Electrical Characteristics (Tamb=25℃, Unless otherwise specified)

Characteristic symbol Test Condition Min Typ Max UnitZener voltage VZ IZ = 5mA 6.2 - 7.1 V

Reverse Current IR VR = 3.5 V - - 2 μADynamic impedance Zzt IZ = 5mA - - 30 Ω

Total capacitance CT VR = 0V , f = 1 Mhz - 12 - pF

Pz = Vz . Iz

bila Vz min = 6.2 V dan Iz = 5 mA

Pz = 6.2 V . 5 mA = 31 mW

Bila Vz max = 7.1 V dan Iz = 5 mA

Pz = 7.1 V . 5 mA = 35.5 mW

Selama Pz lebih kecil daripada batas kemampuan daya, diode zener dapat beroperasi di daerah

dadal tanpa mengalami kerusakan. Diode-dioda zener yang dapat dibeli di pasar mempunyai

batas kemampuan daya yang berkisar antara ¼ W sampai lebih dari 50 W

Lembaran data kadang-kadang mencantumkan arus maksimum yang dapat dilewatkan

diode zener tanpa melebihi batas kemampuan dayanya. Arus maksimum ini berhubungan dengan

batas kemampuan daya sebagai berikut :

Iz max = PzmVz

Iz max = 35.57.1

= 5 mA

Dengan kata lain , jika ada resistansi pembatas araus yang cukup untuk menjaga agar arus zener

kurang daripada 5 mA maka diode zener dapat beroperasi di daerah dadal tanpa terbakar.

Tegangan melintas tahanan seri sama dengan perbedaan dari tegangan tegangan sumber dan

tengan zener, Vs – Vz. Jadi yang mengalir melalui tahanan adalah

Is = Vs−Vz min

Rs =

Is = 3.5−6.2

30Ω = 1.43 mA

Is = Vs−Vz max

Rs =

Is = 3.5−7.2

30Ω = 3.26 mA

I

7.1 V 6.2 V 3.5 V V

Q1Q2

5 Ma

Dimana

Vz min = tegangan minimum

Vz mas = tegangan maximum

Iz = arus tegangan

Pz = daya

Vs = tegangan sumber

Rs = tahanan seri

TUGAS 3

1. FOTODIODA

Sensor photo dioda merupakan dioda yang peka terhadap cahaya, sensor photodioda akan

mengalami perubahan resistansi pada saat menerima intensitas cahaya dan akan mengalirkan

arus listrik secara forward sebagaimana dioda pada umumnya. Sensor photodioda adalah salah

satu jenis sensor peka cahaya (photodetector). Jenis sensor peka cahaya lain yang sering

digunakan adalah phototransistor. Photodioda akan mengalirkan arus yang membentuk fungsi

linear terhadap intensitas cahaya yang diterima. Arus ini umumnya teratur terhadap power

density (Dp). Perbandingan antara arus keluaran dengan power density disebut sebagai current

responsitivity. Arus yang dimaksud adalah arus bocor ketika photodioda tersebut disinari dan

dalam keadaan dipanjar mundur. Tanggapan frekuensi sensor photodioda tidak luas. Dari rentang

tanggapan itu, sensor photodioda memiliki tanggapan paling baik terhadap cahaya infra merah,

tepatnya pada cahaya dengan panjang gelombang sekitar 0,9 µm. Kurva tanggapan sensor

photodioda ditunjukkan pada gambar berikut.

Kurva Tanggapan Frekuensi Sensor Photodioda

Hubungan antara keluaran sensor fotodioda dengan intensitas cahaya yang diterimanya ketika

dipanjar mundur adalah membentuk suatu fungsi yang linier. Hubungan antara keluaran sensor

photodioda dengan intensitas cahaya ditunjukkan pada gambarberikut.

Hubungan Keluaran Photodioda Dengan Intensitas Cahaya

Sebagai contoh aplikasi phot dioda dapat digunakan sebagai sensor api. Penggunaan sensor

photodioda sebagai pendeteksi keberadaan api didasarkan pada fakta bahwa pada nyala api juga

terpancar cahaya infra merah. Hal ini tidak dapat dibuktikan dengan mata telanjang karena

cahaya infra merah merupakan cahaya tidak tampak, namun keberadaan cahaya infra merah

dapat dirasakan yaitu ketika ada rasa hangat atau panas dari nyala api yang sampai ke tubuh kita.

