· Memahami pengertian dioda semikonduktor dan level resistensi
· Mengetahui persamaan yang berhubungan dengan dioda semikonduktor dan level resistensi
· Membuat rangkaian dioda semikonduktor dan level resistensi
· Menjelaskan prinsip kerja rangkaian dioda semikonduktor dan level resistensi
· Menerapkan metode dan teknik-teknik dioda semikonduktor dan level resistensi
Alat:
· Baterai
· Ampermeter
· Saklar
Bahan:
· Dioda
Dioda adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan berfungsi untuk mengalirkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
· Resistor
Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai teminal antara dua komponen elektronika.
Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V = I.R).
1.6 Dioda Semikonduktor[kembali]
Semikonduktor Dioda di bentuk hanya dengan menyatukan bahan-bahan ini (dibangun dari basis yang sama — Ge atau Si), seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.14
Gambar 1.14
Saat ini kedua bahan tersebut “disambungkan” elektron dan lubang wilayah persimpangan akan bergabung, mengakibatkan kurangnya pembawa di wilayah dekat persimpangan. Daerah ion positif dan negatif yang tidak tertutup ini disebut daerah penipisan karena penipisan pembawa di daerah ini. Karena dioda adalah perangkat dua terminal, penerapan tegangan pada terminal menyisakan tiga kemungkinan; tidak ada bias (VD = 0 V), bias maju (VD > 0 V) , dan bias balik (VD < 0 V)
- Tidak Ada Terapan Bias (VD = 0 V)
Di bawah ini ada bias kondisi, setiap pembawa minoritas dalam n materi jenis yang menemkan diri mereka dalam daerah deplesi akan melewati langsung ke p materi jenis. Semakin dekat pembawa minoritas ke persimpangan, semakin besar tarikan untuk lapisan ion negatif dan semakin sedikit oposisi ion positif di daerah penipisan n bahan tipe untuk pembawa minoritas masing-masing material. Mayoritas pembawa n material tipe dan perisai ion negatif pada p material tipe untuk berimigrasi ke area di luar penipisan region dari p bahan tipe. Pemeriksaan yang cermat pada Gambar 1.14 akan mengungkapkan bahwa besaran relatif vektor aliran sedemikian rupa sehingga aliran bersih di kedua arah adalah nol. Pembatalan vektor ini ditunjukkan dengan garis bersilangan.
Kondisi tanpa bias untuk dioda semikonduktor
Gambar 1.15 Kondisi bias balik untuk dioda semikonduktor.
Kondisi bias balik untuk dioda semikonduktor. Simbol untuk dioda diulangi pada Gambar 1.15 dengan n-dan p yang terkaitdaerah tipe. Perhatikan bahwa panah terkait dengan pkomponen tipe-dan bilah dengan n wilayah tipe. Seperti yang ditunjukkan, untuk VD = 0 V, arus ke segala arah adalah 0 m
- Kondisi Reverse Bias (VD < 0 V)
Gambar 1.16 Bias terbalik.
Jika potensial eksternal V volt diterapkan melintasi pn persimpangansedemikian rupa sehingga terminal positif dihubungkan ke nmaterial tipe-dan terminal negatif dihubungkan ke pmaterial tipe-seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1.16, jumlah ion positif yang tidak tertutup di daerah penipisan n bahan jenis akan meningkat karena banyaknya elektron bebas yang ditarik ke potensial positif dari tegangan yang diberikan. Jumlah pembawa minoritas yang menemukan diri mereka memasuki wilayah de pletion tidak akan berubah, menghasilkan vektor aliran pembawa minoritas dengan besaran yang sama ditunjukkan pada Gambar. 1.14 tanpa tegangan yang diterapkan. Arus yang ada dalam kondisi bias balik disebut arus arus balik dan diwakili oleh Is.Istilah saturasi berasal dari fakta bahwa ia mencapai level maksimumnya dengan cepat dan tidak berubah secara signifikan dengan peningkatan potensial bias balik. Kondisi bias balik digambarkan pada Gambar.
maju atau “on” didirikan dengan menerapkan potensi positif terhadap pmateri-jenis dan potensi negatif untuk nbahan-jenisseperti ditunjukkan pada Gambar.
Gambar 1.19 Karakteristik dioda semikonduktor silikon
Dioda semikonduktor dapat ditentukan dengan persamaan berikut untuk daerah bias maju dan balik:
ID = Is(ekVD/TK - 1) |
rendah arus dioda dan 1 untuk Ge dan Si untuk tingkat arus dioda yang lebih tinggi
TK = TC + 273˚
Perhatikan pada Gambar 1.19 bahwa unit yang tersedia secara komersial memiliki karakteristik yang bergeser ke kanan sebesar sepersepuluh volt. Hal ini disebabkan oleh “tubuh” internal resistansi dan resistansi “kontak” eksternal dari dioda. Masing-masing berkontribusi tambahan tegangan pada level arus yang sama seperti yang ditentukan oleh hukum Ohm (V = IR)
Daerah Zener
Meskipun skala pada Gambar 1.19 adalah puluhan volt di daerah negatif, ada titik di mana penerapan tegangan yang terlalu negatif akan mengakibatkan perubahan yang tajam.
