Diode untuk Tujuan Khusus pbb

Diode untuk Tujuan Khusus
Yuris Mulya Saputra
V3TE1100 / Elektronika I
Departemen TEDI Sekolah Vokasi
Universitas Gadjah Mada

Semester Gasal 2017 / 2018

Subject Contents

Diode zener
Diode varactor
Diode optik
Diode laser
Diode PIN
Diode schottky
Diode tunnel
Diode regulator arus

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017


Diode Zener
• Diode zener : regulator tegangan untuk
memberikan tegangan referensi yang stabil
pada catu daya, voltmeter, dan alat-alat lain
• Simbol :

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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
Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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 %.


Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Zener
• Karakteristik breakdown
– Arus bias mundur pada diode zener : arus zener

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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 IZK ~IZM, jika lebih dapat merusak diode
– Tegangan zener VZ biasanya tertera pada
datasheet pada saat arus IZ (arus tes zener)

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017


Rangkaian Ekivalen Zener
• Zener Ideal

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Rangkaian Ekivalen Zener
• Zener Praktis
– Nilai ZZ biasanya diukur pada saat arus IZ

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Rangkaian Ekivalen Zener
• Contoh

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Koefisien Suhu Zener
• Besarnya perubahan tegangan pada setiap
derajat celsius perubahan suhu
– Jika koefisien suhu dalam %/C


– Jika koefisien suhu dalam mV/C

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Daya Disipasi dan Derating Zener
• Contoh :

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017


Datasheet Zener

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Datasheet Zener

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Datasheet Zener

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Datasheet Zener

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Datasheet Zener
• Contoh :


Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Datasheet Zener
• Contoh :

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Aplikasi Diode Zener
• Sebagai regulator tegangan

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Aplikasi Diode Zener
• Sebagai regulator tegangan
– Contoh : model ideal 1N4740 A

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Aplikasi Diode Zener
• Sebagai regulator tegangan dengan beban

variabel

– Ketika RL tak hingga, arus IL = 0, IZ = IT -> tanpa beban
– Ketika RL terhubung, arus akan terbagi antara IZ dan IL
– Ketika RL semakin kecil, arus IL bertambah dan arus IZ
berkurang sampai mencapai arus terkecil zener, IZK ->
arus IL maksimum (beban penuh)
Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Aplikasi Diode Zener
• Sebagai regulator tegangan dengan beban
variabel

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Aplikasi Diode Zener
• Sebagai regulator tegangan dengan beban
variabel

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017


Aplikasi Diode Zener
• Zener limiter
– Membatasi gelombang tegangan sesuai dengan
level yang diinginkan

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Aplikasi Diode Zener
• Zener limiter
– Contoh :

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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)

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Varactor
• Operasi dasar


Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Datasheet Varactor
• Contoh : Zetex 830 series

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Datasheet Varactor
• Contoh : Zetex 830 series

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Datasheet Varactor
• Contoh : Zetex 830 series

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Aplikasi Diode Varactor
• Biasa digunakan pada rangkaian tuning (VHF, UHF, dan
penerima sinyal satelit, komunikasi seluler)
• Berfungsi sebagai kapasitor variabel untuk mengatur frekuensi
resonansi

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Aplikasi Diode Varactor
• Frekuensi resonansi :

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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
Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : LED
• LED biasing
• Tegangan maju LED lebih besar daripada pada diode silikon
biasa -> VF maksimum 1.2 V dan 3.2 V.
• Tegangan mundur (VR) lebih kecil dari diode silikon : 3~10 V

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : LED
• LED emission

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : LED
• LED emission
• Pola radiasi LED : pola direksional (traffic light)

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : LED
• Bentuk LED

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : LED
• Datasheet : TSMF1000 IR LED

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : LED
• Datasheet

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : LED
• Datasheet
– Contoh :

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : LED
• Aplikasi : 7-segment

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : LED
• Aplikasi : traffic light
– Contoh :

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : LED
• Aplikasi : LED display

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : Photodiode
• Bekerja pada bias mundur
• Photodiode mempunyai jendela transparan kecil yang
membuat cahaya dapat melewati pn junction

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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)

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : Photodiode
• Operasi dasar :

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : Photodiode
• Operasi dasar :

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : Photodiode
• Datasheet : TEMD1000

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : Photodiode
• Datasheet : TEMD1000

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Optik : Photodiode
• Datasheet : TEMD1000
– Contoh :

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Laser
• Operasi dasar

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Schottky
• Diode berarus tinggi untuk frekuensi tinggi dan fastswitching
• 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

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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
Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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
– Elektro dapat lewat p ju ctio
elalui tu el pada
tegangan maju yang sangat kecil

• Simbol :

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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
Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

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

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

Diode Regulator Arus
• Karakteristik

• Dimulai dari VL, arus tetap antara VK dan POV
• Tegangan tes VT dipengaruhi oleh IP dan ZT tertulis pada
datasheet
Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017

THANK YOU

Yuris Mulya Saputra / V3TE2200 / 2017