Dioda Schottky (SCR)

 

SCR singkatan dari Silicon Control Rectifier. Adalah Dioda yang mempunyai fungsi sebagai

pengendali. SCR atau Tyristor masih termasuk keluarga semikonduktor dengan karateristik yang

serupa dengan tabung thiratron. Sebagai pengendalinya adalah gate (G).

SCR sering disebut Therystor. SCR sebetulnya dari bahan campuran P dan N. Isi SCR terdiri

dari PNPN (Positif Negatif Positif Negatif) dan biasanya disebut PNPN Trioda.

Pada gambar diatas terlihat SCR dengan anoda pada kaki yang berulir, Gerbang gate pada kaki

yang pendek, sedangkan katoda pada kaki yang panjang.

Fungsi Dioda Schottky (SCR) :

Sebagai rangkaian Saklar (switch control)

Sebagai rangkaian pengendali (remote control)

Diagram dan skema SCR :

Ada tiga jenis Dioda SCR semikonduktor yang berfungsi sama sebagai sebagai Saklar

(Switching). Ketiga Dioda SCR semikonduktor tersebut adalah SCR itu sendiri, DIAC dan

TRIAC.

DIAC

DIAC merupakan salah satu jenis dioda SCR, namun memiliki dua terminal (elektroda) saja,

berbeda dengan "saudaranya" yang memiliki tiga terminal, yaitu TRIAC.

Pada diagram sruktur DIAC menunjukkan ada lima lapisan dalam DIAC, memiliki dua terminal

yaitu terminal 1 (T1) and terminal 2 (T2).

TRIAC

TRIAC mempunyai kontruksi sama dengan DIAC, hanya saja pada TRIAC terdapat terminal

pengontrol (terminal gate). Sedangkan untuk terminal lainnya dinamakan main terminal 1 dan

main terminal 2 (disingkat mt1 dan mt2). Seperti halnya pada DIAC, maka TRIAC pun dapat

mengaliri arus bolak-balik, tidak seperti SCR yang hanya mengalirkan arus searah (dari terminal

anoda ke terminal katoda).

Simbol TRIAC di dalam skema elektronika, memiliki tiga kaki, dua diantaranya terminal MT1

(T1) dan MT2 (T2) dan lainnya terminal Gate (G)

Triac setara dengan dua SCR yang dihubungkan paralel. Artinya TRIAC dapat menjadi saklar

keduanya secara langsung. TRIAC digolongkan menurut kemampuan pengontakan. TRIAC

tidak mempunyai kemampuan kuasa yang sangat tinggi untuk jenis SCR. Ada dua jenis TRIAC,

Low-Current dan Medium-Current.

Low-Current TRIAC dapat mengontak hingga kuat arus 1 ampere dan mempunyai maksimal

tegangan sampai beberapa ratus volt. Medium-Current TRIAC dapat mengontak sampai kuat

arus 40 ampere dan mempunyai maksimal tegangan hingga 1.000 volt.

Pengujian Dioda

Untuk dapat menentukan dioda dalam keadaan baik atau tidak, Anda dapat melakukan pengujian

pada dioda tersebut dengan menggunakan ohmmeter.

Tabel Hasil Pengujian Dioda :

Tabel Pengujian Dioda

Keterangan : H = hitam pencolok ohmmeter, M = hitam pencolok ohmmeter

Dioda varactor

Kelebihan dari dioda ini adalah mampu menghasilkan nilai kapasitansi tertentu sesuai dengan

besar tegangan yang diberikan kepadanya. Dengan dioda ini maka sistem penalaan digital pada

sistem transmisi frekuensi tinggi mengalami kemajuan pesat, seperti pada radio dan televisi.

Contoh sistem penalaan dengan dioda ini adalah dengan sistem PLL (Phase lock loop), yaitu

mengoreksi oscilator dengan membaca penyimpangan frekuensinya untuk kemudian diolah

menjadi tegangan koreksi untuk oscilator. Dioda varactor dibias reverse

Dioda Step-Recovery

Dengan mengurangi tingkat doping dekat junction pabrik dapat membuat dioda step-recovery

piranti yang memanfaatkan penyimpanan muatan. Selama konduksi forward dioda berlaku

seperti dioda biasa dan bila dibias riverse dioda ini konduksi sementara lapisan pengosongan

sedang diatur dan kemudian tiba-tiba saja arus riverse menjadi nol. Dalam keadaan ini seolah-

olah dioda tiba-tiba terbuka menjepret (snaps open) seperti saklar, dan inilah sebabnya kenapa

dioda step-recovery sering kali disebut dioda snap.

