DIODA 5.1 Pendahuluan Secara mendasar semua material dapat dikelompokan ke dalam 3 (tiga) bagian seperti yang terlihat pada gambar 5.1 di samping ini, yaitu: Gambar 5.1. Jenis material. 1. Konduktor 2. Isolator 3. Semikonduktor Pada umumnya konduktor memiliki tahanan yang bernilai antara 10 7 hingga 10 8 dan semikonduktor memiliki tahanan yang bernilai antara 10 3 hingga 3 10 3 serta isolator memiliki tahanan yang bernilai antara 10 4 hingga 1014 seperti yang terlihat pada gambar 5.2 di samping ini. Nilai tahanan pada konduktor tersebut akan meningkat Gambar 5.2. Tahanan dari masingmasing jenis material. sesuai dengan terjadinya peningkatan temperatur dan untuk isolator tahanannya cenderung bernilai konstan terhadap rentang temperatur tertentu, namun untuk tahanannya dengan semikonduktor akan menurun terjadinya nilai sesuai peningkatan temperatur. Pada Gambar 5.3. Berbagai jenis dioda. dasarnya komponen semikonduktor yang paling sederhana 125 adalah dioda. Dioda seperti yang terlihat pada gambar 5.3 tersebut awalnya dibuat dari germanium karena germanium dapat digunakan dengan mudah untuk memurnikan bahan dasar, namun dioda yang terbuat dari germanium tersebut menjadi mudah rusak bila suhu meningkat dan akhirnya digunakan silikon (silicon) sebagai pengganti germanium untuk membuat sebuah dioda. Diodadioda yang terbuat dari silikon tersebut kini dapat diperoleh dengan mudah di pasaran dan bahkan dioda-dioda yang terbuat dari silikon tersebut telah menggantikan dioda-dioda yang awalnya terbuat dari germanium. Pada prinsipnya dioda merupakan sebuah komponen yang terdiri atas 2 (dua) jenis semikonduktor yang disambung dan sering disebut dengan dioda persambungan (junction diode). 2 (dua) jenis semikonduktor yang membentuk dioda tersebut adalah tipe P dan tipe N. Tipe P merupakan jenis semikonduktor yang memiliki banyak muatan positif dan tipe N merupakan jenis semikonduktor yang memiliki banyak muatan negatif. Kedua jenis semikonduktor tersebut dipisahkan oleh sebuah persambungan yang disebut dengan junction. Daerah P yang memiliki banyak muatan positif tersebut dinyatakan sebagai anoda (anode) dan daerah N yang memiliki banyak muatan negatif dinyatakan sebagai katoda (cathode). 5.1.1 Simbol Secara sederhana dioda yang umum digunakan (general purpose) disimbolkan seperti yang terlihat pada (a) gambar 5.4 di samping ini. Simbol dioda tersebut merupakan simbol dioda yang umum penyearah rangkaian digunakan (rectifier diode) elektronika sebagai pada yang membutuhkannya seperti catu daya (b) Gambar 5.4. (a) dan (b) Simbol dioda. (power supply), penapis (filter) dan sistem kontrol (control system). 126 5.1.2 Konstruksi Pada prinsipnya sebuah dioda seperti yang terlihat pada gambar 5.5 di samping ini dibentuk dari bahan semikonduktor yang telah digabung dengan Gambar 5.5. Konstruksi diode (diode construction). unsur semikonduktor lain. Penggabungan dengan unsur lain tersebut bertujuan untuk menghasilkan semikonduktor tipe P dan semikondukt- or tipe N. Semikonduktor tipe P dan N tersebut akhirnya menjadi semikonduktor yang tidak murni atau disebut juga dengan impuritas (impurity). Bahan semikonduktor yang umum digunakan untuk membuat dioda adalah silikon (silicon). Bahan silikon (silicon) tersebut digabung (doped) dengan unsur yang memiliki 5 elektron valensi seperti posfor (phosphorus) untuk membentuk semikonduktor tipe N, (elemen dengan 5 elektron valensi disebut dengan pentavalent), sedangkan untuk mendapatkan semikonduktor tipe P maka bahan semikonduktor tersebut digabung (doped) dengan unsur yang memiliki 3 (tiga) elektron valensi seperti boron (B), (elemen dengan 3 elektron valensi disebut dengan trivalent). 5.2 Rangkaian Dioda Pada dasarnya rangkaian dioda dapat dikelompokan ke dalam 2 (bagian) seperti yang terlihat pada gambar 5.6 di samping ini, yaitu: Gambar 5.6. Rangkaian dioda. 1. Prategangan maju (forward bias). 2. Prategangan balik (reverse bias). 