{tocify} $title={Daftar Isi}
Apa itu Dioda?
Dioda didefinisikan sebagai komponen elektronik dua terminal yang hanya menghantarkan arus dalam satu arah (selama dioperasikan dalam level tegangan yang ditentukan). Dioda yang ideal akan memiliki resistansi nol dalam satu arah, dan resistansi tak terbatas pada arah sebaliknya.
Meskipun di dunia nyata, dioda tidak dapat mencapai resistensi nol atau tak terbatas. Sebaliknya, dioda akan memiliki resistansi yang dapat diabaikan dalam satu arah (untuk memungkinkan aliran arus), dan resistansi yang sangat tinggi dalam arah sebaliknya (untuk mencegah aliran arus). Dioda secara efektif seperti katup untuk rangkaian listrik.
Dioda semikonduktor adalah jenis dioda yang paling umum. Dioda ini mulai menghantarkan listrik hanya jika tegangan ambang tertentu ada ke arah depan (yaitu, arah "resistansi rendah"). Dioda dikatakan "bias maju" saat menghantarkan arus ke arah ini. Saat dihubungkan dalam rangkaian dengan arah sebaliknya (yaitu arah "resistansi tinggi"), dioda dikatakan "bias balik".
Dioda dikatakan "bias maju" saat menghantarkan arus ke arah ini. Saat dihubungkan dalam rangkaian dengan arah sebaliknya (yaitu arah "resistansi tinggi"), dioda dikatakan "bias balik".
Dioda hanya memblokir arus ke arah sebaliknya (yaitu ketika bias balik) sementara tegangan balik berada dalam kisaran yang ditentukan. Di atas kisaran ini, penghalang terbalik akan pecah. Tegangan di mana kerusakan ini terjadi disebut "tegangan kerusakan terbalik".
Ketika tegangan rangkaian lebih tinggi dari tegangan kerusakan balik, dioda mampu menghantarkan listrik ke arah sebaliknya (yaitu arah "resistansi tinggi"). Inilah sebabnya mengapa dalam praktiknya kami mengatakan dioda memiliki resistansi tinggi dalam arah sebaliknya - bukan resistansi tak terbatas.
Persimpangan PN adalah bentuk paling sederhana dari dioda semikonduktor. Dalam kondisi ideal, sambungan PN ini berperilaku sebagai hubung singkat jika bias maju, dan sebagai rangkaian terbuka jika berada dalam bias balik. Nama dioda berasal dari “di – ode” yang berarti alat yang memiliki dua elektroda. Dioda biasanya digunakan di banyak proyek elektronik dan termasuk dalam banyak starter kit Arduino terbaik.
Simbol Dioda
Simbol dioda ditunjukkan di bawah ini. Panah menunjuk ke arah aliran arus konvensional dalam kondisi bias maju. Artinya anoda terhubung ke sisi p dan katoda terhubung ke sisi n.
Kita dapat membuat dioda PN junction sederhana dengan doping pentavalen atau pengotor donor dalam satu bagian dan pengotor trivalen atau akseptor di bagian lain dari blok kristal silikon atau germanium.
Doping ini membuat persimpangan PN di bagian tengah blok. Kita juga dapat membentuk sambungan PN dengan menggabungkan semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n bersama-sama dengan teknik fabrikasi khusus. Terminal yang terhubung ke tipe-p adalah anoda. Terminal yang terhubung ke sisi tipe-n adalah katoda.

Prinsip Kerja Diode
Prinsip kerja dioda bergantung pada interaksi semikonduktor tipe-n dan tipe-p. Semikonduktor tipe-n memiliki banyak elektron bebas dan jumlah lubang yang sangat sedikit. Dengan kata lain, kita dapat mengatakan bahwa konsentrasi elektron bebas tinggi dan konsentrasi hole sangat rendah pada semikonduktor tipe-n.
Elektron bebas dalam semikonduktor tipe-n disebut sebagai pembawa muatan mayoritas, dan lubang pada semikonduktor tipe-n disebut sebagai pembawa muatan minoritas.
Semikonduktor tipe-p memiliki konsentrasi lubang yang tinggi dan konsentrasi elektron bebas yang rendah. Lubang pada semikonduktor tipe-p adalah pembawa muatan mayoritas, dan elektron bebas pada semikonduktor tipe-p adalah pembawa muatan minoritas.
Jika Anda lebih suka penjelasan video tentang dioda, lihat video di bawah ini:
Diode yang tidak memihak
Sekarang mari kita lihat apa yang terjadi ketika satu wilayah tipe-n dan satu wilayah tipe-p bersentuhan. Di sini karena perbedaan konsentrasi, pembawa mayoritas berdifusi dari satu sisi ke sisi lain. Karena konsentrasi lubang tinggi di wilayah tipe-p dan rendah di wilayah tipe-n, lubang mulai menyebar dari wilayah tipe-p ke wilayah tipe-n.
Sekali lagi konsentrasi elektron bebas tinggi di daerah tipe-n dan rendah di daerah tipe-p dan karena alasan ini, elektron bebas mulai berdifusi dari daerah tipe-n ke daerah tipe-p.
Elektron bebas yang berdifusi ke daerah tipe-p dari daerah tipe-n akan bergabung kembali dengan lubang yang tersedia di sana dan menciptakan ion negatif yang tidak tertutup di daerah tipe-p. Dengan cara yang sama, lubang yang berdifusi ke wilayah tipe-n dari wilayah tipe-p akan bergabung kembali dengan elektron bebas yang tersedia di sana dan menciptakan ion positif yang tidak tertutup di wilayah tipe-n.
