengan sehingga diperoleh 0z, dan didapatkan 2 m#. 5ntuk mendapatkan titik

cut o!! horizontal intercept", kita membuat 0z sama dengan nol dan menyelesaikan

/z dan didapat 2 /.

5-0 KO%,ONEN O,TOE#EKTRONIK

ptoelektronik merupakan teknologi yang menggabungkan optik dengan

elektronik. %ermasuk beberapa peralatan yang berdasarkan pengaruh sambungan

pn. $ontoh opteolekronik adalh dioda pemancar cahaya light emiting diode,

disingkat ?Ds", !otodioda, dan optocoupler penggabungan optika". embicaraan

kita dimulai dari ?D.

DIODA ,E%AN(AR (A$AA 3#IG$T E%ITTING DIODE4

(ambar )&*1a menunjukkan sumber yang dihubungkan dengan resistor dan

?D. #nak panah keluar menyimbolkan sinar yang dihasilkan. ada ?D dengan

bias tegangan maju, elektron bebas melintasi sambungan dan jatuh ke dalam hole.

;etika elektron jatuh dari energi dikeluarkan dalam panas. %etapi pada ?D

dikeluarkan dalam bentuk cahaya.

TEGANGAN DAN ARU #ED

8/17/2019 bab 5 dasel

21/36

esistor pada gamabr )&*1b adalah resistor pembatas arus biasa, yang

digunakan untuk melindungi arus dari tingkatan maksimum arus yang berlebihan

pada dioda. ;arena resistor memiliki titik tegangan /s dan /d, tegangan jepit

resistor adalah perbedaan dua tegangan. Dengan hukum hm, arus seri adalah:

 Iz=Vs−Vd

 Rs

Ga!ba" 5-1/ 0ndikator a" angkaian dasar b" angkaian praktis

KE(ERA$AN #ED

;ecerahan ?D tergantung pada arus yang mengalir. Saat /s lebih besar 

dari pada /p pada ersamaan )&*7", kecerahan ?D adalah konstan. Sebagai

contoh, %0222 adalah ?D dengan 'arna hijau denagn tegangan maju antara *,B

minimum" dan 7/ maksimum", untuk arus 2) m#. 6ika rangkaian seperti (ambar 

)&*1b menggunakan %0222, kecerahan ?D akan konstan jika /s lebih besar dari

pada /d. 6ika /s hanya sedikit lebih besar dari pada /d, kecerahan ?D akan

berubah dan dapat diamati dari rangkaian satu rangkaian berikutnya.

TEGANGAN BREAKDON

?D memiliki tegangan breakdo'n yang sangat rendah, umumnya berkisar 

antara 7 hingga ) /. leh karena itu, ?D mudah rusak jika tegangan baliknyaterlalu besar. Saat memecahkan masalah rangkaian ?D dimana ?D tidak

menyala, ujilah polaritas sambungan ?D dan yakinkan bah'a ?D sudah memilik

tegangan maju.

?D sering digunakan untuk mengindikasikan keberadaan tegangan jalur 

po'er pada suatu peralatan. ada kasus ini, dioda penyearah digunakan secara

paralel dengan ?D untuk melindungi ?D akibat kerusakan kerena tegangan balik.

8/17/2019 bab 5 dasel

22/36

TA%,I#AN TUJU$ EG%EN 3DI,#A EVEN EG%ENT4

(ambar )&*Ba menunjukkan sebuah display seven segment. Seven segment

terdiri dari tujuh ?D # sampai (". Masing masing ?D disebut segment karena

berbentuk karakter yang akan ditampilkan. (amabr )&*Bb adalh diagram skematik

dari display seven segment. esistor seri akan eksternal digunakan untuk

membatasi arus yang mengalir. Dengan menghubungkan ke ground saru atau lebih

resistor, akan diperoleh digit dari & C.

Dispalay seven segment dapat juga menampilkan huru! kapital #, $, ?, I,

dan huru! kecil b dan d. Mikro prosesor trainer sering menggunakan display seven

segment untuk menunjukkan semua digit mulai &C dan #, b, $, d, ?, I.