127 5.2.1 Prategangan Maju (Forward Bias) Pada prinsipnya untuk membuat rangkaian sebuah prategangan dioda maju dibutuhkan dari sebuah sumber tegangan dc (direct current). Tegangan dc tersebut memiliki polaritas yang permanen sehingga dapat disesuaikan dengan daerah P dan daerah N pada dioda dengan mudah. Dioda tersebut dihubungkan sesuai dengan polaritas tegangan dc (direct current), yaitu sisi positif pada tegangan berhubungan dengan daerah P pada dioda dan sisi negatif pada Gambar 5.7. Rangkaian prategangan tegangan berhubungan dengan daerah maju (forward bias) pada dioda. N pada dioda. Hubungan antara dioda dan tegangan dc (direct current) tersebut dinyatakan sebagai rangkaian prategangan maju (forward bias) pada dioda dan tegangan yang melintasi dioda dinyatakan sebagai tegangan maju (forward voltage) serta disimbolkan dengan VForward . Rangkaian prategangan maju (forward bias) pada dioda seperti yang terlihat pada gambar 5.7 tersebut akan memberikan energi yang cukup besar Gambar 5.8. Rangkaian prategangan kepada elektron untuk dapat bergerak maju (forward bias) membuat dioda bebas menjadi konduktif. melewati potensial barrier (barrier potential) pada daerah kekoso- 128 Gambar 5.9. Tegangan maju (forward voltage) harus melebihi potensial barrier (barrier potential) sebesar 0,7 volt (silicon) untuk membuat dioda dapat menghantarkan arus listrik. ngan (depletion region) hingga menuju daerah P hingga akhirnya elektronelektron tersebut dapat mengisi lubang-lubang (holes) pada daerah P tersebut pada jalur valensi. Potensial barrier merupakan suatu tahanan internal dari dioda yang berada di antara semikonduktor tipe P dan semikonduktor tipe N (depletion region). Rangkaian prategangan maju (forward bias) tersebut telah membuat arus listrik dapat mengalir pada dioda sehingga dioda menjadi konduktif seperti yang terlihat pada gambar 5.8.. Pada dasarnya ada 2 (dua) syarat yang harus dipenuhi untuk membuat suatu rangkaian prategangan maju (forward bias) dari sebuah dioda, yaitu: 1. Polaritas sumber tegangan maju (forward voltage) harus sesuai dengan daerah dioda. 2. Nilai tegangan maju (forward voltage) harus lebih besar daripada potensial barrier (barrier potential) seperti yang terlihat pada gambar 5.9 di atas. Polaritas sumber tegangan maju (forward voltage) bila tidak sesuai dengan 129 daerah pada dioda, yaitu polaritas tegangan positif berhubungan dengan daerah P pada dioda serta polaritas tegangan negatif berhubungan dengan daerah N, maka arus listrik tidak dapat mengalir melintasi dioda tersebut. Polaritas sumber tegangan maju (forward voltage) yang sudah sesuai dengan daerah dioda tidak akan berhasil bila nilai tegangan maju (forward voltage) tidak melebihi potensial barrier (barrier potential, umumnya potensial barrier (barrier potential) tersebut bernilai 0,7 volt untuk silikon (silicon) dan 0,3 volt untuk germanium. Peristiwa mengalirnya elektron dari daerah N menuju daerah kekosongan (depletion region) serta lubang-lubang (holes) dari daerah P menuju daerah kekosongan (depletion region) akan menyebabkan daerah kekosongan (depletion region) tersebut menjadi sempit. Pergerakan eleckron dari daerah N menuju daerah kekosongan (depletion region) akan membuat ion positif berkurang dan jumlah ion positif tersebut sesuai dengan jumlah elektron yang bergerak menuju daerah kekosongan (depletion region), begitu juga lubang-lubang (holes) yang mengalir dari daerah P menuju daerah kekosongan (depletion region) akan membuat ion negatif berkurang dan jumlah ion negatif tersebut sesuai dengan jumlah lubang-lubang (holes) yang bergerak menuju daerah kekosongan (depletion region). Berkurangnya ion positif dan negatif tersebut akan mengurangi luas daerah kekosongan (depletion layer) hingga akhirnya daerah kekosongan (depletion region) menjadi sempit. 