73
Perekayasaan Sistem Antena
KEGIATAN BELAJAR 4 : DIODA KHUSUS
4.1 Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari modul ini diharapkan peserta didik dapat:
Menjelaskan susunan fisik dan simbol dioda LED
Menjelaskan susunan fisik dan simbol dioda Varactor
Menjelaskan susunan fisik dan simbol dioda Schottky
Menjelaskan susunan fisik dan simbol dioda Tunel
Menjelaskan prinsip kerja dari dioda LED
Menjelaskan prinsip kerja dari dioda Varactor
Menjelaskan prinsip kerja dari dioda Schottky
Menjelaskan prinsip kerja dari dioda Tunel
4.2 Uraian Materi
4.1. LIGHT EMITTING DIODE DIODA EMISI CAHAYA
Gambar 4.1 gambar LED dengan berbagai warna
Dioda emisi cahaya atau dikenal dengan singkatan LED merupakan Solid State
Lampu yang merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan optik, sehingga dikateg
orikan pada keluarga “Optoelectronic”. Sedangkan elektroda-
elektrodanya sama seperti dioda lainnya, yaitu anoda + dan Katoda -.Ada tiga kategori
umum penggunaan LED, yaitu :
Sebagai lampu indikator dan banyak dijumpai di semua peralatan elektronik.
Untuk transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam suatu jarak tertentu
Sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang terisolir secara total misalnya pada SMPS, pada antar muka controller dan Powernya
4.1.1. Simbol, bangun fisik LED
Simbol, bangun fisiknya dan konstruksinya diperlihatkan pada gambar berikut
74
Teknik Elektronika Komunikas1
Gambar 4.2 simbol LED dan bentuk fisiknya serta kakinya
Gambar 4.3 LED dengan berbagai warna Bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan LED adalah bahan Galium
Arsenida GaAs atau Galium Arsenida Phospida GaAsP atau juga Galium Phospida GaP, bahan-bahan ini memancarkan cahaya dengan warna yang berbeda-
beda.
GaAs memancarkan cahaya infra-merah,
GaAsP memancarkan cahaya merah atau kuning, sedangkan
GaP memancarkan cahaya merah atau hijau. Seperti halnya piranti elektronik lainnya , LED mempunyai nilai besaran terbatas dimana
tegangan majunya dibedakan atas jenis warna
TABEL LED DAN TEGANGANYA
Tabel 4.1 dibawah ini menunjukkan perbedaan tegangan maju Vf dari berbagai LED berdasarkan warnanya, masing masing warna akan membedakan tegangan dropnya, hal
ini sangat penting untuk desain resistor drop yang dipasang seri dengan resistor ke catu tegangan.
75
Perekayasaan Sistem Antena
Tabel 4.1.
Sedangkan besar arus maju suatu LED standard adalah sekitar 20 mA. Karena dapat mengeluarkan cahaya, maka pengujian LED ini mudah, cukup dengan
menggabungkan dengan sumber tegangan dc kecil saja atau dengan ohmmeter yang bertegangan lebih besar dari 1,5 Volt dengan polaritas yang sesuai dengan elektrodanya.
Saat ini perkembangan teknologi LED sangat pesat, LED tidak hanya diproduksi dengan daya kecil namun banyak sekarang yang sudah pada produksi LED daya besar
dengan berbagai keperluan, misalnya Phillips memproduksi Lampu LED ukuran daya 10W sampai 50W , disamping untuk keperluan rumah tangga juga pada lampu
kendaraan bermotor .
Gambar 4.4 Lampu LED dengan daya besar LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang bervariasi sehingga
menghasilkan warna sebagai berikut:
Aluminium Gallium Arsenide AlGaAs
– merah dan inframerah Gallium Aluminium Phosphide
– hijau
Gallium ArsenidePhosphide GaAsP
– merah, oranye-merah, oranye, dan kuning
Gallium Nitride GaN – hijau, hijau murni atau hijau emerald, dan biru
Gallium Phosphide GaP
– merah, kuning, dan hijau
Zinc Selenide ZnSe
– biru
76
Teknik Elektronika Komunikas1
Indium Gallium Nitride InGaN
– hijau kebiruan dan biru Indium Gallium Aluminium Phosphide
– oranye-merah, oranye, kuning, dan hijau
Silicon Carbide SiC
– biru
Diamond C
– ultraviolet
Silicon Si – biru dalam pengembangan
Sapphire Al2O3
– biru LED biru pertama kali dan bisa dikomersialkan menggunakan substrat galium
nitrida. LED ini ditemukan oleh Shuji Nakamura tahun 1993 sewaktu berkarir diNichia Corporation di Jepang, LED ini kemudian populer di penghujung tahun 90-an. LED biru ini
dapat dikombinasikan ke LED merah dan hijau yang telah ada sebelumnya untuk menciptakan cahaya putih.
4.1.2. Karakteristik LED
Light Emitting Diode LED memiliki umur yang panjang yakni 25.000 sampai dengan 100.000 jam, bahkan menurut Wikipedia ada LED buatan tahun 1970 dan 1980-an
yang masih hidup sampai sekarang. Walaupun umur LED sangat panjang, LED sangat sensitif terhadap arus listrik yang melewati-nya. Untuk itu LED harus memiliki rangkaian
yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir melewati-nya. Pada umumnya LED didisain untuk beroperasi dengan arus listrik sebesar 2mA,
10mA, 20mA dan 25mA jika LED dipaksa untuk beroperasi di atas arus tersebut bisa dipastikan bahwa umur LED tersebut tidak akan panjang. Seperti hal-nya dioda, ketika
LED dalam keadaan forward bias maka tegangan yang melewati LED akan turun Voltage Drop
atau biasa juga disebut “Tegangan Maju” Forward Voltage Vf. Besarnya tegangan
yang turun pada LED tergantung pada warna LED bersangkutan, untuk lebih jelas-nya bisa diperhatikan pada tabel 4.1 diatas
4.1.3. Rangkaian LED
Sebagaimana telah dijelaskan diatas bahwa masing masing warna LED mempunyai tegangan Drop Forward yang berbeda , sehingga dengan begitu LED dapat dipakai pada
tegangan berapapun dengan cara di seri dengan Resistor. LED dapat disusun secara seri atau paralel dengan syarat-syarat sebagai berikut:
Sumber tegangan Vs harus lebih besar dari tegangan maju Vf LED Vs Vf. Arus yang mengalir melewati LED harus dibatasi sesuai dengan arus maksimum
LED If.
77
Perekayasaan Sistem Antena Rangkaian umum-nya bisa dilihat seperti tampak pada gambar berikut.
Gambar 4.5 Lampu LED dengan Rd yang diseri Rd digunakan untuk membatasi arus yang akan melewati LED If, nilai R1 dapat
diketahui menggunakan persamaan berikut ini.
Dimana: Rd = Resistansi yang digunakan untuk membatasi arus yang mengalir ke LED
dalam Ω Vs = Tegangan Sumber dalam V
Vf = Tegangan maju dalam V If = Arus LED dalam A
Sebagai contoh, kita hitung besar resistansi pada rangkaian LED di atas. Diketahui Vs = 12V, Vf = 2V dan If = 20mA = 0,02A. Jawab:
Rd = Vs – Vf If
Rd = 12 – 2 0,02A
Rd = 10 0,02 Rd = 500 Ω
Rangkaian LED Seri
Beberapa LED dapat dirangkai secara seri untuk mendapatkan efisiensi yang lebih baik dan menyesuaikan dengan tegangan sumber yang ada seperti tampak pada gambar
berikut ini.
78
Teknik Elektronika Komunikas1 Gambar 4.6 beberapa Lampu LED diseri
Contoh: Seperti gambar 4.6. diatas diketahui Vs = 12V, dengan Vf masing masing LED =
2V, dan If masing-masing LED = 20mA = 0,02A, berapa kah nilai resistansi R1? Jawab:
Rd = Vs – Vftot If
Rd = 12 – 2 + 2 + 2 0,02
Rd = 6 0,02 Rd = 300 Ω
4.2. DIODA VARACTOR