\ MAKALAH STRUKTUR DIODA SEMIKONDUKTOR --.-- iLiH ::ERPUSTAKAAN IKlF PAOANG 2 2 - 2 - j'J; J I I - & -. _..- .- . -- ---. _ __ . _ 1Ccc J -.- ; &, lKIE?l, SR! -.-wLL4f:.qIZl-.. !!~~FIKCSI S37. ~ Z Z --..---Oleh: . Drs. HENDQI Dosen PT. E l e k t r o FPTK IKIP P a d a n g (1 Disampaikan P a d a Lokakarya F i s i k a T e k n i k D o s e n - d o s e n F i s i k n FPTK IKIP Padang Pada T a n a g a l 25 J n n u n r i s . d 30 J n n u n r i 1993 d i FPTK IKIP Pudnng - - - - - - FAKULTAS PENDlDlKAN TEKNOLOGI D A N KEJURUAN INSTITUT KEGURUAN DAN ILMU PENDlDlKAN PADANG 1993 i . .-- i i ! STRUKTUR DIODA SEMIKONDUKTOR - L PENDAHULUAN S e s u a i dengan perkembangan d a n kemajuan teknologi alat penyearah a r u s l i s t r i k y a i t u dioda semikonduktor . Penggunaan d i o d a semikonduktor i n i l e b i h p r a k t i s j i k a d i b a n d i n g k a n dengan a l a t p e n y e a r a h t a b u n g vacum d i o d a . S e b a g a i bahan pokok d a r i d i o d a s e m i k o n d u k t o r i n i a d a l a h bahan semikonduktor seperti germanium ( G e ) atau silikon (Si). Meskipun banyak bahan semikonduktor elektronika, para l a i n n y a yang ahli digunakan Semikonduktor menemukan ditemukan, telah kurang pra.ktis telah adalah pada suatu namun suatu bahan alat-alat bahan elektronika. yang melewatkan a r u s l i s t r i k j i k a d i b a n d i n g k a n k o n d u k t o r , t e t a p i l e b i h mudah j i k a tersebut lebih sukar deligan bahan dibandingkan deng3.n bahan i s o l a t o r . secara membahas S e l a n j u t n y a k i t a akan s t r u k t u r k r i s t a l semikonduktor murni campuran, prinsip kerja beberapa rangkaian dioda dan terperinci semikonduktor semikonduktor, penyearah arus listrik dan yang menggunakan d i o d a s e m i k o n d u k t o r . 11. SEMIKONDUKTOR A. Struktur K r i s t a l Semikonduktor M u r n i Semikonduktor a d a l a h s u a t u jenisnya mempunyai harga isolator, yaitu antara la-' bahan diantara kebanyakan bersifat Atom-atom ini tersusun konduktor kimia pada semikonduktor, yang t e r p e n t i n g adalah s i l i k o n dan semikonduktor tahanan dan ohm cm sa.mpa.i l@-6ohm Dalam s i s t e m b e r k a l a u n s u r - u n s u r IV yang rnempunyai sebagai cm golongan diantaranya germanium. Bahan elektron valensi. tetra.hedra1 (susunan 4 kristal intan) oleh memungkinkan u n t u k adanya ikatan valensi yang berikatan dengan elektron dari dimampatkan maka atom lainnya. B i l a bahan semikonduktor terjadilah dalamnya pembentukan terdapat dimana s e t i a p atom cm 3 struktur atom-atom kristal yang kristalnya ( P o l l i n g , 1951). semikonduktor ini yang sarna, berjarak mengandung 4,52.10'~ i ni Bahan i n t r i r ~ s i k (murni), d i d inamakan jika keadaannya d i t i n j a u secara k i m i a a d a l a h murni d a n p a d a n y a tidak t e r d a p a t kerusaka.n susunan k r i s t a l n y a . Susunan kristal tetrahedral d i b a y a n g k a n , namun k a l a u kita agak sukar tiap-tiap perhatikan atomnya t e r i k a t o l e h 4 i k a t a n kovalen dengan yang terdekat. gambaran yang Oleh jelas sebab itu tentang untuk ikatan mekanisme h a n t a r a n l i s t r i k y a n g t e r j a d i semikonduktor, biasanya dipergunakan dimensi d a r i susunan k r i s t a l n y a , 4 atom mendapatkan kovalen serta dalam bahan ganbar dua s e p e r t i p a d a g b 1. ikatan kovalent el'ektron ualensi