Dioda penyearah atau rectifier dioda adalah jenis dioda yang berfungsi untuk menyearahkan arus listrik. Fungsi utama dioda ini adalah untuk mengubah arus listrik AC menjadi arus DC.
Dalam rangkaian listrik, dioda penyearah sangatlah penting karena tanpa adanya komponen ini, piranti elektronik tidak akan berfungsi dengan baik. Oleh karena itu, pengetahuan tentang dioda penyearah sangatlah penting untuk para ahli elektronik.
Pada artikel ini, kita akan membahas lebih lanjut mengenai pengertian, fungsi, jenis, gambar simbol, cara kerja, dan cara mengukur dioda penyearah.
Pengertian Dioda Penyearah (Rectifier)
Dioda penyearah adalah komponen aktif pada elektronika yang berfungsi untuk menyearahkan arus listrik AC (Alternating Current) dan mengubahnya menjadi arus DC (Direct Current).
Dalam sebuah rangkaian penyearah, dioda penyearah digunakan sebagai komponen utama karena hanya memungkinkan aliran arus searah. Oleh karena itu, penggunaan dioda sangat penting dalam rangkaian elektronika.
Rectifier atau dioda penyearah sering digunakan dalam alat-alat elektronik di sekitar kita, terutama pada catu daya atau power supply yang membutuhkan rectifier untuk mengubah tegangan AC menjadi arus DC.
Simbol Dioda Penyearah
Lambang dioda penyearah (rectifier) cukup sederhana dan mudah diingat. Berikut adalah gambar simbol dioda penyearah yang dapat dilihat di bawah ini.
Cara Kerja Dioda Penyearah
Dioda penyearah terdiri dari dua kaki elektroda, yaitu anoda (terminal +) dan katoda (terminal -). Prinsip kerja dioda penyearah didasarkan pada teknologi pertemuan P-N, dan berfungsi sebagai berikut:
- Arus positif hanya dapat mengalir dari anoda ke katoda. Namun arus tersebut tidak dapat mengalir pada arah sebaliknya.
- Ketika arus AC melewati dioda, arus tersebut akan dialirkan hanya pada satu arah, sedangkan arus yang datang dari arah berlawanan akan diblokir. Sehingga tegangan listrik yang sebelumnya bolak-balik akan diubah menjadi arus searah.
- Penggunaan dioda penyearah sangatlah penting bagi komponen elektronika, terutama untuk perangkat seperti catu daya atau power supply yang membutuhkan arus DC agar bisa beroperasi dengan baik.
Jenis-Jenis Dioda Penyearah (Rectifier)
Dalam komponen elektronika, terdapat beberapa jenis rangkaian dioda penyearah. Setiap jenis rangkaian tersebut memiliki fungsi, kelebihan, dan kekurangan yang berbeda.
Dari sini, pengguna dapat menentukan jenis komponen serta spesifikasi yang sesuai dengan kebutuhan rangkaian.
Berikut ini adalah beberapa jenis dioda penyearah (rectifier) yang sering digunakan dalam rangkaian elektronika.
1. Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier)
Dioda penyearah setengah gelombang adalah jenis rectifier yang hanya dapat menghasilkan setengah siklus gelombang sinus. Gelombang sinus ini terdiri dari dua bagian, yaitu bukit positif dan negatif. Jenis gelombang yang dihasilkan oleh rectifier dapat dilihat melalui osiloskop.
Rectifier setengah gelombang hanya mampu menghasilkan setengah gelombang sinus. Sehingga, rectifier ini dianggap sebagai jenis rectifier dengan konstruksi yang paling sederhana.
Ketika arus AC masuk ke rangkaian, sinyal positif arus listrik akan melewati dioda (forward bias). Sementara itu, sinyal negatif akan segera diblokir dan dioda akan berada dalam posisi reverse bias.
Rangkaian penyearah setengah gelombang memiliki beberapa kelebihan, antara lain:
- Konstruksinya sederhana dan mudah dipahami.
- Harganya lebih murah dibandingkan dengan jenis rectifier lainnya.
- Terdiri hanya dari satu fasa sinyal sinus dan satu dioda saja.
Selain kelebihannya, rangkaian penyearah setengah gelombang juga memiliki beberapa kekurangan yang perlu diperhatikan, di antaranya:
- Output yang dihasilkan mengandung riak (ripple) yang besar.
- Daya output yang dihasilkan cenderung kecil.
- Karena hanya memanfaatkan setengah siklus dari sinyal sinus, maka efisiensi penggunaannya dinilai kurang baik.
- Pada frekuensi rendah, rangkaian ini memerlukan kapasitor tambahan.
- Tidak dapat digunakan pada power supply dengan frekuensi tinggi.
2. Penyearah Gelombang Penuh (Full Wave Rectifier)
Dioda penyearah gelombang penuh atau full wave rectifier adalah komponen elektronika yang dapat menyearahkan gelombang dengan siklus penuh. Untuk mengubah arus AC menjadi DC, full wave rectifier memerlukan 2 hingga 4 dioda.
