Elektronika Dasar - Dioda

Setelah mengenal berbagai macam komponen, mari kita fokuskan pada komponen penting lainnya di bidang elektronika yaitu a Diode. Dioda semikonduktor adalah komponen elektronik dua terminal dengan sambungan PN. Ini juga disebut sebagaiRectifier.

Itu anode yang mana positive terminal dari dioda diwakili dengan A dan cathode, yang merupakan negative terminal diwakili dengan K. Untuk mengetahui anoda dan katoda dari dioda praktis, digambar garis halus pada dioda yang artinya katoda, sedangkan ujung lainnya melambangkan anoda.

Seperti yang telah kita bahas tentang semikonduktor tipe-P dan tipe-N, dan perilaku pembawa mereka, sekarang mari kita coba untuk menggabungkan bahan-bahan ini bersama-sama untuk melihat apa yang terjadi.

Pembentukan Dioda

Jika material tipe-P dan tipe-N didekatkan satu sama lain, keduanya bergabung membentuk persimpangan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Bahan tipe-P memiliki holes sebagai majority carriers dan material tipe-N memiliki electrons sebagai majority carriers. Saat muatan berlawanan menarik, beberapa lubang dalam tipe P cenderung menuju ke sisi n, sedangkan beberapa elektron dalam tipe N cenderung menuju sisi P.

Saat keduanya bergerak menuju persimpangan, lubang dan elektron bergabung kembali satu sama lain untuk menetralkan dan membentuk ion. Nah, di persimpangan ini, ada daerah di mana ion positif dan negatif terbentuk, disebut persimpangan PN atau penghalang persimpangan seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Pembentukan ion negatif di sisi P dan ion positif di sisi N menghasilkan pembentukan wilayah bermuatan sempit di kedua sisi persimpangan PN. Wilayah ini sekarang bebas dari operator biaya bergerak. Ion-ion yang ada di sini telah diam dan mempertahankan wilayah ruang di antara mereka tanpa pembawa muatan.

Karena wilayah ini bertindak sebagai pembatas antara material tipe P dan N, ini juga disebut sebagai Barrier junction. Ini memiliki nama lain yang disebut sebagaiDepletion regionyang berarti menghabiskan kedua wilayah tersebut. Terjadi perbedaan potensial VD karena pembentukan ion, melintasi persimpangan yang disebut sebagaiPotential Barrier karena mencegah pergerakan lebih lanjut dari lubang dan elektron melalui persimpangan.

Biasing dari Diode

Ketika dioda atau komponen dua terminal apa pun dihubungkan dalam suatu rangkaian, ia memiliki dua kondisi bias dengan suplai yang diberikan. MerekaForward biased kondisi dan Reverse biasedkondisi. Beri tahu kami secara detail.

Kondisi Maju Bias

Ketika dioda dihubungkan ke sirkuit, dengan itu anode to the positive terminal dan cathode to the negative terminal suplai, maka koneksi seperti itu dikatakan forward biasedkondisi. Koneksi semacam ini membuat sirkuit semakin bias ke depan dan membantu lebih banyak konduksi. Dioda bekerja dengan baik dalam kondisi bias maju.

Kondisi Bias Terbalik

Ketika dioda dihubungkan ke sirkuit, dengan itu anode to the negative terminal dan cathode to the positive terminal suplai, maka koneksi seperti itu dikatakan Reverse biasedkondisi. Koneksi semacam ini membuat sirkuit semakin bias terbalik dan membantu meminimalkan dan mencegah konduksi. Dioda tidak dapat bekerja dalam kondisi bias terbalik.

Mari kita sekarang mencoba untuk mengetahui apa yang terjadi jika dioda terhubung dalam bias maju dan dalam kondisi bias terbalik.

Bekerja di bawah Forward Biased

Ketika tegangan eksternal diterapkan ke dioda sedemikian rupa sehingga membatalkan penghalang potensial dan memungkinkan aliran arus disebut sebagai forward bias. Ketika anoda dan katoda dihubungkan masing-masing ke terminal positif dan negatif, lubang pada tipe P dan elektron tipe N cenderung bergerak melintasi persimpangan, memecahkan penghalang. Ada aliran arus bebas dengan ini, hampir menghilangkan penghalang.

Dengan gaya tolak yang diberikan oleh terminal positif ke lubang dan oleh terminal negatif ke elektron, rekombinasi terjadi di persimpangan. Tegangan suplai harus sedemikian tinggi sehingga memaksa pergerakan elektron dan lubang melalui penghalang dan melintasinya untuk menyediakanforward current.

