Fungsi dan Cara Kerja Dioda Rectifier

Rekomend.id – Fungsi dan cara kerja Dioda Rectifier. Dioda Rectifier adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Dalam artikel ini, rekomend.id akan membahas lebih lanjut mengenai fungsi dan cara kerja dioda rectifier.

Fungsi utama dari dioda rectifier adalah untuk menyaring arus AC menjadi arus DC yang lebih stabil. Hal ini sangat penting dalam banyak aplikasi elektronik seperti pada power supply dan pengisian baterai. Tanpa dioda rectifier, arus listrik yang diterima akan tidak stabil dan tidak dapat digunakan secara efektif.

Cara kerja dioda rectifier cukup sederhana. Ketika arus bolak-balik (AC) melewati dioda, dioda hanya mengizinkan arus untuk mengalir ke satu arah saja, dan mencegah arus mengalir ke arah sebaliknya. Dengan demikian, arus bolak-balik (AC) yang masuk akan diubah menjadi arus searah (DC) yang keluar dari dioda rectifier.

Terdapat dua jenis dioda rectifier, yaitu dioda setengah gelombang (half-wave rectifier) dan dioda gelombang penuh (full-wave rectifier). Dioda setengah gelombang hanya memungkinkan setengah siklus dari arus bolak-balik untuk diubah menjadi arus searah. Sedangkan, dioda gelombang penuh memungkinkan seluruh siklus arus bolak-balik untuk diubah menjadi arus searah.

Dalam prakteknya, dioda rectifier sering digunakan dalam bentuk rangkaian jembatan (bridge rectifier) yang terdiri dari empat dioda. Rangkaian jembatan ini memungkinkan penggunaan dari seluruh siklus arus bolak-balik untuk diubah menjadi arus searah.

Apa itu Dioda Rectifier

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, dioda adalah komponen semikonduktor yang digunakan secara luas sebagai penyearah tegangan AC menjadi tegangan DC. Dioda penyearah diproduksi dalam berbagai tingkat daya, mulai dari kurang dari satu ampere hingga beberapa puluh ampere.

Bahan semikonduktor yang digunakan untuk membuat dioda biasanya terbuat dari silikon. Jenis material semikonduktor lain yang pernah digunakan untuk membuat dioda penyearah adalah germanium dan arsenida, namun sekarang sudah jarang digunakan.

Dioda memiliki polaritas yang berbeda pada kedua ujung elektroda atau terminalnya, yaitu terminal anoda (negatif) dan terminal katoda (positif). Terminal positif pada dioda penyearah ditandai dengan garis pita pada salah satu sisi badannya.

Cara Kerja Dioda Rectifier

Bahan semikonduktor di dalam dioda akan mulai aktif ketika dioda diberi tegangan listrik atau biasa disebut sebagai biasing. Dioda akan menunjukkan karakter yang berbeda sesuai dengan cara pemberian bias tegangan yang diterapkan kepadanya.

Berikut ini penjelasan tentang karakteristik dioda berdasarkan cara pemberian bias tegangan yang diberikan pada dioda.

Kondisi Dioda Unbiasing / Tidak Ada Tegangan Bias

• Unbiasing adalah kondisi dioda saat tidak ada tegangan yang diberikan kepadanya. Pada kondisi ini, sisi anoda dioda yang tersusun dari bahan semikonduktor tipe N akan memiliki jumlah elektron yang lebih banyak dibandingkan dengan jumlah lubang atau hole. Sementara sisi katoda dioda yang tersusun dari bahan semikonduktor tipe P memiliki jumlah hole yang lebih banyak dari pada elektron.
• Pada kondisi ini, sebagian elektron pada semikonduktor tipe N akan bergerak dan bergabung dengan hole yang ada di semikonduktor tipe P di sisi persimpangan. Sebaliknya, hole yang ada di semikonduktor tipe P akan bergerak dan bergabung dengan elektron yang ada di semikonduktor tipe N di sisi persimpangan.
• Akibatnya, semikonduktor tipe N akan mengalami kelebihan hole dan semikonduktor tipe P akan mengalami kelebihan elektron.
• Lapisan persimpangan tempat bergabungnya elektron dan hole disebut sebagai daerah deplesi. Pada kondisi unbiasing, daerah deplesi sangat lebar dan membentuk semacam penghalang yang akan mencegah aliran listrik melintas dari satu sisi ke sisi yang lain.

