1-1-1-3 - System Digital

SISTEM DIGITAL
INTERNAL RESISTANCE OF DIODE
OLEH :
MEGA AYUAMARTHA PUTRI (161401002)
ANNISA KAMILA MARDHIYYAH (161401005)
MUHAMMAD IKRAM AZHARI (161401008)
ELSA KRISMONTI (161401011)
JULIA PRATIWI (161401014)
YURI UTARI OLLINKA (161401017)
KOM B
PROGRAM STUDI ILMU KOMPUTER
FAKULTAS ILMU KOMPUTER TEKNOLOGI INFORMASI
INTERNAL RESISTANCE OF DIODE
Dioda adalah komponen semikonduktor yang paling sederhana yang terdiri atas dua
elektroda yaitu katoda (untuk memancarkan elektron dengan cara pemancara elktronik)
dan anoda (untuk mengumpulkan elektron yang dipancarkan dari katoda ). Ujung badan
dioda biasanya diberi tanda berupa gelang atau berupa titik, yang menandakan letak
katoda. Dioda hanya bisa dialiri arus DC searah saja. Apabila dioda dilikon dialiri arus
AC (dari PLN), maka yang mengalir hanya satu arah saja. Sehingga arus output dioda
berupa arus DC. Adanya sifat ini, dioda jenis tersebut digunakan untuk switch.
1. Bias maju dioda (Forward Bias VD > 0 )
Gambar 2. Foward Bias
Lapisan yang melintang antara sisi P dan N diatas disebut sebagai lapisan
deplesi (deplection layer) pada lapisan ini terjadi proses keseimbangan hole dan
electron. Pada saat dioda diberi bias maju, maka elektron akan bergerak dari terminal
negatif batere menuju terminal positif batere (berkebalikan dengan arah arus listrik)
elektron yang mencapai bagian katoda (sisi N dioda) akan membuat elektron yang ada
pada katoda akan bergerak menuju anoda dan membuat deplection layer akan terisi
penuh oleh elektron, sehingga pada kondisi ini dioda bekerja bagai kawat yang
tersambung.
2. Bias mundur dioda (Revers Bias VD < 0)
Pada saat bias mundur, elektron akan bergerak dari terminal negatif batere menuju anoda dari
dioda (sisi P). Pada kondisi ini potensial positif yang terhubung dengan kotoda akan . elektron
pada kotoda tertarik menjauhi deplection layer. Sehingga akan terjadi pengosongan pada
bagian deplection layer dan membuat kedua sisi terpisah. Pada bias mundur ini dioda bekerja
bagaikan kawat yang terputus dan membuat tegangan yang jatuh pada dioda akan sama
dengan tegangan supplay.
Rangkaian penyearah gelombang
Rangkaian penyearah gelombang merupakan rangkaian yang berfungsi untuk
mengubah arus bolak-balik (Alternating Current / AC) menjadi arus searah (Direct Current /
DC). Komponen elektronika yang berfungsi sebagai penyearah adalah dioda. Dioda digunakan
karena dioda memiliki sifat hanya memperbolehkan arus listrik melewatinya dalam satu arah
saja.
Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Rangkaian penyearah setengah gelombang
merupakan rangkaian penyearah sederhana yang hanya dibangun menggunakan satu dioda saja,
seperti diilustrasikan pada gambar berikut ini.
Gambar 3 Rangkaian Dioda
Prinsip kerja dari rangkaian penyearah setengah gelombang ini adalah pada saat
setengah gelombang pertama (puncak) melewati dioda yang bernilai positif menyebabkan dioda
dalam keadaan ‘forward bias’ sehingga arus dari setengah gelombang pertama ini bisa melewati
dioda.
Pada setengah gelombang kedua (lembah) yang bernilai negatif menyebabkan dioda
dalam keadaan ‘reverse bias’ sehingga arus dan setengah gelombang kedua yang bernilai
negatif ini tidak bisa melewati dioda. Keadaan ini terus berlanjut dan berulang sehingga
menghasilkan bentuk keluaran gelombang seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini.
Gambar 4 Hasil Keluaran Gelombang
Dari gambar di atas, gambar kurva ‘D1-anoda’ (biru) merupakan bentuk arus AC sebelum
melewati dioda dan kurva ‘D1-katoda’ (merah) merupakan bentuk arus AC yang telah dirubah
menjadi arus searah ketika melewati sebuah dioda.
Pada gambar tersebut terlihat bahwa ketika gelombang masukan bernilai positif, arus
dapat melewati dioda tetapi ketika gelombang masukan bernilai negatif, arus tidak dapat
melewati dioda. Karena hanya setengah gelombang saja yang bisa di searahkan, itu sebabnya
mengapa disebut sebagai Penyearah Setengah Gelombang.
Rangkaian penyearah setengah gelombang ini memiliki kelemahan pada kualitas arus
DC yang dihasilkan. Arus DC rata-rata yang dihasilkan dari rangkaian ini hanya 0,318 dari arus
maksimum-nya, jika dituliskan dalam persamaan matematika adalah sebagai berikut:
IAV = 0,318 ∙ IMAX
Oleh sebab itu, rangkaian penyearah setengah gelombang lebih sering digunakan
sebagai rangkaian yang berfungsi untuk menurunkan daya pada suatu rangkaian elektronika
sederhana dan digunakan juga sebagai demodulator pada radio penerima AM.
Apakah dioda memiliki resistansi internal? Jika demikian, bagaimana mereka
membangun resistansi internal?