Gambar 1.20 Daerah Zener.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1.22 arus meningkat dengan kecepatan yang sangat cepat ke arah yang berlawanan dengan daerah tegangan positif. The reverse-bias yang potensial yang menghasilkan perubahan dramatis dalam karakteristik disebut potensial Zener dan diberi simbol VZ. Ketika tegangan melintasi dioda meningkat di wilayah bias balik, kecepatan pembawa minoritas yang bertanggung jawab atas arus saturasi balik Is juga akan meningkat. Akhirnya, kecepatan dan energi kinetik yang terkait akan cukup untuk melepaskan pembawa tambahan melalui tumbukan dengan struktur atom yang stabil. Daerah longsoran dapat didekatkan ke sumbu vertikal dengan meningkatkan level doping pada p dan n material tipe. Namun, saat VZ menurun ke level yang sangat rendah seperti 5 V, mekanisme lain yang disebut kerusakan Zener, akan berkontribusi pada perubahan tajam pada karakteristik. Wilayah Zener dari dioda semikonduktor yang dijelaskan harus dihindari jika respons sistem tidak akan sepenuhnya diubah oleh perubahan tajam karakteristik di wilayah tegangan balik ini. Potensi maksimum reverse-bias yang dapat diterapkan sebelum memasuki wilayah Zener disebut puncak terbalik tegangan atau tegangan puncak terbalik.
Silikon VS Germanium
Dioda silikon secara umum memiliki PIV dan peringkat arus yang lebih tinggi dan suhu yag lebih rentan daripada dioda germanium. Peringkat PIV untuk silikon dapat berada di sekitar 1000 V, sedangkan nilai maksimum untuk germanium lebih dekta ke 400 V. Silikon digunakan untuk aplikasi di mana suhu dapat naik hingga sekitar 200˚C (400˚F), sedangkan germanium memiliki peringkat maksimum yang jauh lebih rendah (100˚C).
Sebagai titik operasi dioda bergerak dari satu daerah ke daerah lain resistansi Dioda juga akan berubah karena bentuk nonlinear dari kurva karakteristik. Itu akan ditunjukkan dalam beberapa paragraf berikutnya bahwa jenis tegangan terapan atau Sinyal akan menentukan tingkat resistansi yang diinginkan. Tiga tingkatan berbeda akan diperkenalkan di bagian ini yang akan muncul lagi saat kita memeriksa perangkat lainnya, yaitu :
- DC atau Resistansi statis
Aplikasi dari tegangan DC ke sirkuit yang berisi dioda semikonduktor akan menghasilkan titik operasi pada kurva karakteristik yang tidak akan berubah dengan waktu. Resitansi dioda pada titik operasi dapat ditemukan hanya dengan menemukan Tingkat VD dan ID yang sesuai,seperti ditunjukkan dalam gambar 1.25 dan penerapan persamaan berikut :
Tingkat resitansi DC di lutut dan di bawah akan lebih besar dari resistensi tingkat yang diperoleh untuk naik vertikal bagian dari karakteristik. Tingkat resistensi di reverse-bias daerah secara alami akan cukup tinggi. Karena ohmmeter biasanya menggunakan sumber yang relatif konstan saat ini, perlawanan ditentukan akan berada pada tingkat saat ini ditetapkan (biasanya, beberapa milimeter).
Gambar 1.25 menentukan dc resitansi dioda pada titik operasi tertentu. Secara umum, oleh karena itu, semakin rendah arus melalui dioda semakin tinggi dc tingkat resitansi.
- AC atau Resitansi Dinamis
Hal ini jelas dari Eq. 1.1 dan contoh 1.1 bahwa resistansi DC dari dioda adalah independen dari bentuk karakteristik di daerah sekitar titik yang diinginkan. Jika masukan sinusoidal daripada masukan DC diterapkan, situasi akan berubah sepenuhnya. Masukan yang bervariasi akan menggerakkan titik operasi seketika atas dan ke bawah suatu wilayah dari karakteristik-karakteristik dan dengan demikian mendefinisikan perubahan tertentu dalam arus dan tegangan seperti yang ditunjukkan dalam gambar. 1.27 Dengan tidak menerapkan berbagai sinyal, titik operasi akan menjadi Q-point muncul pada buah gambar 1.27 ditentukan oleh tingkat dc terapan. Sebutan Q-point berasal dari kata iesens, yang berarti "tenang atau tidak berubah".
Garis lurus ditarik ke kurva melalui Q-point seperti ditunjukkan dalam gambar 1.28 akan menentukan perubahan tertentu dalam tegangan dan arus yang dapat digunakan untuk menentukan AC atau resitansi dinamis untuk daerah dari karakteristik dioda. Upaya ini harus dilakukan untuk menjaga perubahan dalam tegangan dan arus sekecil mungkin dan sama jaraknya dengan kedua sisi Q-point. Dalam bentuk persamaan :
Yang berarti perubahan yang terbatas dalam kuantitas (1.6)
- Resistansi AC rata - rata
Jika sinyal input cukup besar untuk menghasilkan bidang ayunan luas seperti yang ditunjukkan dalam gambar 1.30, resitansi yang terkait dengan perangkat untuk daerah ini disebut resistensi ac rata-rata.
*Seperti halnya level resistansi dc dan ac, semakin rendah level arus yang digunakan untuk menentukan resistansi rata-rata semakin tinggi level resistansinya.
Tabel Ringkasan
- Siapkan dan susun Komponen(Alat dan Bahan)
- Rangkai komponen
- Buat simulasi pada proteus
- Coba dan terapkan rangkaian
Saat saklar ditutup
Saat saklar dibuka
- Simulasi Proteus klik disini
- Video Simulasi klik disini
- Datasheet Battery klik disini
- Datasheet Dioda klik disini
- Datasheet Resistor Klik disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar