Dioda

Dioda adalah komponen semikonduktor yang mengalirkan arus satu arah saja. Dioda terbuat dari germanium atau silikon yang lebih terkenal dengan dioda junction. Struktur dari dioda ini sesuai dengan namanya, adalah sambungan antara semikonduktor tipe P dan semikonduktor tipe N. Semikonduktor tipe P berperan sebagai anoda dan semikonduktor tipe N berperan sebagai katoda. Dengan struktur seperti ini arus hanya dapat mengalir dari sisi P ke sisi N.
Simbol, struktur dan bentuk Dioda
Simbol, struktur dan bentuk Dioda
Ada tiga yang membedakan dioda dengan komponen lain:
  1. Memiliki dua terminal seperti halnya resistor
  2. Arus yang mengalir tergantung pada beda potensial antara kedua terminal
  3. Tidak mematuhi hukum ohm

Lapisan Pengosongan (Depletion Layer)

Lapisan pengosongan terjadi akibat gaya tolak-menolak. Elektron pada sisi N bersiap untuk bebas, menyebar ke segala arah. Beberapa berdifusi melewati junction. Di sisi P terdapat hole-hole yang siap menangkap elektron yang jatuh. Jika elektron bebas meninggalkan sisi N, akan terbentuk ion positif di daerah N. Bila elektron tersebut memasuki daerah P elektron akan menjadi pembawa minoritas yang waktu hidupnya singkat. Elektron-elektron tersebut segera jatuh dan ditangtkap oleh hole. Hasilnya, hole akan hilang dan terbentuk ion negatif.

Setiap terjadi perpindahan elektron dari sisi N ke sisi P terbentuk sepasang ion negatif dan positif. Ion-ion ini tidak dapat bergerak dengan bebas seperti elektron bebas dan hole, tetapi tetap berada dalam struktur kristal akibat ikatan kovalen. Ketika jumlah ion bertambah banyak, daerah sekitar junction dikosongkan dari elektron bebas dan hole. Daerah inilah yang disebut lapisan pengosongan (depletion layer).

Tegangan Maju (Forward Voltage)

Tegangan maju (forward voltage) adalah beda potensial di lapisan pengosongan. Pada suhu 250, forward voltage dioda silikon sekitar 0.7V, sedangkan dioda germanium sekitar 0.3V. Forward voltage ini terjadi karena eksistensi lapisan pengosongan. Ketika ion-ion negatif telah terbentuk, elektron-elektron yang ingin berpidah dari sisi N ke sisi P akan terpental kembali ke sisi N. Hanya elektron-elektron yang mempunyai energi besar yang sanggup melewati hambatan ini. ”Pertahanan” dari sisi P semakin besar seiring meningkatnya jumlah elektron yang ingin menyeberangi junction menuju ke sisi P. Akhirnya, terjadilah suatu keseimbangan. Pada saat ini lapisan pengosongan menghentikan difusi elektron melalui junction.

Bias Maju (Forward Bias)

Bias Maju Dioda (Forward Bias)
Bias Maju Dioda (Forward Bias)
Pada kondisi forward bias ini arus yang melewati dioda ini besar. Gejala ini terjadi karena elektron-elektron di sisi N mendapat tambahan energi sehingga mampu menyebrangi junction. selanjutnya masuk kedalam hole dan menjadi elektron valensi. Perjalanan elektron valensi berlanjut hingga ke ujung sisi P dan meninggalkan sisi P lalu menalir ke dalam kutub positif sumber, sehingga mengalirlah arus listrik.

Bias Mundur (Reverse Bias)

Bias Mundur Dioda (Reverse Bias)
Bias Mundur Dioda (Reverse Bias)
Pada kondisi bias mundur (reverse bias), elektron pada sisi N menjauhi junction. Begitu pula dengan hole pada sisi P. Akibatnya daerah pengosongan menjadi makin lebar. Semakin lebar daerah pengosongan semakin tinggi beda potensialnya. Akhinya beda potensial pada lapisan pengosongan sama dengan beda potensial sumber. Pada saat ini elektron dan hole berhenti bergerak serta tidak terjadi arus listrik.

Daftar Pustaka

  • Widodo Budiharto, S,Si, M. Kom dan Sigit Firmansyah. (2004). Elektronika Digital dan Mikroprosesor. Jogjakarta: Andi.