Dioda: Pengertian, Fungsi, Simbol, Jenis, Karakteristik dan Cara Kerja

Dioda merupakan komponen aktif yang sering digunakan dalam berbagai perangkat elektronik. Komponen ini terbuat dari bahan semikonduktor dan berfungsi sebagai penyearah arus listrik, yaitu mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.

Secara umum, dioda terdiri dari dua elektroda yang saling berlawanan, di mana masing-masing elektroda memiliki muatan positif dan negatif. Di pasar, terdapat berbagai macam jenis dan ukuran dioda dengan kelebihan, kekurangan, serta cara kerja dan fungsinya masing-masing. Pengguna dapat memilih jenis dioda yang sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan.

Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai dioda, kita akan membahas pengertian, fungsi, simbol, jenis, dan cara kerjanya secara lebih detail dalam ulasan berikut ini.

Pengertian Dioda

Dioda adalah komponen yang berfungsi sebagai penyearah arus listrik sekaligus penghambat arus listrik. Komponen ini terdiri dari bahan semikonduktor yang beragam, seperti silikon, germanium, dan lainnya.

Dalam dioda, terdapat dua kutub yang saling berlawanan. Salah satunya adalah kutub positif (anoda), sementara yang lainnya adalah kutub negatif (katoda).

Dikarenakan strukturnya yang demikian, dioda dapat berfungsi ganda. Di satu sisi, dioda dapat berfungsi sebagai penyearah arus, sedangkan di sisi lainnya, dioda berfungsi sebagai penghambat arus listrik.

Komponen-Komponen Penyusun Dioda

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, dioda terdiri dari dua komponen utama.

1. Anoda
2. Katoda

Komponen katoda berfungsi sebagai kutub negatif, sedangkan anoda sebagai kutub positif.

Untuk informasi lebih lanjut mengenai masing-masing komponen dioda, silakan simak penjelasannya di bawah ini.

1. Anoda

Anode, atau yang lebih dikenal dengan istilah anoda, adalah komponen dioda yang terbuat dari elektroda yang bermuatan positif. Pada dioda, bagian katoda memiliki kandungan elektron yang lebih sedikit.

Kandungan elektron yang sedikit ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya adalah karena anoda memiliki elektrolit yang bermuatan positif.

2. Katoda

Selain anoda, terdapat juga komponen dioda yang disebut katoda. Katoda merupakan kutub yang terbuat dari elektroda dengan muatan negatif. Karena memiliki elektroda yang bermuatan negatif, katoda memiliki kandungan elektron yang lebih banyak dibandingkan dengan anoda.

Kedua jenis komponen dioda ini bekerja berdasarkan prinsip kerja semikonduktor P-N. Ketika kedua komponen ini bertemu, mereka membentuk sebuah perbatasan yang disebut sebagai P-N Junction.

Gambar dan Simbol Dioda

Gambar di atas menunjukkan dioda dan simbol dioda, di mana anoda terletak di sebelah kiri dan katoda di sebelah kanan.

Ada dua trik yang dapat Anda gunakan untuk mengingat sisi simbol yang merupakan anoda dan yang merupakan katoda:

1. Ingatlah sisi anoda simbol sebagai panah yang menunjukkan arah aliran arus konvensional, yaitu dari positif ke negatif. Degan demikian, dioda memungkinkan arus mengalir ke arah panah.
2. Ingatlah garis vertikal di sisi katoda sebagai tanda minus besar, yang menunjukkan sisi dioda yang negatif untuk bias maju.

Cara Kerja Dioda

Cara kerja dioda sebenarnya cukup sederhana dan mudah dipahami. Secara umum, dioda bekerja dalam tiga kondisi dasar:

1. Unbiased,
2. Forward Biased,
3. Reverse Biased.

Untuk pemahaman yang lebih mendetail mengenai cara kerja dioda, berikut penjelasannya.