Dengan cara ini, akan ada lapisan ion negatif di sisi tipe-p dan lapisan ion positif di wilayah tipe-n muncul di sepanjang garis persimpangan kedua jenis semikonduktor ini. Lapisan ion positif yang tidak tertutup dan ion negatif yang tidak tertutup membentuk wilayah di tengah dioda di mana tidak ada pembawa muatan karena semua pembawa muatan bergabung kembali di sini di wilayah ini. Karena kurangnya operator muatan, wilayah ini disebut wilayah penipisan.
Setelah pembentukan daerah penipisan, tidak ada lagi difusi pembawa muatan dari satu sisi ke sisi lain di dioda. Hal ini disebabkan medan listrik yang muncul di seluruh wilayah penipisan akan mencegah migrasi pembawa muatan lebih lanjut dari satu sisi ke sisi lain.
Potensial lapisan ion positif yang tidak tertutup di sisi tipe-n akan menghilangkan lubang di sisi tipe-p dan potensi lapisan ion negatif yang tidak tertutup di sisi tipe-p akan mencabut elektron bebas di sisi-n. jenis sisi. Itu berarti penghalang potensial dibuat melintasi persimpangan untuk mencegah difusi pembawa muatan lebih lanjut.
Forward Biased Diode
Sekarang mari kita lihat apa yang terjadi jika terminal positif dari sebuah sumber dihubungkan ke sisi tipe-p dan terminal negatif dari sumber terhubung ke sisi tipe-n dari dioda dan jika kami meningkatkan tegangan sumber ini secara perlahan dari nol.
Pada awalnya tidak ada arus yang mengalir melalui dioda. Ini karena meskipun ada medan listrik eksternal yang diterapkan melintasi dioda, sebagian besar pembawa muatan masih belum mendapatkan pengaruh yang cukup dari medan eksternal untuk melintasi daerah penipisan. Seperti yang kami katakan bahwa wilayah penipisan bertindak sebagai penghalang potensial terhadap pembawa muatan mayoritas.
Hambatan potensial ini disebut rintangan potensial maju. Mayoritas pembawa muatan mulai melintasi penghalang potensial maju hanya ketika nilai tegangan yang diterapkan secara eksternal melintasi persimpangan lebih dari potensi penghalang maju. Untuk dioda silikon, potensial penghalang maju adalah 0,7 volt dan untuk dioda germanium, itu adalah 0,3 volt.
Ketika tegangan maju yang diterapkan secara eksternal melintasi dioda menjadi lebih dari potensi penghalang maju, pembawa muatan mayoritas bebas mulai melintasi penghalang dan berkontribusi arus dioda maju. Dalam situasi itu, dioda akan berperilaku sebagai jalur hubung singkat, dan arus maju dibatasi hanya oleh resistor yang terhubung secara eksternal ke dioda.
Reverse Biased Diode
Sekarang mari kita lihat apa yang terjadi jika kita menghubungkan terminal negatif dari sumber tegangan ke sisi tipe-p dan terminal positif dari sumber tegangan ke sisi tipe-n dioda. Pada kondisi tersebut, karena tarikan elektrostatis dari potensi negatif sumber, lubang di daerah tipe-p akan bergeser lebih jauh dari persimpangan sehingga meninggalkan lebih banyak ion negatif yang tidak tertutup di persimpangan.
Dengan cara yang sama, elektron bebas di daerah tipe-n akan bergeser lebih jauh dari persimpangan menuju terminal positif dari sumber tegangan meninggalkan lebih banyak ion positif yang tidak tertutup di persimpangan.
Akibat fenomena ini, daerah penipisan menjadi lebih luas. Kondisi dioda ini disebut kondisi bias balik. Pada kondisi itu, tidak ada pembawa mayoritas yang melintasi persimpangan tersebut, dan mereka malah menjauh dari persimpangan tersebut. Dengan cara ini, dioda memblokir aliran arus ketika bias balik.
Seperti yang telah kami ceritakan di awal artikel ini bahwa selalu ada beberapa elektron bebas di semikonduktor tipe-p dan beberapa lubang di semikonduktor tipe-n. Pembawa muatan berlawanan ini dalam semikonduktor disebut pembawa muatan minoritas.
Dalam kondisi bias balik, lubang menemukan diri mereka di sisi tipe-n akan dengan mudah melintasi wilayah penipisan bias balik karena bidang di wilayah penipisan tidak ada melainkan membantu pembawa muatan minoritas untuk melintasi wilayah penipisan.
Akibatnya, ada arus kecil yang mengalir melalui dioda dari sisi positif ke sisi negatif. Amplitudo arus ini sangat kecil karena jumlah pembawa muatan minoritas di dioda sangat kecil. Arus ini disebut arus saturasi balik.
Jika tegangan balik dioda meningkat melebihi nilai aman, karena gaya elektrostatis yang lebih tinggi dan karena energi kinetik yang lebih tinggi dari pembawa muatan minoritas bertabrakan dengan atom, sejumlah ikatan kovalen rusak untuk menghasilkan sejumlah besar lubang elektron bebas. pasangan di dioda dan prosesnya kumulatif.
Sejumlah besar pembawa muatan yang dihasilkan seperti itu akan berkontribusi pada arus balik yang sangat besar di dioda. Jika arus ini tidak dibatasi oleh resistansi eksternal yang terhubung ke rangkaian dioda, dioda dapat rusak secara permanen