atom Silikon \ -- Gambar 1 . S u s u n a n k r i s t a l s e m i k o n d u k t o r a . Susunari k r i s t a l t e t r a h e d r a l 0 b . GaniGar d u a d i m e n s i pa.da s u h l ~0 C Lingkaran dengan tanda +4 di dalannya rnelukiskan i o n - i o n s i l i k o n a t a u germanium, y a i t u i n t i - i n t i beserta elektron-elektronnya, kecuali 4 atom elektron valensinya ( e l e k t r o n yang berada pada o r b i t t e r l u a r ) . Ikatan kovalen d i l u k i s k a n dengan d u a g a r is lengkung putus-putus dengan dua e l e k t r o n v a l e n s i d i Elektron-elektron d i dalam i k a t a n kovalen dalamnya. ini d i l e p a s k a n d a r i i k a t a n n y a dengan memberikan dapat sejumlah energi tertentu. B. Tel- j a d i n y a Elektron B e b a s A k i b a t Penyaruh Panas Pada k r i s t a l semikonduktor murni s e t i a p e l e k t r o n merupakan b a g i a n d a r i i k a t a n k o v a l e n , s e h i n g g a mempunyai tidak sifat-sifat mempunyai bebas). penghantar pembawa listrik, muatan Kristal-kristal itu listrik akan d a r i ikatan kovalennya. Pelepasan energi, untuk diperlukan sebesar 0,75 karena (elektron mempunyai hantar, apabila beberapa d a r i elektron mernerlukan tidak daya itu terlepas elektron tersebut germanium elektron energi volt yang dan untuk s i l i k o n s e b e s a r 1,12 e l e k t r o n v o l t ( D e w a r d , 1 9 6 6 ) . Pada suhu t e r t e n t u misalnya suhu ruangan (300'~) akan t e r j a d i g e r a k a n simpang s i u r d a r i e l e k t r o n j a r i n g a n k r i s t a l yangn d i s e b a b k a n o l e h e n e r g i akibatnya ada elektron t e r lepas d a ri panas, ikatan kovalen dan menjadi e l e k t r o n bebas. Elektron bebas i n i akan t e r t a r i k a t a u t e r t o l a k o l e h dari kristal. Jika diberikan elektron suatu medan pada tidak dan inti listrik d a r i l u a r , terhadap gerakan e l e k t r o n bebas itu terbentuk elektroda suatu gerakan tetap ke p o s i t i f dan mengakibatkan a r u s l i s t r i k e l e k t r o n , dan elektron tersebut a r u s . P a d a gb 2 d a p a t d i l i h a t arah dibawa dinarnakan terbentuknya akan oleh pembawa elektron bebas akiba.t e n e r g i panas, untuk k r i s t a l s i l i k o n a t a u g e r r n a n i u r ~. ' ' I I I . . ' I * elek tron b e b c s . ' I --'a I 1 I I I I r ' I I h o l e ( lubacg) 0 1 . Ga.mbar 2 . E l e k t r o n b e b a s a k i b a t p e n g a r u h p a n a s d i dalam k r i s t a l s i l i k o n a t a u germanium Tempat k o s o n g y a n g d i t i n g g a l k a n o l e h e l e k t r o n d i dalam susunan kristal, akibat elektron nelepaskan d i r i d a r i ikatan kovalennya d i s e b u t h o l e a t a u (Yohannes,l975). kristal selalu Karena elektron-elektron berusaha menyusun d a l a m p a s a n g a n k o v a l e n , maka diri elektron lubang d i dalam kembali tunggal d i yang t e t a p pada atomnya b e r u s a h a u n t u k b e r p a s a n g a n keulbali d e n g a n e l e k t r o n t a r u . Hal i n i d i 1 a k u k a . n mena.rik e l e k t r o n l a i n dari pasangan pengaruh panas d a r i j a r i n g a n k r i s t a l mengeluarkan e l e k t r o n untuk s u a t u dengan cara terdekat bila berulang-ulangn usaha pemindahan. J a d i ruangan yangn d i t i n g g a l k a n e l e k t r o n seolah-olah mempunyai d a y a t a r i k t e r h a d a p e l e k t r o n y a n g m u a t a n n y a