Dioda memiliki resistansi tinggi maju di tegangan rendah karena Anda membutuhkan energi
aktivasi tertentu untuk mendapatkan melintasi persimpangan PN. Pada tegangan lebih tinggi
perlawanan menjadi kecil tetapi terbatas dalam setiap bahan karena acak tabrakan
meningkatkan probabilitas dengan lebih lancar. Pada saat ini sangat tinggi resistensi meningkat
secara dramatis karena Anda buang kapasitas saluran atau memasak perangkat.
Resistansi Dioda
Pada dioda terdapat dua macam resistansi, yaitu resistansi statis dan resistansi dinamik.
Resistansi statis dioda sangat bervariasi terhadap V dan I dan bukan merupakan
parameter yang berguna.
Pada operasi sinyal-lemah (small signal operation), resistansi dinamik atau resistansi
inkremental r merupakan parameter penting, dan didefinisikan sebagai resiprokal gradien pada
karakteristik volt-ampere, r ≡ dV/dI. Resistansi dinamik tidak bersifat konstan, namun
bergantung pada tegangan operasi. Sebagai contoh, untuk dioda semikonduktor, konduktansi
dinamisnya (g ≡ 1/r) adalah
V /V
η T
dI
g≡
I 0e
=
I + I0
=
(3.13)
dV
µVT
ηVT
Untuk bias mundur yang lebih besar dari 0,1 V (sehingga |V/VT| >> 1), nilai g sangat kecil dan
r sangat besar. Sebaliknya, untuk bias maju yang lebih besar dari 0,1 V, I >>I0, dan nilai r
adalah :
ηV
r≈
T
(3.14)
I
Resistansi dinamik berbanding terbalik terhadap arus; pada suhu ruang dan untuk η =
1, r = 26/I, dengan I dalam miliamper dan r dalam ohm. Untuk arus maju sebesar 26 mA,
resistansi dinamik bernilai 1 Ω.
Walaupun r berubah terhadap arus, namun dalam model sinyal lemah (small signal
model) akan lebih baik untuk menggunakan r sebagai konstanta.
Plate Characteristic dari Dioda
Karakteristik yang paling penting dari dioda adalah Plate Characteristic, dimana karakteristik
ini memberikan koorelasi antara tegangan pada dioda dengan arus yang mengalir pada dioda.
Heater voltage diberikan pada filament untuk memanaskan tabung sampai pada temperatur
tertentu yaitu T1, dan kemudian tegangan plate Eb diubah mulai dari 0 sampai pada suatu
nilai tertentu yang masih dapat ditangani oleh dioda. Arus Ib yang mengalir pada dioda akan
naik bersamaan dengan naiknya tegangan pada plate seperti terlihat pada grafik karakteristik
plate, akan tetapi ketika menjangkau harga Eb tertentu maka Ib tidak dapat naik lagi dan tetap
konstan walaupun Eb dinaikkan terus. Titik dimana Ib tidak dapat naik lagi walaupun Eb
terus dinaikkan dinamakan saturation point.
Jika tegangan filament dinaikkan sehingga suhu dari dioda menjadi naik (T2) dan percobaan
serupa seperti diatas dilakukan lagi, akan didapat arus Ib yang lebih besar pada saturation
point. Atas dasar situasi ini dapat disimpulkan bahwa temperatur pada dioda dapat
berpengaruh dalam menentukan arus maksimum yang dapat mengalir pada dioda.
Dari karakteristik plate yang telah kita bahas di atas maka, kita dapat melihat bahwa ada
kaitan tertentu antara tegangan dan arus yang mengalir pada dioda, berdasarkan atas
kenyataan ini maka kita dapat menyimpulkan bahwa sesungguhnya dioda memiliki resistansi
dalam (internal resistance).
Resistansi dalam yang dimiliki oleh dioda adalah tidak sama untuk arus AC maupun DC yang
diberikan oleh dioda sehingga dalam kaitan dengan sifat ini maka terdapat dua definisi
resistansi internal dioda yaitu DC Plate Resistance dan AC Plate Resistance. DC Plate
resistance adalah resistansi dioda yang diukur ketika pada dioda dberikan tegangan DC,
sedangkan AC Plate resistance ialah resistansi dioda yang diukur ketika pada dioda diberikan
tegangan AC.
Resistansi Dioda
Karena kurva karakteristik dioda tidak linier, maka resistansi dioda berbeda-beda antara satu
titik operasi ke titik operasi lainnya. Pemberian tegangan dc kepada suatu rangkaian yang ada
dioda semikonduktornya akan menentukan titik kerja dioda tersebut pada kurva karakteristik.
Apabila tegangan dc yang diberikan tidak berubah maka titik kerja dioda juga tidak berubah.
Perbandingan antara tegangan pada titik kerja dengan arus yang mengalir pada dioda disebut
dengan Resistansi DC atau Resistansi Statis.
Resistansi dc pada daerah bias maju akan lebih kecil dibanding dengan resistansi pada daerah
bias mundur.
DAFTAR PUSTAKA
http://demuzze.blogspot.com/2014/07/karakteristik-dioda.html
http://muhamad24.blogspot.com/2011/02/materi-resistordiodadan-transistor.html
http://dokumen.tips/documents/resistansi-dioda.html
https://www.quora.com/Do-diodes-have-internal-resistance-If-so-how-do-they-build-internalresistance
www.academia.edu/18734729/Resistansi_Dioda