5.2.2 Prategangan Balik (Reverse Bias) Pada prinsipnya rangkaian prategangan balik pada suatu dioda atau yang disebut juga dengan reverse bias membuat dioda tersebut menjadi tidak dapat menghantarkan arus listrik. Rangkaian prategangan balik (reverse bias) tersebut disusun dengan arah yang Gambar 5.10. Rangkaian prategangan balik (reverse bias) pada dioda. berlawanan dengan rangkaian prategangan maju (forward bias), yaitu 130 polaritas positif pada tegangan sumber dihubungkan dengan daerah N pada dioda serta polaritas negatif pada tegangan sumber dihubungkan dengan daerah P pada dioda. Hubungan tersebut dinyatakan sebagai rangkaian prategangan balik (reverse bias) dan tegangan (a) sumber disebut dengan tegangan balik (reverse voltage). Pada prategangan prinsipnya balik rangkaian (reverse bias) membuat elektron-elektron yang berada di daerah N pada dioda akan ditarik (b) oleh muatan positif pada sumber Gambar 5.11. (a) dan (b). Pada tegangan balik (reverse voltage) serta prategangan balik (reverse bias) dioda lubang-lubang (holes) yang berada di tidak konduktif. daerah P pada dioda juga akan ditarik oleh muatan-muatan negatif pada sum- Gambar 5.12. Dioda tidak dapat menahan tegangan balik (reverse voltage) bila sudah mencapai tegangan balik maksimum (breakdown voltage). 131 -ber tegangan balik (reverse voltage). Elektron-elektron dan lubang-lubang (holes) yang ditarik tersebut membuat daerah di antara daerah N dan daerah P semakin luas dan daerah tersebut adalah daerah kekosongan (depletion region). Pada daerah kekosongan (depletion region) terbentuk sebuah medan listrik yang disebabkan oleh elektron-elektron pada daerah N dan lubang-lubang pada daerah P yang menjauh dari daerah kekosongan (depletion region) sehingga daerah kekosongan (depletion layer) dan elektron-elektron pada daerah N serta lubanglubang (holes) pada daerah P membentuk sebuah kapasitor. Medan listrik yang ditimbulkan tersebut akan membesar hingga bernilai sama dengan tegangan balik (reverse voltage). Medan listrik pada daerah kekosongan (depletion region) tersebut masih dapat dikatakan aman bila tidak melebih tegangan balik maksimum dioda. Tegangan maksimum dioda tersebut dinyatakan sebagai breakdown voltage. Bila medan listrik pada daerah kekosongan (depletion region) sudah mencapai breakdown voltage maka area daerah kekosongan (depletion region) tersebut akan semakin luas hingga akhirnya menyebabkan dioda tidak dapat digunakan kembali. 5.3 Parameter Dioda Pada dasarnya dioda memiliki 10 (sepuluh) parameter untuk menjelaskan karakterisik dioda tersebut seperti yang terlihat pada gambar 5.13 di samping ini, yaitu: 1. Tegangan maju (forward voltage). 2. Arus maju (forward current). 3. Tegangan balik (reverse current). 4. Arus balik (reverse current). 5. Tegangan kerusakan (breakdown voltage). Gambar 5.13. Beberapa parameter pada dioda. 6. Pembuangan daya (power dissipation). 132 7. Temperatur operasi (operating temperature). 8. Kapasitansi (capacitance). 9. Waktu pemulihan maju (forward recovery time). 10. Waktu pemulihan balik (reverse recovery time). 5.3.1 Tegangan Maju (Forward Voltage) Pada prinsipnya tegangan maju atau yang disebut juga dengan forward voltage merupakan sumber tegangan yang digunakan pada rangkaian prategangan maju (forward bias) dari sebuah dioda. Tegangan maju (forward voltage) tersebut merupakan tegangan dc (direct current) yang melintas anoda (anode) dan katoda (cathode) pada dioda sesuai dengan polaritas tegangan maju (forward voltage) tersebut. Secara matematis tegangan maju (forward voltage) disimbolkan dengan VF 5.3.2 Arus Maju (Forward Current) Pada prinsipnya arus maju atau yang disebut juga dengan forward current merupakan arus yang mengalir dan melintasi dioda saat dioda tersebut berada di dalam rangkaian prategangan maju (forward bias). Arus maju (forward current) tersebut dapat mengalir karena letak polaritas sumber tegangan (forward voltage) yang sesuai dengan daerah pada dioda, yaitu letak polaritas positif sumber tegangan (forward voltage) berhubungan dengan daerah P pada dioda serta letak polaritas negatif sumber tegangan (forward voltage) berhubungan dengan daerah N pada dioda, sehingga elektron-elektron yang terdapat pada polaritas negatif sumber tegangan tersebut (forward voltage) mendorong elektron-elektron yang ada di daerah N pada dioda. Elektron-elektron yang didorong tersebut akhirnya melintasi dioda dari daerah N menuju daerah kekosongan (depletion region) hingga akhirnya menuju daerah P dan polaritas positif sumber tegangan (forward voltage). Peristiwa yang telah diuraikan tersebut berlangsung secara terus menerus hingga sumber tegangan (forward voltage) menjadi lebih kecil daripada potensial barrier (barrier potential). Arus maju tersebut merupakan arus searah (direct 133 current) dan secara matematis arus maju (forward current) disimbolkan dengan IF . 