negatif, maka mempunyai m u a t a n ruang yang positif. disebut Jadi hole hole dianggap a d a l ~ h hasil n u a t a n p o s i t i f k a r e n a pemindahan e l e k t r o n d a r i i k a t a n kova-len, d a n peranarinya sama d e n g a n p e r a n a n elektron dima.na m u a t a n n e g a . t i f n y a d i g a n t i c l e n g a n p o s i t i f . . C. P e r n b e n t u k a n S e m i k o n d u k t o r I m p u r i t i Pada semikonduktor intrinsik, b e b a s sama d e n g a n j u m l a h h o l e sedikit sehingga Supaya bahan tahanan jumlah dan jumlahnya jenisnya semikonduktor ini untuk penghantar a t a u untuk elektron sangat sangat dapat besar. dipergunakan penyusunan bahan dasar p i r a n t i e l e k t r o n i s , diperlukan baha yang kaya dengan s a t u j e n i s pembawa m u a t s n y a i t u e l e k t r o n a t a u h o l e . Dengan memasukkan atom-atom b e r v a l e n s i 3 a t a u 5 dengan asing yang yang sangat prosentase k e c i l kepada semikonduktor murni, dapat dihasilkan semikonduktor e k s t r i n s i k ( t i d a k murni). penting dalam pembuatan Jadi semikonduktor yang impuriti (campuran) a d a l a h u n s u r tambahan y a n g d a p a t mengatur s e n d i r i susunan k r i s t a l semikonduktor. Penambahan atom a s i n g k e p a d a b a h a n s e m i k o n d u k t o r murni dinamakan doping. Prosentase atau tingkat d o p i n g i n i b i a s a n y a s e k i t a r 1 a t o m a s i n g p e r 100 j u t a atom asli (Yohannes,l975). Suatu contoh misalnya dengan doping 1:100 j u t a atom a s i n g ke dalam kristal germanium, t a h a n a n j e n i s germanium i n i akan b e r k u r a n g m e n j a d i 1/12 k a l i . J e n i s atom pencampur y a n g Aluminium ( A l ) , (B) Gallium (Ga), (Polling, 1951). Dalam Indium ( I n ) pencampuran kekurangan s a t u e l e k t r o n dan berusaha elektron yang terdekat 3 adalah dan Boron bervalensi padanya atom untuk untuk ini menarik melengkapi kekurangannya. O l e h k a r e n a campuran i n i menerima s a t u elektron dari bahan germanium atau d i n y a t a k a n s e b a g a i pencampur p e n e r i m a silikon atau maka akseptor impuriti. J e n i s atom pencampur yang A r s e n i t (As), (Bi) bervalensi Antimon (Sb)., P o s p o r ( P o l l i n g , 1951). Dalam diri dari ikatan dan pencampuran k e l e h i h a n sa.tu e l e k t r o n , e l e k t r o n melepa--.ka.n (P) ini atomnya 5 adalah Bismuth atan muilah dan ini sekali rr!en.iadi s i fat b e b a s . S e h i n g g a irleningkatkan bahan germanium disebut donor atau silikon. impuriti, penghantar Atom karena dari pencampur menyumbangkan ini satu e l e k t r o n n y a kepada germanium a t a u s i l i k o n . 1. Semikonduktor Type P Bila suatu ditambahkan -atam kepada pencampur semikonduktor murni dengan prosentase doping s e p e r t i d i atas, b e r a r t i lebih atom asingnya j a u h a s l i n y a dalam k r i s t a l . atom asing jauh kecil Karena terpisah dari itu satu - 3 bervalensi jumlah pada atom masing-masing sama s e h i n g g a masing-masing atom a s i n g i t u lainnya, dikeli l i n g i o l e h 4 atom a s l i , . s e p e r t i p a d a g b 3 . hole ion nega G a m b a r 3 . Gambar d u a d i m e n s i Pada gb 3 dapat dilihat dikelilingi oleh 4 ikatan atom kovalen, kekurangan satu semikonduktor ba.hwa atom asli. yang elektron. atom pencampur Untuk membentuk 3 bervalensi Karena itu ini dengan menambah