Ga!ba" 5-10 0ndikator Seven Segment a" 8entuk !isik seven segment, b" Diagram skematik

FOTODIODA

Salah satu komponen arus balik pada dioda adalah aliran dari pemba'a

minoritas. emba'a ini tetap ada karena energi thermal menjaga elektron valensi

keluar dari orbitnya, yang menghasilakan elektron bebas dan lubang dalam

prosesnya. Masa hidup pemba'a minoritas cukup pendek, tetapi selama tetap ada,

mereka dapat mengkontribusikan arus balik

Ga!ba" 5-1 Sinar datang akan menaikan arus balik pada !otodioda

8/17/2019 bab 5 dasel

23/36

Saat energi cahaya datang membombardir sambungan pn, akan dapat

menghasilakan elektron valensi. Makin besar cahaya mengenai sambungan, makin

besar arus balik dioda. Ioto&dioda telah dioptimalkan untuk sensiti! terhadap

cahaya. ada dioda ini, jendela digunakan untuk mele'atkan cahaya ke

sambungan. Sinar datang menghasilkan elektron bebas dan lubang. Semakin kuat

cahaya, maka semakin besar jumlah pemba'a minoritas dan semakin besar arus

balik.

(ambar )&*C menunjukkan simbol skematik dan !otodioda. #nak panah

menunjukkan cahaya mele'atkan yang datang. Seperti lampu menjadi semakin

terang jika arus balik meningkat. Secara umum besarnya arus balik !otodioda

adalah sepersepuluhan mikroampere.

O,TO(OU,#ER

ptocoupler merupakan penggabungan antara ?D dan !otodioda. (amabr 

)&2 menunjukkan optocoupler yang terdapat ?D pada sisi input dan photodioda

pada sisi outputnya. Sumber tegangan sebelah kiri dan resistor seri mengatur arus

melalui ?D.

Ga!ba" 5-&2 ptocoupler menggabungkan ?D dan photodioda

DIODA #EER

ada ?D, elektron bebas meradiasikan sinar saat jatuh dari tingkat energi

tinggi ke yang lebih rendah. ?lektron bebas ini jatuh secara acak dan

berkesinambungan menghasilkan gelombang cahaya yang memiliki !ase sempai

dengan 7@o. Sinar yang memiliki !ase berbeda disebut sinar nonkoheren. ?D

menghasilakan sinar yang tidak koheren. Dioda leser berbeda dengan ?D karena

dioda leser menghasilkan sinar yang koheren yang berarti gelombang sinar yangdihasilkan memiliki !ase yang sama.

8/17/2019 bab 5 dasel

24/36

$A%3 )&*2

(ambar )&2* menunjukkan pengujian polaritas tegangan. 0ni dapat digunakan

untuk menguji tegangan D$ yang polaritas yang tidak diketahui. Saat tegangan D$

positi!, ?D hijau menyala. Saat teganagn D$ negati!, ?D merah menyala.

%entukan arus ?D jika input tegangan D$ ) / dan resistansi seri 2,2 ;F.

Ga!ba" 5-&1 a" 0ndikator olaritas, b" continuity tester 

O#UI ;ita akan menggunakan tegangan maju 2 / untuk salah satu ?D.

Dengan persamaan )&*7":

 Is=50−2

2200

=21,8mA

$A%3 )&*7

(amabr )&*2b adalah tester continuity setelah anda mematikan po'er pada

rangkaian yang diuji. 8erapa arus ?D jika resistansi 41 hm9

O#UI Saat terminal input terhubung singkat cintinuity", baterai internal C / akan

menghasilkan arus ?D:

8/17/2019 bab 5 dasel

25/36

 Is=9−2470

=14,9mA

$A%3 )&*4

(ambar )&22 menunjukkan sumber tegangan #$ menyalakan indikator ?D. Saat

terdapat tegangan #$, terdapat arus ?D pada siklus positi!. ada siklus negati!,

dioda penyearah on dan melindungi ?D dari tegangan balik yang besar. 6ika

sumber #$ 2 / rms dan resistansi @B F, berapa arus ?D rata&rata serta hitung

konsumsi daya pendekatan pada resistor seri9

Ga!ba" 5-&& 0ndikator teganagn #$

O#UI  #rus ?D adalah sinyal setengah gelo,bang yang telah disearahkan.

