Perangkat dan prinsip pengoperasian dioda
Dioda adalah perangkat semikonduktor paling sederhana yang dapat ditemukan di papan sirkuit tercetak dari perangkat elektronik apa pun saat ini. Bergantung pada struktur internal dan karakteristik teknisnya, dioda diklasifikasikan menjadi beberapa jenis: universal, penyearah, pulsa, dioda zener, dioda terowongan, dan varicaps. Mereka digunakan untuk perbaikan, pembatasan tegangan, deteksi, modulasi, dll. — tergantung pada tujuan perangkat yang digunakan.
Basis dioda adalah p-n-junctiondibentuk oleh bahan semikonduktor dengan dua jenis konduktivitas yang berbeda. Dua kabel dihubungkan ke kristal dioda yang disebut katoda (elektroda negatif) dan anoda (elektroda positif). Ada daerah semikonduktor tipe-p di sisi anoda dan daerah semikonduktor tipe-n di sisi katoda. Perangkat dioda ini memberinya properti unik - arus mengalir hanya dalam satu arah (maju), dari anoda ke katoda. Sebaliknya, dioda yang beroperasi normal tidak menghantarkan arus.
Di wilayah anoda (tipe-p) pembawa muatan utama adalah lubang bermuatan positif, dan di wilayah katoda (tipe-n) elektron bermuatan negatif. Lead dioda adalah permukaan logam kontak tempat kabel disolder.
Ketika dioda mengalirkan arus ke arah depan, itu berarti dioda dalam keadaan terbuka. Jika arus tidak melewati p-n-junction, maka dioda menutup. Dengan demikian, dioda dapat berada dalam salah satu dari dua kondisi stabil: terbuka atau tertutup.
Dengan menghubungkan dioda pada rangkaian sumber tegangan DC, anoda ke terminal positif dan katoda ke terminal negatif, kita memperoleh bias maju dari pn-junction. Dan jika tegangan sumber ternyata cukup (0,7 volt cukup untuk dioda silikon), maka dioda akan terbuka dan mulai mengalirkan arus. Besarnya arus ini akan tergantung pada besarnya tegangan yang diberikan dan resistansi internal dioda.
Mengapa dioda masuk ke kondisi konduktor? Karena dengan pengaktifan dioda yang benar, elektron dari wilayah-n, di bawah aksi EMF sumber, bergegas ke elektroda positifnya, ke lubang dari wilayah-p, yang sekarang berpindah ke elektroda negatif dari sumber, ke elektron.
Di perbatasan daerah (di persimpangan p-n itu sendiri) saat ini terjadi rekombinasi elektron dan lubang, penyerapan timbal baliknya. Dan sumber dipaksa untuk terus memasok elektron dan lubang baru ke daerah persimpangan p-n, meningkatkan konsentrasinya.
Tetapi bagaimana jika dioda dibalik, dengan katoda ke terminal positif sumber dan anoda ke terminal negatif? Lubang dan elektron menyebar ke arah yang berbeda—menuju terminal—dari persimpangan, dan daerah yang kekurangan pembawa muatan—penghalang potensial—muncul di dekat persimpangan. Arus yang disebabkan oleh sebagian besar pembawa muatan (elektron dan lubang) tidak akan terjadi.
Tapi kristal dioda tidak sempurna; selain pembawa muatan utama, ia juga memiliki pembawa muatan kecil di dalamnya yang akan menghasilkan arus balik dioda yang sangat kecil yang diukur dalam mikroampere. Tetapi dioda dalam keadaan ini tertutup karena sambungan p-nnya dibias mundur.
Tegangan dioda beralih dari keadaan tertutup ke keadaan terbuka disebut tegangan maju dioda (lihat — Parameter dasar dioda), yang pada dasarnya adalah penurunan tegangan pada persimpangan p-n. Resistansi dioda terhadap arus maju tidak konstan, tergantung pada besarnya arus yang melalui dioda dan berada pada urutan beberapa ohm. Tegangan polaritas terbalik di mana dioda mati disebut tegangan balik dioda. Resistansi balik dioda dalam kondisi ini diukur dalam ribuan ohm.
Jelas, sebuah dioda dapat beralih dari keadaan terbuka ke keadaan tertutup dan sebaliknya ketika polaritas tegangan yang diterapkan padanya berubah. Pengoperasian penyearah didasarkan pada properti dioda ini. Jadi dalam rangkaian AC sinusoidal, dioda hanya akan mengalirkan arus selama setengah gelombang positif dan akan diblokir selama setengah gelombang negatif.
Lihat juga di topik ini:Apa perbedaan antara dioda pulsa dan penyearah