e n e r g i s e d i k i t s a j a p a d a e l e k t r o n k r i s t a l a s l i , elektron kovalennya ini dan dapat mengisi akseptor desertai dengan meloncat kekurangan dari ~ a d a atom pernbentukan hole i k a . t a . n k o v a l e n ya.ng d i t i n g g a 1 k a . n . K a r e n a sat13 e l e k t r o n , naka atom akseptor n e g a t i f y a n g terikat d i tempat ikata.n pada menerirna nlenjadi ion , E n e r g i u n t u k membentuk h o l e d a n adalah energi besarnya ionisasi sekitar atom 0,01 ion negatif akseptor elektron yang volt untuk elektron germanium d a n u n t u k s i l i k o n s e b e s a r 0,05 v o l t (Kagnov, 1 9 7 0 ) . Jadi tanpa dengan atom disertai semikonduktor dihasi1ka.n akseptor elektron campuran yang hole bebas, sehingga terjadi dinamakan P dengan dapat muatan semikonduktor j e n i s P . Untuk s e m i k o n d u k t o r t y p e ini, terbentuknya terhentuknya bergerak. ion Jadi hole negatif hole disertai yang tidak merupakan mayor i t a s d a n e l e k t r o n pembawa merupakan pembawa muatan minor i t a s . 2. S e m i k o n d u k t o r Type N Bila ditambahkan suatu kepada atam pencampur bervalensi semikonduktor murni dengan prosentase doping seperti d i a t a s , b e r a r t i atom asingnya j a u h lebih a s l i n y a dalam k r i s t a l . atom asing jauh kecil Karena terpisah dari itu satu jumlah pada atom masing-rnasing sama s e h i n g g a rnasing-masing atom a s i n g i t u lainnya, dikelilingi o l e h 4 atom a s l i , s e p e r t i pada g b 4 . 7 el ekt~on ion Ga-mbar 4 . Gambar d u a d i m e n s i t y p e !J 5 semikonduktor Pada g b 4 dapat dilihat bahwa atom d i k e l i l i n g i o l e h 4 atom a s l i . Dari saja 4 v a l e n s i n y a hanya yang pencampur lima elektron diperlukan untuk m e n g i s i keempat i k a t a n k o v a l e n . Sedangkan e l e k t r o n kelima t e r i k a t n y a kurang e r a t pada atomnya, dengan memberikan e n e r g i pencampur yang tersebut, saja kecil kepada maka elektron ini dibebaskan. Karena t e r j a d i elektron bebas, atom dapat maka s e m i k o n d u k t o r y a n g d i h a s i l k a n d e n g a n menambah a t o m donor i n i dinamakan semikonduktor j e n i s N membebaskan s a t u elektron valensinya . Dengan maka donor menjadi ion p o s i t i f yang t e r i k a t d i Pada semikonduktor type N , bebas t i d a k disertai tetapi terbentuk ion tempat. terbentuknya dengan atom elektron terbentuknya positif yang hole, tidak dapat bergerak. Energi untuk membebaskan elektron valensi atom d o n o r dinamakan e n e r g i ionisasi atom donor 0,el elektron volt untuk yang b e s a r n y a s e k i t a r g e r m a n i u m d a n u n t u k s i l i k o n s e b e s a r 0,135 v o l t . J a d i dengan e n e r g i yang semua membebaskan donor telah sangat elektron kecil ini kelebihan e l e k t r o n n y a . Disamping e l e k t r o n b e b a s yang b e r a s a l d a r i atom d o n o r a d a j u g a yang berasal dari atom a s l i . J a d i e l e k t r o n b e b a s m e r u p a k a n pembawa m u a t a n mayoritas dan hole merupakan pembawa muatan minoritas. Gandenga.n d a r i bahan semikonduktor type P dan s e m i k o n d u k t o r t y p e N a k a n m e m b e n t u k s u a t u komponen y a n g disebut dioda. Adapun proses t e r j a d i begitu saja tanpa penggs.ndengan maka a.da penggandengan efek. Setelah elektron-elektron s e m i k o n ~ d u i - l , t o rt y p e 11. a.kan bercIifut.;i 1.:e bebas tidak terjadi dari senil,(~nduktor t y p e P mengisi h o l e yang t e r d e k a t . Sedangkan hole d i semikonduktor t y p e P b e r d i f u s i ke semikonduktor t y p e dan d i i s i oleh elektron-elektron b e t a s yang N terdekat. Proses d i f u s i e l e k t r o n bebas dan hole i n i dapat d i l i h a t p a d a gambar 5 . hole ; , , daerah .. ne.ti;&l . - \ \ . I.d e p l e t i o n 1 . . 