Cara kerja full wave rectifier adalah dengan membuat penyearah ganda, di mana siklus negatif pada gelombang input akan dikembalikan. Oleh karena itu, pada penyearah gelombang penuh terdapat dua fasa input. Fasa satu akan mengikuti sinyal dari input, sedangkan fasa lainnya akan membalikkannya.
Untuk menjalankan fungsinya, rectifier tidak hanya memerlukan dioda, tetapi juga transformer. Penggunaan transformer ini membuat tegangan output sekunder pada fasa 180°.
Beberapa kelebihan dari penyearah gelombang penuh adalah:
- Menyearahkan seluruh siklus sinus sehingga lebih efisien.
- Tidak ada siklus yang terbuang, sehingga daya yang dihasilkan lebih banyak.
- Output yang dihasilkan memiliki riak (ripple) yang lebih halus.
Selain beberapa kelebihan di atas, penyearah gelombang penuh atau full wave rectifier juga memiliki kekurangan, diantaranya adalah:
- Konstruksi yang lebih rumit dibandingkan dengan penyearah setengah gelombang.
- Membutuhkan dua dioda atau lebih dalam satu rangkaian, sehingga memerlukan komponen lebih banyak.
- Biaya produksi yang lebih mahal dibandingkan dengan penyearah setengah gelombang.
- Membutuhkan transformator sebagai komponen tambahan, sehingga akan menambah kompleksitas dan biaya produksi.
3. Penyearah Gelombang dengan Sistem Jembatan
Penyearah jembatan atau bridge rectifier adalah jenis penyearah gelombang yang menggunakan susunan dioda dalam bentuk jembatan.
Penyearah jembatan ini menggunakan siklus sinus penuh sebagai input, tetapi hanya menggunakan satu fasa saja. Setiap siklus input akan dimanfaatkan sepenuhnya oleh keempat dioda dalam rangkaian ini.
Ketika sinyal input berada pada siklus positif, dioda pertama dan kedua akan beroperasi pada posisi forward bias. Kemudian, dioda ketiga dan keempat akan mengikuti untuk bekerja pada posisi forward bias. Hal yang sama terjadi saat siklus input berada pada siklus negatif.
Kelebihan dari penyearah jembatan adalah mampu menyearahkan gelombang dengan siklus penuh, sehingga efisiensi daya yang dihasilkan lebih baik. Selain itu, tidak ada siklus yang terbuang dalam rangkaian ini. Namun, kekurangan dari penyearah jembatan adalah biaya yang diperlukan untuk membuat rangkaian lebih mahal.
4. Penyearah Gelombang dengan Kapasitor
Penyearah gelombang yang bekerja dengan dukungan kapasitor disebut sebagai rectifier dengan filter kapasitor. Rangkaian ini memiliki fungsi sebagai filter atau penyaring, dimana kapasitor akan membantu menekan timbulnya ripple atau riak pada output yang dihasilkan.
Saat melakukan penyearahan gelombang AC, akan selalu timbul riak pada output. Dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian, riak yang terjadi dapat diredam dan menghasilkan output yang lebih halus. Dalam rangkaian rectifier dengan filter kapasitor, kapasitor akan menyerap muatan selama siklus positif dan melepaskan muatan tersebut selama siklus negatif, sehingga menghasilkan output yang stabil dan bersih dari riak.
Cara Mengukur Dioda Penyearah
Dioda penyearah (rectifier) merupakan komponen elektronik yang rentan mengalami kerusakan karena berbagai faktor, seperti tegangan berlebih, arus berlebih, dan kondisi lingkungan yang kurang baik. Jika dioda mengalami kerusakan, dapat berdampak buruk pada kinerja alat elektronik di mana komponen tersebut terpasang.
Lalu, bagaimana cara mengetahui apakah dioda penyearah mengalami kerusakan atau tidak? Untuk mendeteksi kerusakan pada dioda, kita bisa menggunakan alat ukur yang disebut dengan avometer.
Jika belum pernah menggunakannya, mari langsung saja kita simak tutorial cara mengukur dioda penyearah (rectifier), diantaranya adalah:
- Siapkan avometer yang sudah dikalibrasi.
- Pastikan pengaturan avometer dalam posisi untuk mengukur tahanan Ω (ohm).
- Tempatkan terminal positif avometer pada terminal positif rectifier.
- Terminal negatif rectifier juga ditempatkan pada terminal negatif avometer.
- Perhatikan hasil pengukuran melalui pergerakan jarum. Jika jarum penunjuk mengalami pergerakan maka artinya dioda mengalami kerusakan.
- Jika jarum penunjuk dalam posisi stabil yaitu pada titik 0, artinya dioda dalam keadaan baik.
Kesimpulan
Agar dapat berfungsi dengan baik, perangkat elektronik membutuhkan tegangan DC. Dioda penyearah (rectifier) berperan dalam mengubah arus AC menjadi arus DC yang dibutuhkan oleh perangkat elektronik.
Ketika tidak ada dioda penyearah, perangkat elektronik tidak dapat beroperasi dengan benar. Oleh karena itu, peran dari rectifier sangatlah penting dalam menjaga kinerja perangkat elektronik agar dapat berfungsi dengan baik.