Dioda: Pengertian, Fungsi, Sifat, Analisis Data

Kata "dioda" berasal dari bahasa Yunani "di-oda", yang berarti "dua elektroda". Sesuai namanya, dioda merupakan komponen elektronik dua terminal yang terdiri dari dua lapisan elektroda: anoda (bermuatan positif, P) dan katoda (bermuatan negatif, N). 

Bahan dasar pembuatan dioda umumnya adalah Germanium (Ge) dan Silikon (Si). Uniknya, bahan-bahan ini tidak termasuk konduktor (pengantar) atau isolator (penyekat) sempurna. Sifat inilah yang memungkinkan dioda untuk memiliki fungsi utamanya, yaitu mengatur aliran arus listrik. 

Dioda dapat menghambat aliran arus listrik pada satu arah, dan membebaskannya pada arah sebaliknya. Sifat ini bagaikan katup air, yang hanya memungkinkan air mengalir ke satu arah. Kemampuan inilah yang menjadikan dioda sebagai komponen penting dalam berbagai rangkaian elektronika, seperti penyearah arus, pengatur tegangan, dan proteksi sirkuit.

Dioda adalah komponen elektronika pasif yang terdiri dari persambungan semikonduktor (junction) 2 kutub P-N. Sambungan P-N dibentuk dengan menyambungkan secara fisiks semikonduktor jenis P dan semikonduktor jenis N. Pada pembuatannya memang semikonduktor tipe P dan N bukan disambung secara harfiah, tetapi dari satu bahan (monolithic) dengan member doping (impurity material) yang berbeda. Berikut gambar konstruksi sambungan p-n :

Pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima electron sedangkan sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas. Saat terjadinya sambungan p dan n, elektron-elektron pada bahan n dan hole-hole disekitar sambungan cenderung berkombinasi ini saling meniadakan, mengakibatkan pada daerah sekitar sambung, dari pembawa muatan dan akhirnya terbentuk daerah pengosongan ( depletion region ).

Daerah pengosongan adalah daerah yang sangat tipis dekat sambungan antara semikonduktor tipe p dan semikonduktor tipe n pada sambungan P-N atau dioda.

Sifat dioda yaitu dapat menghantarkan arus listrik pada bias tegangan maju dan menghambat arus listrik pada bias tegangan balik.

Ketika kaki katoda disambungkan dengan kutub negative baterai dan anoda disambungkan dengan kutub positif, maka dikatakan bahwa diode sedang sedang dibias dengan tegangan maju.

Ketika diode di bias maju, kutub negative baterai akan menolak elektron-elektron bebas yang ada dalam semikonduktor tipe N. Jika energy listrik yang digunakan melebihi tegangan bariier maka elektron yang tertolak tersebut akan melintasi daerah deplesi dan bergabung dengan dengan hole yang ada pada semikonduktor tipe p, hal ini terjadi terus menerus selama rangkaian digambar bawah ini tetutup.

Kondisi inilah yang menyebabkan adanya arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Lihat gambar dibawah berikut ini :

Ketika kaki katoda disambungkan dengan kutub positf baterai dan anoda disambungkan dengan kutub negatif, maka dikatakan bahwa diode sedang sedang dibias dengan tegangan mundur.

Ketika diode dibias mundur, kutub positif baterai akan menarik electron-elektron bebas yang ada pada semikonduktor tipe N dan pada semikonduktor tipe P hole akan berkombinasi dengan electron dari baterai sehingga lapisan pengosongan semakin lebar.

Dengan semakin lebarnya daerah pengosongan maka diode tidak akan menghantarkan arus listrik. Jika tegangan bias mundur diperbesar, maka pada suatu harga tertentu diode akan rusak. Lihat gambar dibawah berikut ini :

Pada saat dioda diberi bias tegangan maju, jika VD positf, maka arus ID akan naik dengan cepat setelah VD mencapai tegangan cut-in (Vg) {dioda germanium 0.3 Volt dan diode silicon 0.7 Volt}, maka potensial penghalang ( barrier potential ) pada persambungan akan teratasi dan arus diode mulai mengalir dengan cepat.

Pada saat dioda diberi bias tegangan mundur, dimana tegangan VD yang berpolaritas negatif dinaikkan terus, maka suatu saat akan mencapai tegangan patah (break-down) dimana arus IS akan naik dengan tiba-tiba. Pada dioda pencapaian tegangan break-down harus dihindari karena diode bias rusak. Berikut gambar kurva karakteristik diode :