Dioda step-recovery digunakan dalam rangkaian pulsa dan digital untuk menghasilkan pulsa

yang sangat cepat.Snap-off yang tiba-tiba dapat menghasilkan pensaklaran on-off kurang dari 1

ns. Dioda khusus ini juga digunakan dalam pengali frekuensi.

Tunnel DiodeTUNEL DIODA

Dioda p-n junction yang telah dibahas sebelumnya memiliki konsentrasi

ketidakmurnian 1 banding 108. Dengan doping sebanyak ini, depletion layer yang

menimbulkan potential barrier pada junction, memiliki lebar dalam ukuran mikron.

Potential barrier menahan aliran arus carrier antar kedua sisi junction. Jika

konsentrasi ketidakmurnian bahan dioda sangat tinggi, misalnya 1 banding 103

(sebanding dengan kerapatan 1019 cm-3), karakteristik dioda akan berubah total.

Dioda semacam ini pertama kali diperkenalkan tahun 1958 oleh Esaki, yang

memberikan penjelasan teoritik yang benar mengenai karakteristik volt-amper-nya.

Fenomena Tunneling. Lebar junction barrier berbanding terbalik terhadap akar

konsentrasi ketidakmurnian, sehingga lebar junction barrier pada tunnel diode akan

tereduksi hingga nilainya kurang dari 100 Å (10-6 cm). Ketebalan ini hanya sekitar

seperlimapuluh panjang gelombang cahanya tampak.

Telah diketahui bahwa satu partikel harus paling tidak harus memiliki energi sebesar

potential-energy barrier untuk berpindah dari satu sisi dioda ke sisi lainnya. Namun,

jika barrier-nya demikian tipis (seperti pada dioda Esaki), persamaan Schrödinger

mengindikasikan adanya peluang besar bagi elektron untuk menembus barrier.

Perilaku mekanika-kuantum ini dinamakan tunneling (terobosan / terowongan),

sehingga dioda yang dibuat dengan ketidakmurnian-tinggi dinamakan dioda tunnel.

Karakteristik volt-amper dioda tunnel dapat dilihat pada gambar berikut.

Karakteristik dioda tunnel. Dari gambar di atas terlihat bahwa dioda-tunnel adalah

konduktor yang sempurna jika diberi bias mundur. Demikian juga untuk bias maju

dengan nilai tegangan yang kecil (hingga 50 mV untuk Ge), resistansinya relatif kecil

(sekitar 5 ohm). Pada arus puncak Ip yang berhubungan dengan tegangan Vp, gradien

bernilai nol. Jika V sedikit lebih besar dari Vp, arus mengecil, konduktansi dinamik

g = dI/dV bernilai negatif. Dioda-tunnel memperlihatkan karakteristik resistansi

Elektronika 1 36 Irwan Arifin 2004

negatif antara arus puncak Ip dan nilai minimum IV, yang dinamakan arus lembah

(valley current). Pada tegangan lembah VV dimana I = IV, konduktansi kembali

bernilai 0, dan di atas titik ini, resistansi kembali dan tetap bernilai positif. Pada titik

yang dinamakan peak forward voltage, VF, arus kembali mencapai nilai IP. Jika

tegangan diperbesar, arus akan melewati nilai IP.

Untuk arus dengan nilai antara IV dan IP, kurva memiliki tiga nilai tegangan, karena

satu nilai arus dalam area ini dapat dihasilkan oleh tiga macam tegangan.

Karakteristik seperti ini membuat dioda-tunnel menjadi sangat berguna pada

rangkaian digital.

Gambar berikut menunjukkan simbol rangkaian standar untuk dioda-tunnel

Model arus-lemah (small-signal model) dioda-tunnel yang beroperasi pada area

resistansi-negatif ditunjukkan pada gambar 3.19b di atas. Resistansi negatif –Rn

memiliki nilai minimum pada titik perubahan arus antara IP dan IV. Induktansi serial

Ls tergantung pada panjang kawat penghantar dan bentuk geometri paket dipol.

Kapasitansi junction, C, tergantung pada bvias dan biasanya diukur pada titik lembah.

Nilai umum untuk parameter-parameter dioda-tunnel ini pada arus puncak IP = 10

mA adalah –Rn = -30 Ω, Rs = 1 Ω, Ls = 5 nH, dan C = 20 pF.

Satu aplikasi yang menarik dari dioda tunnel adalah sebagai saklar kecepatan sangat

tinggi. Karena proses terobosan (tunneling) terjadi dengan kecepatan cahaya, respon

transien hanya dibatasi oleh kapasitansi shunt (kapasitansi junction dan perkabelan)

dan arus pengendali puncak. Waktu switching dalam order nanodetik hingga 50 ps

dapat diperoleh melalui dioda ini.