%eganagn sumber puncak adalah *,4*4 K 2 /, atau sekitar 2B /. #baikan tegangan

 jatuh pada ?D arus puncak adalah:

 Is=  28

680=41,2mA

ata rata dari arus setengah gelombang yang melalui ?D adalah:

 Is=41,2mA

3,14=13,1mA

 P=(20)(20)680

  =0,588W 

8/17/2019 bab 5 dasel

26/36

$A%3 )&*)

6ika resistansi ,@B mI, berapa arus ?D rata rata9

Ga!ba" 5-&' 0ndikator teganagn #$ tinggi

O#UI 3itung reaktansi kapasiti!:

 Xc=  1

23,14 f C =

  1

23,14600,68=3,9 K Ohm

 #rus puncak ketika mengabaikan tegangan jatuh dari ?D:

 Is=170

3,9=43,6mA

 #rus ?D rata rata adalah:

 Is=43,6mA

3,14=13,9mA

$A%3 )&*@

angakaian apakah yang terdapat pada gamabr )&249

8/17/2019 bab 5 dasel

27/36

Ga!ba" 5-&* 0ndikator sekering putus

O#UI angakaian di atas adalah indikator sekering putus. 6ika ok, ?D akan o!! 

karena terdapat tegangan jepit nol pada indikator ?D. 6ika sering putus terdapat

tegangan pada indikator ?D dan ?D akan menyala.

5- DIODA ($OTTK

,ENI%,ANAN %UATAN

enyimpanan muatan merupakan penyimpanan sementara elektron bebas pada

pita energi tinggi dan penyimpanan sementara hole pada pita energi rendah.

(ambar )&2)a menunjukkan dioda dengan isyarat yang kecil dan gamabr )&2)b

menunjukkan pita energinya

Ga!ba" 5-&5 enyimpanan muatan a" Io'ard bias membuat penyimpanan muatan b" Muatan tersimpan

pada pita energi tinggi dan rendah

,ENI%,ANAN %UATAN %ENGA$I#KAN ARU BA#IK

8/17/2019 bab 5 dasel

28/36

;etika membuat dioda kondisi on atau o!!, penyimpananmuatan

menghasilkan masalah karena jika secara tiba tiba membuat dioda dalam keadaan

bias mundur, muatan tersimpan akan mengalir dalam arah yang berla'anan.

Semakin besar masa hidup, akan semakin banyak muatan ini yang

mengkontribusikan arus balik.

Saat dioda diberi tegangan dalam arah maju, tiba tiba diberikan tegangan

dalam arah bias mundur, seperti yang terlihat pada gambar )&2@a. ;emudian arus

balik yang besar dapat ditemukan untuk sementara 'aktu karena aliran dari muatan

yang tesimpan pada gamabr )&2@b. Samapai muatan tersimpan melalui

sambungan atau rekombinasi, arus balik akan dilanjutkan.

AKTU ,E%U#I$AN BA#IK

Faktu pemulihan balik adalah 'aktu yang diperlukan untuk membalikkan

dioda terbias maju reverse rocovery time". ;ondisi pengukuran 'aktu pemulihan

tebalik ini berbeda dari satu produsen ke prudusen lainnya yaitu 'aktu yang

diperlukan arus balik untuk menjadi bernilai * persen dari arus maju.

Ga!ba" 5-&. Muatan yang tersimpan memberikan arus balik a" bias mundur b" arah yang berla'anan

,ENEARA$ ANG BURUK ,ADA FREKUENI ANG TINGGI

ada gambar )&21a, pada !rekuensi rendah outputnya berupa isyarat

setengah gelombang yang disearahkan. 6ika !rekuensi naik sampai orde

megahertz, isyarat output akan terde!inisi dari bentuk setengah gelombang, seperti

terlihat pada gamabar )&21b. enghantaran balik disebut ekor" dapat terlihat pada

a'al setengah siklus negati! 

