Diode untuk Tujuan Khusus pbb

Diode untuk Tujuan Khusus

Yuris Mulya Saputra

V3TE1100 / Elektronika I

Departemen TEDI Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada

Subject Contents



Diode zener



Diode varactor



Diode optik



Diode laser



Diode PIN



Diode schottky



Diode tunnel



_{Diode regulator arus}

Diode Zener

•

Diode zener : regulator tegangan untuk

memberikan tegangan referensi yang stabil

pada catu daya, voltmeter, dan alat-alat lain

•

Simbol :

Diode Zener

• Tujuan : untuk operasi pada area breakdown bias mundur

• Ide : ketika diode mencapai titik breakdown, tegangan akan selalu hampir sama meskipun arus berubah drastis

Diode Zener

•

Dua macam breakdown bias mundur :

– Efek avalanche : terjadi pada penyearah dan diode

zener pada tegangan mundur yang besar

– Breakdown zener : terjadi pada diode zener pada

tegangan mundur yang kecil

•

Diode zener di-doping untuk mengurangi

tegangan breakdown, sehingga menyebabkan

area tipis yang sangat tipis

– medan listriknya dapat membuat elektron pada

valensi lepas dan menimbulkan arus pada tegangan breakdown

Diode Zener

•

Breakdown zener terjadi pada tegangan

breakdown kurang dari 5 V

•

Breakdown avalanche terjadi pada tegangan

breakdown lebih dari 5 V

•

Secara komersial, diode zener memiliki

tegangan breakdown antara 1 ~ 250 V dengan

toleransi 1 ~ 20 %.

Diode Zener

•

Karakteristik breakdown

– Arus bias mundur pada diode zener : arus zener

Diode Zener

•

Karakteristik breakdown

– Diode zener pada saat breakdown bertindak

sebagai regulator tegangan karena dapat menjaga nilai tegangan hampir konstan

– Tegangan dapat dijaga jika arus zenernya berkisar

antara I_ZK ~I_ZM, jika lebih dapat merusak diode

– Tegangan zener V_Z biasanya tertera pada

datasheet pada saat arus I_Z (arus tes zener)

Rangkaian Ekivalen Zener

•

Zener Ideal

Rangkaian Ekivalen Zener

•

Zener Praktis

– Nilai Z_Z biasanya diukur pada saat arus I_Z

Rangkaian Ekivalen Zener

•

Contoh

Koefisien Suhu Zener

•

Besarnya perubahan tegangan pada setiap

derajat celsius perubahan suhu

– Jika koefisien suhu dalam %/C

– Jika koefisien suhu dalam mV/C

Daya Disipasi dan Derating Zener

•

Daya disipasi : daya maksimum zener dapat

beroperasi (maksimum 50 derajat C)

– 1N746 zener disipasi daya 500 mW dan 1N3305A

zener pada 50 W

•

Daya derating : daya disipasi maksimum diatas

suhu 50 derajat C

Daya Disipasi dan Derating Zener

•

Contoh :

Datasheet Zener

Datasheet Zener

Datasheet Zener

Datasheet Zener

Datasheet Zener

•

Contoh :

Datasheet Zener

•

Contoh :

Aplikasi Diode Zener

•

Sebagai regulator tegangan

Aplikasi Diode Zener

•

Sebagai regulator tegangan

– Contoh : model ideal 1N4740 A

Aplikasi Diode Zener

•

Sebagai regulator tegangan dengan beban

variabel

– Ketika R_L tak hingga, arus I_L = 0, I_Z = I_T -> tanpa beban

– Ketika R_L terhubung, arus akan terbagi antara I_Z dan I_L

– Ketika R_L semakin kecil, arus I_L bertambah dan arus I_Z berkurang sampai mencapai arus terkecil zener, I_ZK -> arus I_L maksimum (beban penuh)