5.3.3 Tegangan Balik (Reverse Voltage) Pada prinsipnya tegangan balik atau yang disebut juga dengan reverse voltage merupakan sumber tegangan yang digunakan pada rangkaian prategangan balik (reverse bias). Tegangan balik (reverse bias) tersebut diletakan berlawanan dengan tegangan maju (forward voltage), yaitu polaritas positif pada tegangan balik (reverse voltage) berhubungan dengan daerah N pada dioda serta polaritas negatif pada tegangan balik (reverse bias) berhubungan dengan daerah P pada dioda. Hubungan yang terbalik antara dioda dan tegangan balik (reverse voltage) tersebut membuat elektron-elektron pada polaritas negatif sumber tegangan (reverse bias) menarik lubang-lubang (holes) pada daerah P dioda serta elektronelektron pada daerah N dioda bergerak menuju polaritas negatif sumber tegangan (reverse voltage) sehingga daerah kekosongan (depletion region) menjadi bertambah luas. Arus balik tersebut merupakan aru searah (direct current) dan secara matematis arus balik (reverse voltage) disimbolkan dengan VR . 5.3.4 Arus Balik (Reverse Current) Pada prinsipnya arus balik atau yang disebut juga dengan reverse current merupakan arus yang mengalir dan melintasi dioda saat dioda tersebut berada di dalam rangkaian prategangan balik (reverse bias). Arus balik (reverse current) adalah kebocoran arus yang terjadi saat prategangan balik (reverse bias). Kebocoran tersebut dapat terjadi karena lubang-lubang pada daerah P dioda menarik sebagian elektron pada daerah N dioda saat daerah kekosongan (depletion region) melebar. Arus balik tersebut merupakan arus searah (direct current) dan secara matematis arus balik (reverse current) dapat disimbolkan dengan I R . 134 5.3.5 Tegangan Kerusakan (Breakdown Voltage) Pada prinsipnya tegangan kerusakan atau yang disebut juga dengan breakdown voltage merupakan tegangan balik maksimum yang dapat diterma sebuah dioda sebelum akhirnya menjadi rusak. Secara matematis tegangan kerusakan (breakdown voltage) disimbolkan dengan VBR . 5.3.6 Pembuangan Daya (Power Dissipation) Pada prinsipnya pembuangan daya atau yang disebut juga dengan power dissipation merupakan daya yang dikeluarkan oleh dioda saat dioda tersebut berada di dalam rangkaian prategangan maju (forward bias). Pembuangan daya (power dissipation) tersebut akan semakin besar sesuai dengan peningkatan tegangan maju (forward voltage) dan arus maju (forward current) pada rangkaian prategangan maju (forward bias). Secara matematis pembuangan daya (power dissipation) dapat ditulis sebagai berikut: P VF IF Di mana: PF = Pembuangan daya / power dissipation Watt VF = Tegangan maju Volt I F = Arus maju Ampere 5.3.7 Temperatur Operasi (Operating Temperature) Pada prinsipnya temperatur operasi atau yang disebut juga dengan operating temperature merupakan nilai temperatur pada persambungan pn (pn junction). Secara matematis temperatur operasi (operating tersebut) disimbolkan dengan TJunction 5.3.8 Kapasitansi (Capacitance) Pada prinsipnya kapasitansi (capacitance) yang dimaksud di sini adalah kapasitansi yang terjadi pada dioda saat dioda tersebut berada di dalam rangkaian prategangan maju (forward bias) dan prategangan balik (reverse bias). Secara 135 matematis kapasitansi yang terdapat pada dioda tersebut disimbolkan dengan C . 5.3.9 Waktu Pemulihan Maju (Forward Recovery Time) Pada prinsipnya waktu pemulihan maju atau yang disebut juga dengan forward recovery time merupakan waktu yang dibutuhkan oleh tegangan maju (forward voltage) maupun arus maju (forward current) untuk membuat dioda menjadi berkeadaan prategangan maju (forward bias) setelah dirubah dari prategangan balik (reverse bias). Secara matematis waktu pemulihan maju (forward recovery time) tersebut disimbolkan dengan t fr . 5.3.10 Waktu Pemulihan Balik (Reverse Recovery Time) Pada prinsipnya waktu pemulihan balik atau yang disebut juga dengan reverse recovery time merupakan kebalikan dari waktu pemulihan maju (forward recovery time), yaitu waktu yang dibutuhkan oleh arus balik (reverse current) maupun tegangan balik (reverse voltage) untuk membuat dioda menjadi berkeadaan prategangan balik (reverse bias) setelah dirubah dari prategangan maju (forward bias). Secara matematis waktu pemulihan balik (reverse recovery time) tersebut disimbolkan dengan t rr . 