1 layif - \ 1 . . ' elektron 'daerah . 'netral: 1 0; 0, q o'i-'@00; q: - -@ . :@:@-@ .-O-@-.@[email protected]@; 0; eta - a+..@. Gambar 5 . P r o s e s d i f u s i . - - elektron dan hole pada a . Semikonduktor t y p e P dan t y p e N baru PN j u n c t i o n s a ja digandengkan b . . E l e k t r o n clan h o l e b e r d i f u s i c . PN j u n c t i o n d a l a m k e a . d a a n s e i m b a n g \ Proses perpindahan e l e k t r o n i n i hanya dalam waktu s i n g k a t , i o n - i o n n e g a t i f t e t a p t e m p a t d a n m e m b e n t u k l a p i s a n pa.da d a e r a h type P, demikian juga ion-ion p o s i t i f t y p e N . Kedua. 1 a p i s a . n t e r s e b u t d i k e n a l (depletion 1a.yer). tinggal Lapisan d i semikonduktor tetap tinggal t e m p a t d a r ~niernbentuk 1 a . p i s a . n p a d a d a e r a h deplesi berlangsung d i semikonduktor dengan la-pisan deplesi ini berfungsi elektron sebagai bebas rintangan dan (barrier) hole yang terhadap akan berdifusi (Terman, 1955). Lapisan p o s i t i f pada daerah N dan l a p i s a n pada daerah P. Dua lapisan muatan tersebut m e m b a n g k i t k a n medan l i s t r i k y a n g n m e m p u n y a i d i f u s i e l e k t r o n bebas ke daerah P dan Keadaan i n i d i s e b u t keadaan seimbang pada PN daerah type P netral, keseimbangan. (gandengan daerah elektron Dalam seimbang. junction akibatnya difusi ada PN ) muatan keadaan terbentuk ruang type Daerah t y p e P n e t r a l a r t i n y a a d a l a h d a e r a h j u m l a h h o l e sama Daerah muatan dengan ruang N adalah jumlah type penerima d i i o n i s a s i k a n type dari P, ruang type N dan d a e r a h type N n e t r a l . muatan daerah setelah akan arah semikonduktor type P ke semikonduktor t y p e N , ke d a e r a h N akan b e r h e n t i , negatif P adalah negatif daerah diionisasikan positif. penerima . Daerah (a.kseptor). daerah Daerah dimana dimana dimana muatan pemberi N type ruang (donor) netral adalah d a e r a h d i m a n a jum1a.h e l e k t r o n s a m a d e n g a n j u m l a h d o n o r . A. For-ward B i a s J u n c t i o n d i o d a pada ha.kekatnya a d a l a h gandengan dari bahan semikonduktor Karakteristik pokok ada.lah semikonduktor maksudnya yang arus ya.ng tertentu jauh lebih P type dan dimiliki sifatnya melewati besar dari type oleh t idak dikata.kan dalam keadaan simetri, pada arah pa.da arus yang perata forward dioda dioda arahnya berlawanan. Oleh karena i t u dalam dioda s e r i n g digunakan sebagai N. pemakaian arus. bias Dioda (mendapat t e g a n g a n ara.h m a j ~ u )b i l a d a . e r a h P d i h u b u n g k a n d e n g a n k u t u b p o s i t i f s u m b e r tega.nr1ga.n s e a r 3 . h ( b a t e r a i j d a e r a h N d i h u b 1 ~ n g k a . ndengar1 k u t l ~ b n e g a t i f s e p e r t i p a d a ga.mbar 6 ( P e l - f e r s o n . 