Aplikasi Diode Zener

•

Sebagai regulator tegangan dengan beban

variabel

Aplikasi Diode Zener

•

Sebagai regulator tegangan dengan beban

variabel

Aplikasi Diode Zener

•

Zener limiter

– Membatasi gelombang tegangan sesuai dengan

level yang diinginkan

Aplikasi Diode Zener

•

Zener limiter

– Contoh :

Diode Varactor

• Biasa digunakan sebagai kapasitor pengontrol

tegangan pada sistem komunikasi

– Nama lain : varicaps dan tuning diode

– Beroperasi pada bias mundur

– Menggunakan area tipis (depletion) sebagai dielektrik kapasitor (non-konduktif) serta area P & N sebagai plate kapasitor (konduktif)

Diode Varactor

• Operasi dasar

– Kapasitansi : perbandingan antara area luas A, konstanta dielektrik ε dengan jarak antar area d

– Ketika tegangan bias mundur bertambah, area tipis akan melebar sehingga jarak antar area semakin besar -> mengurangi kapasitansi

– Ketika tegangan bias mundur berkurang maka area tipis akan menyempit dan menambah kapasitansi

Diode Varactor

• Operasi dasar

Datasheet Varactor

• Contoh : Zetex 830 series

Datasheet Varactor

• Contoh : Zetex 830 series

Datasheet Varactor

• Contoh : Zetex 830 series

Aplikasi Diode Varactor

• Biasa digunakan pada rangkaian tuning (VHF, UHF, dan penerima sinyal satelit, komunikasi seluler)

• Berfungsi sebagai kapasitor variabel untuk mengatur frekuensi resonansi

Aplikasi Diode Varactor

• Frekuensi resonansi :

Diode Optik : LED

• Light Emitting Diode (LED)

• Simbol :

• Operasi dasar :

– Ketika bias maju, elektron bergerak dari area n menuju area p melalui pn junction untuk bergabung dengan hole

– Perbedaan energi antara elektron dan hole menimbulkan cahaya tampak (visible light)

• Setelah bergabung, elektron melepaskan energi dalam bentuk photon

• Emitted light biasanya satu buah warna tergantung pada band gap nya

• Semikonduktif material kemudian membuat photon ber-emisi menjadi cahaya tampak (electroluminescence)

– Selama proses doping, dibuat panjang gelombang berbeda untuk menghasilkan berbagai macam warna

Diode Optik : LED

• Bahan semikonduktor LED

– Warna merah, jingga, hijau pucat : bahan galium fosfat (GaP)

– Warna kuning : gabungan chip merah dan hijau

– Super-bright merah, hijau, kuning : galium aluminium arsenit fosfat (GaAlAsP)

– Ultra-bright merah, kuning, hijau, jingga : indium galium aluminium fosfat (InGaAlP)

– Warna biru : silikon karbit (SiC)

– Ultra-bright biru : galium nitrit (GaN)

– Warna putih intensitas tinggi : ultra-bright biru GaN digabung dengan flourescent fosfor

Diode Optik : LED

• LED biasing

• Tegangan maju LED lebih besar daripada pada diode silikon biasa -> V_F maksimum 1.2 V dan 3.2 V.

• Tegangan mundur (V_R) lebih kecil dari diode silikon : 3~10 V

Diode Optik : LED

• LED emission

Diode Optik : LED

• LED emission

• Pola radiasi LED : pola direksional (traffic light)

Diode Optik : LED

• Bentuk LED

Diode Optik : LED

• Datasheet : TSMF1000 IR LED

Diode Optik : LED

• Datasheet

Diode Optik : LED

• Datasheet

– Contoh :

Diode Optik : LED

• Aplikasi : 7-segment

Diode Optik : LED

• Aplikasi : traffic light

– LED dipasang paralel agar jika sebagian LED mati, maka tidak mati semua

– Resistor pembatas dibasang secara seri dengan LED

Diode Optik : LED

• Aplikasi : traffic light

– Contoh :

Diode Optik : LED

• Aplikasi : LED display

Diode Optik : Photodiode

• Bekerja pada bias mundur

• Photodiode mempunyai jendela transparan kecil yang membuat cahaya dapat melewati pn junction

