Tujuan Pembelajaran Uraian Materi LIGHT EMITTING DIODE DIODA EMISI CAHAYA

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