1. Unbiased

Pada kondisi pertama, dioda bekerja dalam keadaan unbiased. Dalam kondisi ini, dioda tidak memiliki tegangan yang diberikan. Ketika dioda tidak memiliki tegangan, terjadi reaksi pada P-N junction dan terbentuk medan listrik.

P-N junction dimulai dengan proses difusi, di mana elektron dari daerah N bergerak ke daerah P. Proses ini menciptakan lubang di daerah P. Lubang ini menciptakan ion positif di daerah P. Ion positif ini diam dan menciptakan medan listrik statis. Medan listrik ini membatasi gerak elektron, dan ini menciptakan kondisi P-N junction.

2. Reverse Bias (Bias Mundur)

Reverse bias terjadi ketika katoda terhubung ke kutub positif dan anoda terhubung ke kutub negatif. Dalam kondisi ini, tegangan menjadi negatif karena ion bermuatan negatif tertarik ke arah anoda. Hal ini menyebabkan terbentuknya tegangan listrik statis.

Dengan ion bergerak ke arah yang sama dan menimbulkan reaksi listrik statis, elektron akan terhambat dalam pergerakannya. Akibatnya, arus listrik tidak dapat mengalir melalui dioda.

3. Forward Bias (Bias Maju)

Forward bias terjadi ketika katoda dihubungkan ke terminal dengan muatan negatif dan anoda dihubungkan ke terminal dengan muatan positif.

Tegangan eksternal yang diterapkan pada dioda menyebabkan elektron tertarik ke masing-masing kutub. Elektron dengan muatan negatif akan tertarik ke terminal anoda, sedangkan katoda akan menarik elektron dengan muatan positif.

Kondisi ini menghilangkan penghalang dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir melalui rangkaian tersebut.

Baca juga :

• Fungsi Kapasitor Variabel, Jenis dan Simbolnya
• Cara Menyambungkan Kabel Listrik yang Benar dan Aman
• Fungsi Kabel NYA, Gambar dan Ukuran
• Gambar Macam-Macam Kabel dan Fungsinya

Karakteristik Dioda

Karakteristik dioda dapat dilihat melalui kurva karakteristik dioda arus-tegangan. Ini berarti, untuk sejumlah arus tertentu, tegangan akan diukur pada setiap titik.

Resistor menunjukkan hubungan V-I linier, namun, dalam kasus dioda hubungan ini berbeda. Gambar di atas menunjukkan kurva V-I dioda.

Dioda beroperasi di tiga wilayah berbeda berdasarkan tegangan yang diterapkan.

1. Wilayah Bias Maju: Ketika tegangan positif diterapkan pada dioda, dioda akan AKTIF dan arus akan melewatinya. Untuk mengalirkan arus melalui dioda pada wilayah bias maju, tegangan positif harus melebihi tegangan maju Vf.
2. Wilayah Bias Mundur: Pada wilayah ini, dioda akan dimatikan dan tegangan yang diberikan akan lebih kecil dari tegangan maju Vf dan lebih besar dari tegangan tembus Vbr. Dalam kondisi ini, perangkat menunjukkan resistansi maksimum terhadap arus, namun sejumlah kecil arus akan mengalir melalui dioda yang disebut arus saturasi terbalik.
3. Wilayah breakdown: Ketika tegangan yang sangat besar dan negatif diterapkan pada dioda, itu akan memungkinkan arus mengalir dalam arah terbalik dari katoda ke anoda. Daerah ini disebut wilayah breakdown.

Fungsi Dioda

Dari penjelasan di atas, terlihat bahwa fungsi dioda tidak terbatas hanya sebagai penyearah dan penghambat arus listrik dalam rangkaian elektronika.

