Materi Dioda

             Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

Gambar 2.1 Simbol dan struktur dioda

Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangakan disisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N. Kalau menggunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari. sisi P ke sisi N.

Gambar 2.2 Dioda dengan bias maju

Sebaliknya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.
Prinsip Kerja Forward Bias :
Pada saat dioda dberikan muatan positif arus mengalir menuju anoda yang menyebabkan anoda lebih positif terhadap katoda sehingga dioda dalam kondisi bekerja dimana arus mengalir dai anoda ke katoda.

Gambar 2.3 Dioda dengan bias negatif

Tentu jawabannya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.
Prinsip Kerja Reverse Bias:
Suatu dioda dialirkan tegangan positif pada katoda sehingga arus tidak mengalir ke anoda yang menyebabkan anoda bemuatan lebih negatif dari katoda dimana tidak ada arus yang mengalir.
Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (deplesion layer). Untuk dioda yang-terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah diatas 0.7 volt. Kira-kira 0.2 volt batas minimum dioda yang terbuat dari bahan Germanium.

Gambar 2.4 Grafik arus dioda

Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan aras, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.
Prinsip Kerja Karakteristik dioda :
Awal mula dioda dalam kondisi reverse bias atau tidak bekerja,pada saat arus mulai mengalir dan mampu menembus tegangan dioda (0.7 untuk dioda silicon 1.3 untuk germanium) yang menyebabkan dioda dalam kondisi bekerja sehingga arus terus mengalir menuju output.

Zener
Fenomena tegangan breakdown diode ini mengilhami pembuata komponen elektronika lainnya yang dinammakan zener. Pada dasarnya tidak terdapat perbedaan struktur dari zener, dimana dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N, ternyaa tegangan breakdown diode bias makin cepat tercapai. Jika pada diode biasanya breakdown terjadi pada tegangan ratusan volt, namun pada zener bias terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di datasheet ada zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 1,5 volt, 3,5 volt dan sebagainya.

Gambar 2.5 Simbol Zener

Karakteristik zener berbeda dengan dioda dimana dioda bekerja pada bias maju namun pada zener berguna pada bias negatif (reverse bias).

LED
LED merupakan singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mengeluarkan emisi cahaya  pada semikonduktor, doping yang dipakai adalah gallium, arsenic, dan phosphorus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

 2.6 Simbol LED

Pada saat ini warna cahaya LED yang banyak ada adalah warna merah, kuning, dan hijau. Semua warna pada LED paa dasarnya bias dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam pemilihan LED selain warna perlu juga memperhatikan tegangan kerja, arus maksimmum, dan disipasi daya si LED tersebut. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat, dan lonjong.