Arus Maju adalah arus yang dihasilkan oleh dioda saat beroperasi dalam kondisi bias maju yang ditandai dengan I_f.

Bekerja di bawah Reverse Biased

Ketika tegangan eksternal diterapkan ke dioda sedemikian rupa sehingga meningkatkan penghalang potensial dan membatasi aliran arus disebut sebagai Reverse bias. Ketika anoda dan katoda dihubungkan masing-masing ke terminal negatif dan positif, elektron tertarik ke terminal positif dan lubang tertarik ke terminal negatif. Karenanya keduanya akan jauh dari penghalang potensialincreasing the junction resistance dan mencegah elektron melewati persimpangan.

Gambar berikut menjelaskan hal ini. Grafik konduksi ketika tidak ada bidang yang diterapkan dan ketika beberapa bidang eksternal diterapkan juga digambar.

Dengan meningkatnya bias balik, persimpangan memiliki sedikit pembawa minoritas untuk menyeberangi persimpangan tersebut. Arus ini biasanya dapat diabaikan. Arus balik ini hampir konstan jika suhunya konstan. Tetapi ketika tegangan balik ini meningkat lebih jauh, maka sebuah titik disebutreverse breakdown occurs, di mana longsoran arus mengalir melalui persimpangan tersebut. Arus balik yang tinggi ini merusak perangkat.

Reverse current adalah arus yang dihasilkan dioda saat beroperasi dalam kondisi bias balik dan ditunjukkan dengan I_r. Oleh karena itu dioda memberikan jalur resistansi tinggi dalam kondisi bias balik dan tidak berjalan, di mana ia menyediakan jalur resistansi rendah dalam kondisi dan konduksi bias maju. Dengan demikian kita dapat menyimpulkan bahwa dioda adalah perangkat satu arah yang melakukan bias maju dan bertindak sebagai isolator dalam bias balik. Perilaku ini membuatnya berfungsi sebagai penyearah, yang mengubah AC ke DC.

Tegangan Terbalik Puncak

Peak Inverse Voltage segera disebut sebagai PIV. Ini menyatakan tegangan maksimum yang diterapkan dalam bias balik. Tegangan Terbalik Puncak dapat didefinisikan sebagai "The maximum reverse voltage that a diode can withstand without being destroyed". Oleh karena itu, tegangan ini dipertimbangkan selama kondisi bias balik. Ini menunjukkan bagaimana dioda dapat dioperasikan dengan aman dalam bias terbalik.

Tujuan dari Diode

Dioda digunakan untuk memblokir aliran arus listrik dalam satu arah, yaitu ke arah depan dan untuk memblokir arah sebaliknya. Prinsip dioda ini membuatnya bekerja sebagai aRectifier.

Agar rangkaian memungkinkan aliran arus dalam satu arah tetapi berhenti di arah lain, dioda penyearah adalah pilihan terbaik. Jadioutput akan DCmelepas komponen AC. Sirkuit seperti penyearah gelombang setengah dan gelombang penuh dibuat menggunakan dioda, yang dapat dipelajari diElectronic Circuits tutorial.

Dioda juga digunakan sebagai Switch. Ini membantu ON dan OFF yang lebih cepat untuk output yang seharusnya terjadi dalam kecepatan cepat.

V - I Karakteristik Dioda

Susunan rangkaian praktis untuk dioda sambungan PN ditunjukkan pada gambar berikut. Ammeter dihubungkan secara seri dan voltmeter secara paralel, sedangkan suplai dikontrol melalui resistor variabel.

Selama operasi, ketika dioda dalam kondisi bias maju, pada beberapa tegangan tertentu, penghalang potensial dihilangkan. Tegangan seperti itu disebut sebagaiCut-off Voltage atau Knee Voltage. Jika tegangan maju melebihi batas, arus maju naik secara eksponensial dan jika ini dilakukan lebih lanjut, perangkat rusak karena panas berlebih.

Grafik berikut menunjukkan keadaan konduksi dioda dalam kondisi bias maju dan mundur.

Selama bias balik, arus yang dihasilkan melalui pembawa minoritas dikenal sebagai "Reverse current". Ketika tegangan balik meningkat, arus balik ini meningkat dan tiba-tiba rusak pada suatu titik, mengakibatkan kerusakan permanen pada sambungan.