1966). dan batera.i, , Gambar 6 . D i o d a m e n d a p a t t e g a n g a n a r a h m a j u Bila s a k l a r S masih dalarn k e a d a a n t e r b u k a d i d a l a m k r i s t a l n y a h a n y a a d a medan l i s t r i k maka e yang b e r a s a l d a r i tegangan b a r r i e r dengan a r a h d a r i P N . Medan l i s t r i k i n i a k a n mencegah d a r i d a e r a h N masuk k e d a e r a h P d a r i daerah P masuk ke saklar ditutup, tegangan listrik E listrik e. yang hole N, sehingga pada mengalir. Bila sumber arahnya Medan mencegah yangn dengan d i o d a . D i dalam k r i s t a l akan akan E ini terhubung terjadi medan dengan medan berlawanan listrik bebas dan daerah r a n g k a i a n i n i belum a d a a r u s elektron ke akan mendorong e l e k t r o n d a n h o l e , maka a k a n t e r j a d i a l i r a n e l e k t r o n d a n h o l e . H a l i n i d i s e b a b k a n k a . r e n a rnedan l i s t r i k j a u h l e b i h b e s a r d a r i p a d a medan l i s t r i k demikian a r u s akan mengalir dalam e. E Dengan rangkaizn dioda i n i d a r i k u r t u b p o s i t i f b a t e r a i ke k u t u b n e g a t i f n y a . B. Reverse B i a s D i o d a d i k a . t a k a n menda.pat (reverse bias) bils. dnerah tegangan P (anoda) d e n g a n k u t u b n e g a t i f b a t e r a i da.n d a e r a h d i h u b u n g k a n der1ga.n k u t u b positif arah dihubungkan N baterai, t e r l i h a t p a d a gainbar 7 ( P e d e r s o n , 1 9 6 6 ) . balik (katoda) seperti Gambar 7 . D i o d a m e n d a p a t t e g a n g a n a r a h b a l i k Medan l i s t r i k E y a n g dengan medan listrik ditimbulkan e sehingga a.kan akan saling N memperkuat. Akibatnya e l e k t r o n d a r i d a e r a h dapat bergerak menuju ke searah P daerah tidak begitu pula h o l e n y a . H a l i n i b e r a r t i bahwa d i o d a t e r s e b u t m e n g a l i r k a n a r u s . Dalam p r a k t e k n y a , r e v e r s e b i a s masih ada sangat kecil, ha1 arus ini pada yang dapat tidak rangkaian mengalir tetapi dijelaskan sebagai berikut : Di dalam elektron-elektron struktur kristal N bebas untuk type d a r i pemberian atom d o n o r , dioda tetapi hanya yang berasal sebenarnya daya hantar i n i ditentukan oleh dua faktor, y a i t u : 1. E l e k t r o n - e l e k t r r o n bebas yang atom d o n o r i n i p e r a n a n n y a dihasilkan sangat oleh pent ing untuk menghan t a r k a n a r u s . 2. Elektron bebas pecahnya ikatan dan hole yang kovalen dihasilkan akibat diberikan oleh temperatur ruangan. oleh panas yang Elektron dan \ hole ini jumlahnya sedikit bila dibandingkan dengan e l e k t r o n - e l e k t r o n d a r i atom d o n o r Keadaan i n i j u g a b e r l a k u p a d a bahan t y p e demikian pada s a a t reverse bias P. Dengan elektron-elektron y a n g a d a p a d a d a e r a h P o l e h rnedan E d i t a r i k m a s u k k e d a e r a h N d a n s e b a l i k n y a h o l e y a n g a.da a-kan b e r g e r a k m a s u k k e daerah P. . : i e l a s l a h rnengapa. p a d a s a a t r e v e r s e di Dengan Gia.s daerah N demikian masih ada a r u s yang s a n g a t k e c i l yang mengalir da.n arus ini akan naik b i l a temperatur dioda n a i k . C. K a r a k t e r i s t i k D i o d a Karakteristik dioda biasanya dibedakan atas dua karakteristik yaitu karakteristik k a r a k t e r i s t i k r e v e r s e . Untuk dioda menun j u k k a n yang bermacam-macam tegangan membuat forwrd karakteristik besarnya yang