Diode Optik : Photodiode

• Operasi dasar :

– Ketika pn jucntion terkena cahaya, arus mundur bertambah dengan bertambahnya intensitas cahaya (irradian dalam mW/cm2₎

– Ketika tidak terkena cahaya, arus mundur disebut arus gelap (dark current)

Diode Optik : Photodiode

• Operasi dasar :

Diode Optik : Photodiode

• Operasi dasar :

Diode Optik : Photodiode

• Datasheet : TEMD1000

Diode Optik : Photodiode

• Datasheet : TEMD1000

Diode Optik : Photodiode

• Datasheet : TEMD1000

– Contoh :

Diode Laser

• Laser : light amplification by stimulated emission of

radiation

• Bersifat monokromatik (hanya satu warna)

• Merupakan cahaya koheren (satu panjang

gelombang)

– Berbeda dengan LED yang merupakan cahaya tidak koheren (memiliki banyak panjang gelombang)

• Simbol sama dengan LED

Diode Laser

• Operasi dasar

Diode Laser

• Operasi dasar

– Merupakan bias maju dengan tegangan dari luar

– Seperti pada penjelasan LED, photon akan masuk ke area tipis dan akan dipantulkan secara tegak lurus

– Photon kemudian bergerak di dalam area tipis secara

horizontal bolak balik sampai terbentuk cahaya laser dan melewati pn junction yang memantulkan photon secara partial

Diode Schottky

• Diode berarus tinggi untuk frekuensi tinggi dan

fast-switching

• Disebut juga hot-carrier diode karena tingkat energi

yang lebih tinggi pada area n dibandingkan dengan area metal lainnya

• Simbol :

• Dibentuk dengan menggabungkan area n dengan

metal seperti emas, perak, atau platinum

Diode Schottky

• Junction berupa metal-to-semiconductor junction

(bukan pn junction)

• Tegangan turun biasanya 0.3 V karena tidak adanya

area tipis

• Beroperasi hanya dengan carrier utama : elektron

(tidak ada hole)

• Biasanya digunakan di TTL untuk rangkaian digital

Diode PIN

• Terdiri dari area n dan p yang di-doping dan

dipisahkan oleh area instrinsik i

• Ketika bias maju, berfungsi sebagai resistor variabel

yang dikontrol oleh arus

– Resistansi maju pada area instrinsik berkurang ketika arus bertambah

• Ketika bias mundur berfungsi sebagai kapasitor

Diode PIN

• Digunakan sebagai dc-controlled microwave switch

atau modulator dengan memanfaatkan karakteristik resistor variabel maju

• Dapat juga digunakan untuk atenuator karena

resistansinya bisa dikontrol oleh arus

Diode Tunnel

• Disebut sebagai resistansi negatif untuk osilator dan

penguat gelombang mikro

• Dibentuk dari germanium atau galium arsenit dengan

pen-doping-an yang lebih besar pada area n dan p

– Menyebabkan area tipis yang sangat tipis

– Konduksi pada bias mundur tanpa adanya breakdown

– Elektron dapat lewat pn junction melalui “tunnel” pada tegangan maju yang sangat kecil

• Simbol :

Diode Tunnel

• Karena elektron dapat lewat dengan mudah, diode bersifat sebagai konduktor (titik A-B)

• Ketika lewat titik B, arus maju turun seiring

bertambahnya tegangan maju (area resistansi negatif)

• Ketika lewat titik C, diode bertindak seperti diode biasa

Diode Regulator Arus

• Disebut juga diode arus tetap (tidak seperti diode

zener yang membuat tegangan tetap)

• Simbol :

• Beroperasi pada bias maju saja, dengan arus tetap

pada jangkauan tegangan maju tertentu tergantung tipe diode

Diode Regulator Arus

• Karakteristik

• Dimulai dari V_L, arus tetap antara V_K dan POV

• Tegangan tes V_T dipengaruhi oleh I_P dan Z_T tertulis pada datasheet

THANK YOU