Kondisi Dioda Bias Maju / Forward Biasing

• Dioda diberi tegangan bias maju adalah ketika semikonduktor tipe P dihubungkan dengan kutub positif sumber tegangan dan semikonduktor tipe N dihubungkan dengan kutub negatif sumber tegangan.
• Elektron dari sumber tegangan akan masuk ke semikonduktor tipe N sehingga semikonduktor tipe N memiliki jumlah elektron yang lebih banyak. Hal ini membuat potensi penghalang yang ada di lapisan deplesi dapat ditembus oleh elektron.
• Elektron yang menembus penghalang tersebut menendang elektron di lapisan deplesi dan merebut hole atau lubang yang ada di lapisan deplesi sehingga menghasilkan elektron bebas.
• Elektron bebas ini akan bergerak menuju kutub positif sumber tegangan, dan inilah yang menyebabkan arus elektron mengalir dari kutub negatif menuju kutub positif sumber tegangan melalui dioda. Aliran ini disebut sebagai bias maju atau forward biasing.

• Walaupun arus elektron bergerak dari negatif ke positif, konvensi yang digunakan saat ini adalah aliran arus konvensional dari positif ke negatif.

Kondisi Dioda Bias Balik / Reverse Biasing

• Dioda diberi bias balik ketika kutub positif sumber tegangan dihubungkan dengan semikonduktor tipe N dioda dan kutub negatif sumber tegangan dihubungkan ke semikonduktor P dioda.
• Pada kondisi ini, lapisan deplesi di dalam persimpangan PN akan semakin luas karena elektron pada semikonduktor tipe N tertarik oleh hole yang banyak di sumber tegangan, sedangkan hole di semikonduktor tipe P tertarik oleh elektron sumber tegangan. Akibatnya, tidak ada aliran arus listrik di dalam dioda.
• Jika tegangan balik yang diberikan semakin meningkat dan melebihi peringkat tegangan balik maksimum dioda, maka lapisan deplesi akan rusak atau mengalami breakdown, yang menyebabkan kerusakan pada dioda.
• Kondisi ini akan menyebabkan hubungan pendek yang bisa mengakibatkan dioda terbakar karena terjadi kelebihan arus listrik.

Beberapa hal perlu dipahami agar lebih mudah memahami cara kerja dioda:

• Aliran arus listrik pada dasarnya merupakan aliran elektron pada penghantar.
• Bahan semikonduktor tipe P telah melalui proses doping sehingga menghasilkan struktur molekul dengan jumlah hole lebih banyak daripada elektron.
• Bahan semikonduktor tipe N juga telah melalui proses doping sehingga menghasilkan struktur molekul dengan jumlah elektron lebih banyak daripada hole atau lubang.
• Pada dioda, semikonduktor tipe P terhubung dengan terminal anoda atau kaki negatif. Sementara semikonduktor tipe N terhubung dengan terminal katoda atau kaki positif.

Rangkaian Penyearah Tegangan Dioda Rectifier

Penggunaan dioda rectifier lebih umum ditemukan dalam rangkaian penyearah tegangan AC pada sirkuit power supply. Terdapat dua jenis sistem penyearah tegangan AC yang berbeda tergantung pada konfigurasi penggunaan dioda.

Penyearah Setengah Gelombang Dioda Rectifier

• Penyearah setengah gelombang adalah bentuk paling sederhana dari sistem penyearah tegangan AC.
• Pada sirkuit penyearah setengah gelombang, hanya satu dioda yang digunakan untuk mengalirkan arus listrik setengah siklus.
• Arus listrik AC atau bolak-balik yang masuk ke dioda akan diarahkan oleh dioda sehingga hanya setengah siklus positif yang dapat mengalir. Sementara setengah siklus negatif akan dicegah.\

Penyearah Gelombang Penuh Dioda Rectifier

• Penyearah gelombang penuh merupakan pengembangan dari penyearah setengah gelombang yang masih memiliki riak gelombang yang cukup besar.
• Penyearah gelombang penuh menggunakan dua atau empat dioda rectifier atau dioda bridge.
• Pada sirkuit penyearah gelombang penuh dengan dua dioda, biasanya menggunakan jenis transformator yang memiliki center tap atau tap tengah. Tap tengah ini digunakan sebagai titik ground pada sirkuit. Sementara itu, arus positif keluar dari terminal katoda kedua dioda.