5.4 Penyearah (Rectifier) Pada prinsipnya sebuah dioda dapat mengubah tegangan ac (alternating current) menjadi tegangan dc (direct current). Perubahan tersebut dapat terjadi pada saat dioda berada pada kondisi prategangan maju (forward bias) dan prategangan balik (reverse bias). Pada prategangan maju Gambar 5.14. Jenis penyearah (rectifier) (forward bias) tersebut dioda dialiri arus bolak-balik (alternating current) 136 pada fasepositif dan pada prategangan balik (reverse bias) dioda dialiri arus bolak-balik (alternating current) pada fase negatif. Pada fase positif tersebut tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan dioda layaknya tegangan sumber (forward voltage) berhubungan dengan dengan dioda, yaitu polaritas positif tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda serta polaritas negatif tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah N pada dioda. Hubungan antara dioda dengan tegangan ac (alternating current) fase positif tersebut membentuk sebuah rangkaian prategangan maju (forward bias) pada dioda sehingga dioda tersebut dapat menghantarkan aliran arus bolak-balik (alternating current) pada fase positif tersebut. Pada fase negatif dari tegangan ac (alternating current) tersebut dioda tidak dapat menghantarkan aliran arus listrik. Hubungan antara dioda dengan tegangan ac (alternating current) fase negatif tersebut layaknya seperti hubungan antara tegangan sumber (reverse voltage) dengan dioda, yaitu polaritas positif sumber tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah N pada doda dan polaritas negatif sumber tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda. Semua peristiwa yang telah diuraikan tersebut membuat tegangan ac (alternating current) hanya dapat dihantarkan pada fase positif oleh dioda dan dioda tidak dapat menghantarkan tegangan ac (alternating current) tersebut untuk fase negatif sehingga terjadilah suatu proses penyearahan (rectification) dari tegangan ac (alternating current) menjadi tegangan dc (direct current). Pada dasarnya penyearah atau yang disebut juga dengan rectifier umum digunakan pada peralatan elektronika yang membutuhkan tegangan dc (direct current) dari sumber tegangan ac (alternating current). Penyearah (rectifier) tersebut dapat ditemukan dengan mudah pada catu daya (power supply) dc (direct current) yang beroperasi dari sumber tegangan ac (alternating current) yang tersedia. Pada prinsipnya penyearah (rectifier) dapat dikelompokan ke dalam 3 (tiga) bagian seperti yang terlihat pada gambar 5.14, yaitu: 1. Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier). 2. Penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier). 137 3. Penyearah jembatan (bridge rectifier). 5.4.1 Penyearah Setengah Gelombang (Half-Wave Rectifier) Pada prinsipnya penyearah setengah gelombang atau yang disebut juga dengan half-wave rectifier seperti terlihat pada gambar 5.15 di samping ini merupakan (rectifier) yang jenis penyearah paling sederhana. Penyearah setengah gelombang (halfwave rectifier) tersebut tersusun atas sebuah dioda seperti terlihat pada gambar 5.16 di samping ini. Dioda yang telah dipasang tersebut akan Gambar 5.15. Prinsip dari sebuah penyearah setengah gelombang (halfwave rectifier). membentuk sebuah rangkaian prategangan maju (forward bias) serta prategangan balik (reverse bias) bersama dengan tegangan masukan, yaitu tegangan ac (alternating current). Tegangan tersebut ac (alternating memiliki current) polaritas yang berbeda sebanyak 50 kali dalam satu detik atau secara sederhana tegangan ac Gambar 5.16. Bentuk gelombang dari (alternating tegangan keluaran penyearah setengah frekuensi 50 Hz. Selama 1 detik gelombang (half-wave rectifier). tegangan ac (alternating current) akan current) memiliki berhubungan dengan dioda melalui polaritas yang berbeda, yaitu fase positif dan fase negatif. Tegangan ac (alternating current) dan dioda membentuk sebuah rangkaian prategangan maju (forward bias) sehingga dioda dapat