dan arus pada diberikan adalah s e p e r t i p a d a gambar 8. I Reverse bias I I (PA) Gambar 8 . K a r a k t e r i s t i k d i o d a U n t u k membuat k a r a k t e r i s t i k dioda perlu kita lakukan dua k a l i percobaan, y a i t u bagian forward dan bagian reverse. Karakteristik forward dilakuka-n dengan mengatur tegangan yang masuk pada kita ukur d i o d a . Dari t i a p - t i a p p e m b e r i a n t e g a n g a n arus yang mengalir . reversenya k i t a p o l a r i t a s yang harus Untuk dan yang l e b i h b e s a r d a r i tegangan Arus yangn m e n g a l i r p a d a s e t i a p diukur dengan mendapatkan memberikan terbalik, dapat tegangan diperlukan pada bagian dengan tegangan forward pemberian mikroan~peremeter karena tegangan arus s a n g a t k e c i l . S e l a n j u t n y a kedua h a s i l percobaan disatukan dalarn sa.tu grafik, sehingga kurva k a r a k t e r i s t i k dioda t e r s e b u t . bias. ini ini diperoleh IV. RANGKAIAN PENYEARAH ARUS Sebagaimana y a n g t e l a h k i t a u r a i k a n d i a t a s , bahwa d i o d a mempunyai s i f a t h a n y a d a p a t m e l e w a t k a n a r u s bila mendapat tegangnan a r a h maju, dan b e r s i f a t menahan b i l a mendapat tegangan arah balik. Sehubungan s i f a t n y a i n i maka d i o d a d a p a t digunakan a r u s atau untuk arus menyearahkan dengan untuk perata bolak balik (AC) mengetahui bahwa arus b o l a k b a l i k merupakan s u a t u gelombang s i n u s i o d a l , yang m e n j a d i a r u s s e a r a h (DC) mana d a l a m s e t i a p . Kita setengah perioda, selalu berganti a r a h (arah p o s i t i f dan arah n e g a t i f ) . Selanjutnya a k a n membahas beberapa rangkaian penyearah kita arus AC m e n j a d i DC, y a n g l a b i h d i k e n a l d e n g a n p o w e r s u p p l y a t a u adaptor. A. Penyearah Setengah Gelombang Dioda d a p a t digunakan untuk b o l a k b a l i k (AC). P a d a s a a t m e n d a p a t maju, dioda bersifat menghantar mendapat tegangan a r a h b a l i k dioda penyearah arus tegangan arah dan pada saat bersifat tidak menghan t a r a t a u m e n a h a n . GamGar 9 . R a n g a k a i a n p e n y e a r a h setengah g e lornbang Gambar 9 a d a l a h p e n y e a r a h setengah gelombang. T e g a n g a n o u p t u d a r i t r a f o b e r u p a t e g a n g a n AC, d i m a n a setiap setengah perioda, b e r g a n t i a r a h positif n e g a t i f . Pada saat setengah p e r i o d a pertama, positif dan B negatif, berarti dioda dan titik A mendapat tegangan a r a h maju. Arus m e l a l u i t a h a n a n R d a r i t i t k C ke D . Pada saat s e t e n g a h p e r i o d a negatif dan B positif, tegangan a r a h b a l i k , dioda berarti bersifat A kedua, titik dioda mendapat menahan, arus t i d a k ada. Demikianlah s e t e r u s n y a k e r j a d i o d a s e t i a p setengah perioda, sehingga pada a r u s yanng m e l a l u i R hanya rangkaian ada pada tersebut saat dioda mendapat tegangan a r a h maju. Arus m e l a l u i R setiap s e t e n g a h p e r i o d a dengan a r a h C ke dari titik D. T e g a n g a n d a n a r u s DC y a n g d i h a s i l k a n d a p a t d i h i t u n g dengan rumus; B. R a n g k a i a n P e n y e a r a h G e l o m b a n g Penuh GarnGar 1 m . R a n g k a i a n p e n y e a . r a h gelomba.rrg ~ e n u h Gambar 10 adalah penyearah gelombang penuh. T e g a n g a n o u p u t d a r i t r a f o b e r u p a t e g a n g a n AC, d i m a n a s e t i a p setengah perioda, berganti arah positif dan n e g a t i f . Pada saat s e t e n g a h p e r i o d a p e r t a m a , t i t i k A p o s i t i f dan B n e g a t i f , berarti Dl dioda mendapat tegangan a r a h maju. Arus melalui tahanan R d a r i t i t k C ke D . Dioda D mendapat tegangan a r a h b a l i k , dioda i n i tidak 2 rnelewatkan a r u s (menahan). Pada s a a t setengah perioda kedua, titik A negatif dan B positif, b e r a r t i d i o d a Dlmendapat tegangan a r a h b a l i k , b e r s i f a t rnenahan. D i o d a D 2 mendapat rnaju, a r u s m e n g a l i r d e n g a n arah dari dioda. tegangan titik arah C ke d .Dernikianlah s e t e r u s n y a k e r j a d i o d a s e t i a p s e t e n g a h perioda, sehingga pada rangkaian t e r s e b u t s e l a l u ada arus melalui R d e n g a n a r a h d a r i t i t i k C k e D. Tegangan dan arus DC yang dihasilkan dapat d i h i t u n g dengan rumus; C. Penyearah G e l ombang Penuh Dengar> K a p a s i t o r Penyari ng I Garnbar 11. R a n g k a i a n p e n y e a r a h g e l o m b a n g p e n u h dengan k a p a s i t o r penyaring Kerja dioda sebagai penyaring atau perata s e a r a h d a p a t d i a m a t i p a d a r a n g k a i a n g b 1. D l adalah dioda sebagai penyearah arus Kapasitor C pada rangkaian t e r s e b u t dan D2 balik. bolak akan meratakan a r u s o u t p u t yang d i h a s i l k a n , karena k a p a s i t o r menyimpan d a n m e m b e r i k a n a r u s . searah naik mengisi mencapai (menyimpan s e a r a h t u r u n maka (mengsosongkan) searah naik maksimum, arus) dan kapasitor secara kembali, maka akan kapasitor tegangan memberikan sampai seterusnya. dapat tegangan kemudian lambat dan saat Pada arus arus tegangnan Demikianlah k e r j a k a p a s i t o r s e o l a h - o l a h k a p a s i t o r mempertahankan searah tegangan pada daerah maksimum sehingga t e r b e n t u k gelombang r i p p l e ( k e r u t ) . Besar tegangan kapasitor, semakin ripple besar ditentukan nilai semakin k e c i l tegangan r i p p l e . Pada oleh nilai kapasitor akan alat penyedia d a y a d i u s a h a k a n a g a r t e g a n g a n r i p p l e s e k e c i l mungkin s e h i n g g a tegangan r a t a - r a t a n y a (VDC) setara t e g a n n g a n DC b a t r a i . Faktor r i p p l e d a p a t d i h i t u n g dengan rumus, r = r rms x ieox 'DC Tegangnan e f e k t i f r i p p l e a d a l a h , vr v - 'r maks - r p p rms. 3 2-/3 Tegangan r a t a - r a t a n y a , dengan DAFTAR PUSTAKA Deward H e n d r i k , L a z a r u s D a v i d ( 1 9 6 6 ) ; Modern London, A d d i s o n W e s l e y , P u b l i s h i n g Company. Kagnov I ( 1 9 7 0 ) ; Publisher. Electron& in I n d u s t r v , Elektronk, Moscow, 0.Pederson Donald, I .S t u d e r J a c k , R.Whinnery J o h n Introrli~ction E l e c t r o n i c S v s t e r n C i r c i l i t and N e w Y o r k , Mc . G r a w - H i l l Book Company. P o l l i n g C & T j o k r o d o n o e r d j o R.Harsono Anoraa.nik LL B, S e m a r a n g , Mahameru. (1951); Peac (1966); Device, Lhu K a n i a Terman FE ( 1 9 5 5 ) ; E l e c t r o n i r , % R a d i o Enainerina, Company L t d . Kogakusha Y o h a n n e s H R ( 1 9 7 5 ) ; h q a r -W R l e k t r n n i k , B a g i a n T e k n i k L i s t r i k , F a k u l t a s T e k n i k U n i v e r s i t a s G a d j a h Mada.