Cara Mengukur Dioda Rectifier

Untuk melakukan pengukuran pada dioda penyearah atau dioda rectifier, kita dapat menggunakan multimeter digital atau analog pada mode pengukuran hambatan atau Ohm.

Dalam dioda, terdapat nilai ambang penghalang sekitar 0,7 untuk jenis silikon dan 0,3 untuk jenis germanium. Nilai ambang ini menyebabkan dioda memiliki resistensi yang sangat tinggi ketika diukur pada pengukuran bias balik.

Berikut ini adalah cara mengukur dioda penyearah:

• Siapkan multimeter digital atau analog dan atur pada mode pengukuran Ohm.
• Tempelkan probe merah pada terminal katoda dioda dan probe hitam pada terminal anoda dioda.
• Perhatikan layar multimeter.
• Jika jarum atau layar menunjukkan nilai hambatan tertentu, maka dioda masih normal. Jika jarum atau layar menunjukkan nilai hambatan tak terhingga, maka dioda dianggap rusak.
• Sekarang, balikkan posisi probe, yaitu probe merah pada terminal anoda dan probe hitam pada terminal katoda dioda.
• Jika jarum tidak bergerak atau layar tidak menunjukkan nilai hambatan tertentu, maka dioda masih dalam kondisi normal.

Jenis Dioda Rectifier

Dioda rectifier tersedia dalam berbagai ukuran dan tingkat daya yang berbeda, di mana semakin besar tingkat dayanya maka semakin besar pula ukuran fisik dioda. Dioda penyearah dengan tingkat daya yang lebih tinggi banyak digunakan pada perangkat power supply yang memerlukan daya yang besar.

Berikut ini beberapa jenis dioda yang umum ditemukan di pasaran:

Contoh Penggunaan Dioda Rectifier

• Sebagai komponen yang berfungsi merubah arus bolak-balik menjadi arus searah pada rangkaian power supply.
• Menyediakan isolasi untuk arus dan tegangan pada rangkaian.
• Berfungsi sebagai pengaman tegangan pada sirkuit agar tidak terjadi kerusakan pada perangkat elektronik.
• Digunakan sebagai referensi tegangan dalam sirkuit elektronik.
• Mempunyai peran penting sebagai sistem deteksi tegangan dalam rangkaian.
• Digunakan sebagai sumber pencahayaan pada rangkaian elektronik.
• Merupakan bagian penting dari sirkuit pada mesin las listrik.

Baca juga:

• Persamaan Dioda 1N4002
• Cara Cek Dioda yang Benar dan Tepat
• Fungsi dan Cara Kerja Dioda Bridge

Penutup

Demikian penjelasa dari rekomend.id tentang Fungsi dan cara kerja Dioda Rectifier. Dalam dunia teknologi dan elektronik, dioda rectifier memainkan peran penting dalam menyediakan arus listrik yang stabil dan teratur. Dari artikel ini, kita telah mempelajari tentang fungsi dan cara kerja dioda rectifier, serta jenis-jenisnya.

Dengan pengetahuan yang lebih baik mengenai dioda rectifier, kita dapat memahami bagaimana komponen ini dapat meningkatkan kinerja perangkat elektronik kita seperti power supply dan pengisian baterai.

Dalam pengembangan teknologi, dioda rectifier terus mengalami inovasi dan perbaikan sehingga mampu memberikan arus listrik yang lebih stabil dan efisien.

Sekian artikel mengenai fungsi dan cara kerja dioda rectifier. Semoga artikel ini dapat memberikan wawasan dan pengetahuan yang bermanfaat bagi pembaca. Terima kasih telah membaca!