8/17/2019 bab 5 dasel

29/36

Ga!ba" 5-&/ Muatan yang tersimpan mengurangi penyearahan pada !rekuensi tinggi a" rangkaian penyearah

dengan satu dioda b" ekor yang terlihat pada setengahsiklus negati! pada !rekuensi tinggi

%ENGURANGI ,ENI%,ANAN %UATAN

Dioda schottky merupakan dioda khusus yang dipakai untuk menyelesaikan

masalah ekor the problem o! tails". enyelesaian dari masalah adanya ekor adalah

dengan menggunakan dioda schottky. Dioda ini menggunakan metal seperti emas,

perak, platinum pada suatu sisi dari sambungan, dan silikon yang telah didoping.

Ga!ba" 5-&0 Dioda Schottky mengurangi ekor pada !rekuensi tinggi a" angkaian dengan dioda Schottky+ b"Sinyal setengah gelombang pada 7 M3z.

DIODA $OT-(ARRIER

Dioda Schottky sering disebut sebagai dioda hot carrier. 8ias maju

menaikkan energi elektron pada sisi n ke tingkat energi yang lebih tinggi dari

elektron pada sisi metal sambungan. ;enaiakn energi ini yang memberi inspirasi

untuk nama hot&carrier pada elektron sisi&n.

TURN OFF E(ARA (E,AT

8/17/2019 bab 5 dasel

30/36

%idak adanya muatan yang tersimpan berarti dioda Schottky dapat dimatikan

secara lebih cepat dari pada dioda biasa. ;enyataannya, dioda Schottky dapat

menyearahkan !rekuensi diatas 7 M3z.

5-12 VARAKTOR

/araktor merupakan alat yang digunakan pada penerima televisi, penerima

IM dan peralatan komunikasi lain karena dapat digunakan untuk penalaan secara

elektronis.

IDE DAAR

apisan deplesi terletak antara daerah p dan daerah n yang terlihat pada

gamabar )&2Ca. Daerah p dan n seperti keping kapasitor, dan lapisan deplesi

seperti dielektrik. Saat dioda terbias mundur, lebar lapisan deplesi bertambah

sesuai dengan tegangan mundurnya.

Ga!ba" 5-&a Daerah yang didoping seperti keping kapasitor yang dipisahkan dengan elektrik

RANGKAIAN DAN I%BO# EKUIVA#EN

angkaian ekuivalen ac untuk dioda dengan bias mundur yaitu sejauh sinyal

ac yang diberikan varaktor akan berlaku seperti kapasitor variabel yang ditunjukkan

pada gamabr )&2Cb. Simbol skematis untuk varaktor ditunjukkan untuk gamabr )&

2Cc.

8/17/2019 bab 5 dasel

31/36

Ga!ba" 5-& b" angkaian ekuivalen #$+ c" Simbol skematis

,ENGURANGAN KA,AITANI ,ADA TEGANGAN %UNDUR ANG BEAR

;apasitansi berubah terhadap tegangan mundur, dengan gra!ik kapasitansi

mengecil saat teganagn mundur membesar. %egangan mundur dc dapat

mengontrol nilai kapasitansi yang ditunjukkan pada gamabr )&2Cd.

Ga!ba" 5-& d" (ra!ik kapasitansi dan tegangan mundur 

$A%3 )&*1

 #pakah !ungsi dari rangkaian pada gambar )&7*a9

O#UI %ransistor merupakan komponen semikonduktor yang berlaku seperti

sumber arus. ada gambar, transistor memberikan arus dalam orde miliamper 

kepada rangkaian resonansi $. %eganagn D$ negati! memberikan bias mundur 

pada pada varaktor. Dengan memvariasikan !rekuensi resonansi dari rangkaian $.

ada gambar )&7*b, kapasitor kopling berlaku seperti rangkaian terhubung singkat.

/ariabel berlaku seperti kapasitansi variabel, yang berarti bah'a kita dapat

merubah !rekuensi resonansi dengan mengubah tegangan kontrol D$.

8/17/2019 bab 5 dasel

32/36

Ga!ba" 5-'1 /araktor menala rangkaian a" %ransistor mendorong $ tertala+ b" angkaian ekuivalen #$

5-12 VARAKTOR

VARITOR

;ilat, kerusakan jalur daya, dan transien dapat mengotori jalur tegangan #$

dengan super inposing dip dan strike pada tegangan *2 / rms. Dip merupakan

penurunan tegangan yang sangat tajam pada orde mikrodetik atau lebih kecil.