Berikut adalah beberapa fungsi lain dari dioda yang perlu diketahui:

• Dioda berperan sebagai bagian penting dalam pembentukan sensor cahaya.
• Sebagai komponen dalam pembentukan sensor suhu atau sensor panas.
• Dapat digunakan untuk menggandakan atau mengatur tingkat tegangan arus listrik.
• Berfungsi sebagai penyearah dalam mengatur aliran arus listrik dalam rangkaian elektronika.
• Digunakan sebagai indikator dalam beberapa aplikasi.
• Berperan sebagai penghambat aliran arus listrik dalam rangkaian elektronika.
• Dapat digunakan dalam rangkaian VCO (Voltage Controlled Oscillator).
• Membantu dalam stabilisasi tegangan arus listrik.
• Berfungsi sebagai komponen pengaman atau saklar dalam rangkaian.
• Dapat digunakan untuk mengubah arus dari DC ke AC atau menambahkan arus DC pada arus AC, serta berbagai fungsi lainnya.

Jenis-Jenis Dioda

Meskipun memiliki bentuk yang sederhana, dioda memiliki beragam aplikasi dalam berbagai rangkaian elektronika. Di pasaran, tersedia banyak jenis dioda dengan berbagai model, ukuran, dan bentuk.

Namun, dari segi karakteristik dan fungsinya, jenis-jenis dioda umumnya dapat dibagi menjadi beberapa tipe, antara lain:

1. Dioda Biasa.
2. Dioda Jembatan (Bridge).
3. Light Emitting Diode (LED).
4. Dioda Zener.
5. Dioda Varactor.
6. Photo Diode (PD).
7. Dioda Tunnel.

Berikut ini adalah penjelasan lebih detail mengenai setiap jenis dioda tersebut.

1. Dioda Biasa

Jenis dioda biasa adalah yang paling umum dan sering digunakan dalam berbagai perangkat elektronik. Dioda biasa ini juga dikenal sebagai dioda generik.

Umumnya, dioda generik memiliki dua terminal, yaitu P (anoda) dan N (katoda). Fungsi utama dioda generik adalah sebagai penyearah arus listrik. Penggunaannya sangat luas, misalnya dalam rangkaian saklar, penyearah gelombang (rectifier), dan aplikasi lainnya.

2. Dioda Bridge

Fungsi dioda bridge sebenarnya tidak jauh berbeda dengan jenis diode generik. Namun, penggunaannya lebih mudah dan praktis.

Jika diode generik membutuhkan 4 dioda untuk menjadi penyearah gelombang, dioda bridge hanya membutuhkan satu komponen dioda saja. Dalam dioda bridge, terdapat 4 dioda yang tersusun rapi dan siap digunakan.

Dioda bridge memiliki 4 terminal. Dua terminal digunakan sebagai input untuk arus AC, sementara dua terminal lainnya digunakan sebagai output DC.

Selain itu, output DC pada dioda bridge sudah dilengkapi dengan polaritas positif dan negatif, membuat penggunaannya lebih mudah dan praktis.

3. Light Emitting Diode (LED)

Light Emitting Diode (LED) adalah jenis dioda yang terdiri dari sambungan bahan semikonduktor. Bahan semikonduktor ini dipasang dengan forward bias sehingga alat tersebut dapat menghasilkan cahaya.

Jika melihat simbol LED, Anda akan menemukan simbol dua panah. Simbol dua panah ini menunjukkan bahwa komponen tersebut dapat memancarkan cahaya.

Ketika LED dipasang dengan forward bias, dioda akan menghasilkan cahaya. Namun, jika dipasang dengan reverse bias, komponen tersebut tidak akan menghasilkan cahaya.

Umumnya, LED digunakan dalam berbagai perangkat elektronik, seperti untuk keperluan penerangan, sebagai pengganti lampu fluorescent, dan lain sebagainya.

4. Dioda Zener

Selain LED, terdapat juga tipe dioda zener. Dioda zener berfungsi sebagai penyetabil tegangan dan pengaman dalam rangkaian elektronika. Dioda ini bekerja dengan sistem reverse bias.

Ketika sebuah perangkat mengalami tegangan break down atau melewati batas tegangan, dioda zener tetap dapat menjaga arus agar stabil.

Hal ini terjadi karena arus akan tetap mengalir dalam arah yang berlawanan. Dengan demikian, tegangan dalam rangkaian akan sama dengan tegangan yang ada pada dioda zener.