Aplikasi ke dua dari dioda tunnel adalah sebagai osilator frekuensi tinggi

(microwave).

Dioda tunnel komersial biasanya terbuat dari germanium atau galium arsenide.

atas menununjukkan beberapa karakteristik penting dari dioda jenis ini. Perhatikan

bahwa galium arsenide memiliki rasio Ip/IV tertinggi dan selisih VF – VP tertinggi

(sekitar 1 V), dibandingkan dengan germanium (sekitar 0,45 V). Arus puncak IP

ditentukan oleh konsentrasi ketidakmurnian (resistivitas) dan area junction. Untuk

aplikasi komputer, sering digunakan dioda dengan IP antara 1 hingga 100 mA. Titik

puncak (VP, IP), yang berada dalam area tunneling, tidak terlalu sensitif terhadap

temperatur. Namun, titik lembah (VV, IV) yang dipengaruhi oleh arus injeksi, cukup

sensitif terhadap temperatur.

Kelebihan yang dimiliki oleh dioda tunnel adalah murah, noise rendah, sederhana,

berkecepatan tinggi, imun terhadap lingkungan, dan berdaya rendah.

Kelemahan dioda-tunnel adalah selisih tegangan-keluaran rendah dan hanya

merupakan komponen-dua-terminal. Yang terakhir ini menyebabkan tidak ada isolasi

input-output, sehingga menimbulkan kesulitan dalam disain rangkaian.

Photodioda semikonduktor

Jika junction p-n dengan bias mundur disinari, terjadi perubahan arus yang hampir

linier terhadap flux cahaya. Gejala ini dimanfaatkan pada photodioda semikonduktor.

Komponen ini terdiri atas junction p-n yang dibuat dalam plastik transparan. Radiasi

hanya bisa diberikan pada satu permukaan junction. Sisi yang lain biasanya dicat

hitam atau ditutupi lempengan logam. Komponen ini sangat kecil dengan order

ukuran sepersepuluh inci.

Karakteristik Volt-Amper. Jika photodioda mendapat tegangan balik dengan nilai

sepersepuluhan volt, akan terjadi arus yang hampir konstan (tidak tergantung pada

besarnya bias mundur).

Arus "gelap" (dark current, lihat gambar) berhubungan dengan arus saturasi mundur,

karena pembentukan carrier minoritas secara termal. Jika cahaya dijatuhkan pada

permukaan, terbentuk pasangan carrier, yang kemudian akan berdifusi ke junction

dan menyeberangi junction sehingga menimbulkan arus.

Arus saturasi mundur I0 pada dioda p-n proporsional terhadap konsentrasi carrier

minoritas pno dan nno. Jika junction disinari, muncul sejumlah pasangan hole-elektron

baru, proporsional terhadap jumlah foton. Dengan demikian dengan bias mundur

yang besar akan terbentuk arus I = Io + Is, dengan Is adalah arus short-circuit yang

proporsional terhadap intensitas cahaya. Dengan demikian, karakteristik volt-amper

photodioda semikonduktor adalah :

(1 V / VT )

s o I = I + I − e η (3.34)

Nilai V positif untuk tegangan maju dan negatif untuk bias mundur. Parameter η

bernilai satu untuk germanium dan 2 untuk silikon. VT adalah tegangan ekuivalen

untuk suhu (lihat persamaan 3.10)/

Sensitivitas terhadap Posisi Iluminasi. Arus pada photodioda semikonduktor terbias

mundur bergantung pada difusi carrier minoritas di junction. Jika radiasi difokuskan

pada satu titik kecil yang jauh dari junction, carrier minoritas terinjeksi bisa

melakukan rekombinasi sebelum berdifusi pada junction. Dengan demikian, arus

yang mengalir menjadi lebih kecil dibandingkan kalau peristiwa ini terjadi pada

posisi yang lebih dekat dengan junction. Arus pada photodioda merupakan fungsi

jarak terhadap junction, seperti ditunjukkan oleh gambar 3.22 di bawah ini. Kurva

pada gambar bersifat asimetris, karena perbedaan panjang difusi carrier minoritas di

sisi p dan n.

TUGAS DIODA

RANGKAIAN ELEKTRONIKA

OLEH :

YUSUF SUHANA CARAKA KHUMAIDI PUTRA

NIM :

115514008

KELAS :

ELKOM 2 2011

JURUSAN ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2012