Spike merupakan kenaiakan tegangan pada durasi yang sangat singkat hingga

lebih dari 2/. Salah satu peralatan yang digunakan untuk penyaringan atau

varistor sering disebut dengan transient suppressor".

Sebagai contoh /*7#2 yang merupakan varistor dengan tegangan

breakdo'n *B4 / ekuivalen dengan *7 / rms" dengan arus puncak 4 #.

3ubungkan komponen itu pada penga'atan primer seperti yang ada pada gambar 

)&72a dan tidak perlu kuatir terhadap spike.

8/17/2019 bab 5 dasel

33/36

Ga!ba" 5-'& a" /aristor melindungi primer dari lintasan jalur #$

DIODA ,ENGATUR ARU

Dioda pengatur arus ini memiliki cara kerja yang berla'anan dengan dioda

zener. Dioda ini lebih menjaga arus konstan dari pada menjaga tegangan konstan.

Dikenal sebagai dioda pengatur arus atau dioda arus konstan", peralatan ini

menjaga arus mengalir tetap saat tegangan berubah. $ontohnya *A)7) yang

merupakan dioda arus konstan dengan arus 2 m# pada kisaran tegangan 2 hingga

* /. (ambar )&72b menunjukkan simbol skematis dari dioda pengatur arus. ada

gamabr )&72b, idoda akan menjaga arus beban konstan 2 m# meskipun resistansi

beban berubah dari * hingga 4C ; hm.

Ga!ba" 5-'& b" Dioda pengatur arus

DIODA #ANGKA$ ,E%U#I$AN 3DIODA TE,-RE(OVER4

Dioda step&recovery memiliki pro!il doping istime'a seperti pada gambar )&

77a. (ra!ik terebut mengindikasikan kepadatan carrier berkurang pada dekat

sambungan. Distribusi yang istime'a dari carrier menyebabkan !enomena yang

disebut engan reverse snap&o!!.

ada gambar )&77b menunjukkan simbol skematis dari dioda step&recovery.

Selama setengah siklus positi!, dioda akan menghantar dioda silikon. %etapi selama

8/17/2019 bab 5 dasel

34/36

setengah siklus neagati!, arus balik akan terjadi untuk sementara karena adanya

muatan yang tersimpan dan kemudian menjadi nol.

%egangan output ditunjukkan pada gambar )&77c yang merupakan dioda

penghantar untuk sementara dan kemudian terhubung buka. 3al inilah yang

menjadi alasan mengapa dioda step recovery sering disebut dengan dioda snap.

Ga!ba" 5-'' Dioda step recovery a" ro!il doping menunjukkan doping lebih sedikit didekat sambungan+ b"

angkaian menyearahkan sinyal input #+ c" Snap&o!! menghasilakan tegangan positi! harmonis

DIODA BE#AKANG 3BA(K DIODE4

Dioda zener secara normal memiliki tegangan breakdo'n lebih besar dari 2

/. Dengan menaikkan tingkat doping, kita akan memperoleh e!ek zener yang

mendekati terjadi di dekat nol. enghantar maju masih terjadi pada ,1 /, tetapi

sekarang penghantar balik breakdo'n" mulai pada &,* /.

8/17/2019 bab 5 dasel

35/36

Ga!ba" 5-'* 8ack Diode. a" 8reakdo'n yang terjadi pada &,* /+ b" angkaian menyearahkan sinyal #$

lemah

DIODA TUNE#

  5ntuk memperoleh breakdo'n pada /, kita dapat menaikkan tingkat

doping dari back diode. Doping yang berat akan mendistorsi kurva maju, seperti

terlihat pada gamabar )&7)a. Dioda dengan gra!ik ini disebut dengan dioda tunel.

menujukkan simbol skematis untuk dioda tunnel.

Ga!ba" 5-'5 Dioda %unnel a" 8reakdo'n yang terjadi pada ,* /+ b" Simbol rangkaian

TABE# KO%,ONEN

%abel ).7 menunjukkan semua komponen dengan !ungsi khusus. Semua

dioda zener berguna pada regulator tegangan, ?D sebagai indikator ac atau dc,

idikator seven segment digunakan pada instrumen pengukuran.

8/17/2019 bab 5 dasel

36/36