5. Dioda Varactor

Dioda varactor umumnya dipasang dengan prinsip kerja reverse bias. Dioda varactor memiliki kelebihan karena merupakan jenis dioda yang memiliki kapasitansi variabel.

Jika melihat simbol dioda varactor, lambangnya terlihat seperti gabungan antara dioda dan kapasitor.

Fungsi dioda varactor dapat ditemukan pada berbagai perangkat elektronik, seperti televisi, ponsel, dan radio.

6. Photo Diode

Photo diode adalah komponen yang dibuat menggunakan sambungan P-N. Jika dilihat dari simbolnya, dioda jenis ini menyerupai LED, namun memiliki simbol panah yang terbalik.

Dari simbol tersebut, dapat disimpulkan bahwa tipe dioda ini dapat menghantarkan arus listrik jika terkena cahaya.

Photo diode bekerja dengan sistem reverse bias. Ketika terkena cahaya, photo diode akan memiliki tegangan balik yang kecil dan arus listrik dapat mengalir melaluinya. Namun, jika intensitas cahaya berkurang, tegangan balik akan membesar dan arus listrik pun akan terhambat.

7. Dioda Tunnel

Pada dioda tunnel, karakteristik utamanya adalah memiliki daerah deplesi yang sangat sempit. Hal ini terjadi karena sambungan P-N pada dioda dirancang dengan sistem khusus.

Dioda tunnel berfungsi dengan memanfaatkan sistem tunneling atau mekanika kuantum. Kelebihannya adalah mampu bereaksi cepat terhadap perubahan tegangan.

Penggunaan dioda tunnel sering ditemukan pada berbagai komponen elektronika, seperti osilator, pencampur sinyal, penguat, dan lain sebagainya.

8. Dioda Laser

Dioda laser adalah salah satu jenis dioda yang dapat menghasilkan radiasi atau cahaya koheren yang dapat dilihat oleh mata.

Selain itu, dioda ini juga memiliki spektrum inframerah saat dialiri arus listrik. Dioda laser sering digunakan pada perangkat audio dan video seperti pemutar DVD dan Blu-ray, scanner barcode, laser pointer, alat ukur jarak, serta printer laser.

9. Dioda Schottky

Dioda Schottky adalah jenis dioda yang memiliki tegangan maju lebih rendah dibandingkan dengan dioda biasa. Pada arus rendah, tegangan drop dapat berkisar antara 0,15V hingga 0,4V.

Tegangan ini lebih rendah dibandingkan dengan dioda silikon biasa yang membutuhkan 0,6V. Dioda Schottky digunakan dalam aplikasi penyearah (rectifier), aplikasi RF, dan juga clamping.

Cara Mengukur Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghambat sekaligus penghantar arus listrik.

Untuk memastikan apakah dioda masih berfungsi dengan baik atau tidak, Anda dapat mengukurnya. Salah satu cara termudah adalah menggunakan multitester, yang biasa disebut multimeter atau avo meter.

Berikut langkah-langkah untuk mengukur dioda:

1. Siapkan multimeter dan dioda yang akan diukur.
2. Setel multimeter pada posisi Ohm ×1k atau 100k.
3. Tempatkan kabel probe hitam pada katoda dan kabel merah pada anoda.
4. Baca hasil pengukuran pada display yang tersedia.
5. Jika jarum multimeter bergerak, berarti dioda mengalami kerusakan. Jika jarum tetap diam, berarti dioda masih dalam keadaan baik dan dapat berfungsi dengan normal.

Kesimpulan

Dioda adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghantar dan penghambat arus listrik. Komponen ini memiliki dua kutub, yaitu kutub positif dan negatif. Meskipun sederhana, dioda sangat penting dalam perangkat elektronik.

Dioda sering digunakan untuk berbagai keperluan, seperti sensor panas, saklar, isolator, indikator, penyearah, dan lain-lain. Itulah pembahasan mengenai dioda mulai dari pengertian, jenis, karakteristik, dan fungsinya.