menghantar arus listrik melintasinya hingga 138 menuju beban. Tegangan ac (alternating current) tersebut juga akan memberikan polaritas positif kepada daerah N dioda dan dan memberikan polaritas negatif kepada daerah P dioda. Hubungan tersebut membentuk sebuah rangkaian pratega- Gambar 5.17. Gelombang dari tegangan keluaran pada penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) diperhalus (filtering) menggunakan kapasitor. -ngan balik (reverse bias) sehingga dioda tidak dapat menghantarkan arus listrik melintasinya dan menuju beban. Peristiwa yang telah diuraikan tersebut merupakan proses penyearahan (rectification) dari sebuah penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier). Nama setengah gelombang digunakan pada penyearah tersebut karena bentuk gelombang dari tegangan yang dihasilkan oleh penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) adalah setengah gelombang dari gelombang tegangan ac (alternating current), yaitu setengah gelombang pada fase positif. Penyearah setengah gelombang tersebut akan menghasilkan tegangan dengan frekuensi yang sama dengan tegangan masukan seperti yang terlihat pada 139 gambar 5.17 di atas, yaitu 50 Hz untuk suplai tegangan ac. 5.4.2 Penyearah Gelombang Penuh (Full-Wave Rectifier) Gambar 5.18. Rangkaian penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier). Pada prinsipnya penyerah setengah gelombang atau yang disebut juga dengan full-wave rectifier seperti terlihat pada gambar 5.18 di atas merupakan sebuah penyearah yang terdiri dari dua dioda. Kedua dioda tersebut membentuk sebuah rangkaian prategangan maju (forward bias) dan prategangan balik (reverse bias) pada waktu yang berbeda. Pada saat dioda pertama sedang dalam kondisi prategangan maju (forward bias) maka dioda kedua sedang dalam kondisi prategangan balik (reverse bias) serta begitu juga sebaliknya saat dioda pertama sedang dalam kondisi prategangan balik (reverse bias) maka dioda kedua sedang dalam kondisi prategangan maju (forward bias). Dioda pertama berada di dalam rangkaian prategangan maju (forward bias) saat polaritas positif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda dan polaritas negatif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah N dioda, namun hal yang sebaliknya terjadi pada dioda kedua, yaitu polaritas positif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah N pada dioda dan polaritas negatif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P dioda. Peristiwa terjadinya prategangan maju (forward bias) pada dioda pertama dan prategangan balik (reverse bias) pada dioda kedua membuat seluruh tegangan ac pada fase tersebut dapat dikeluarkan oleh penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier), namun fase dari tegangan yang dikeluarkan oleh penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) tersebut bernilai positif. Dioda 140 pertama berada di dalam rangkaian prategangan balik (reverse bias) saat polaritas positif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah N pada dioda dan polaritas negatif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda, namun hal yang sebaliknya terjadi pada dioda kedua, yaitu polaritas positif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda dan polaritas negatif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah N dari dioda. Peristiwa terjadinya prategangan balik (reverse bias) pada dioda pertama dan prategangan maju (forward bias) pada dioda kedua membuat seluruh tegangan ac (alternating current) dapat dikeluarkan oleh penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier), namun fase tegangan yang dikeluarkan oleh penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) adalah selalu bernilai positif seperti terlihat pada gambar 5.19 sehingga semua fase tegangan negatif pada tegangan ac (alternating current) diubah menjadi tegangan dc (direct current). Tegangan ac (alternating current) yang memiliki frekuensi sebesar 50 Hz merupakan tegangan yang terdiri dari fase positif dan fase negatif, namun tegangan yang dikeluarkan oleh penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) selalu bernilai positif maka frekuensi keluaran dari penyearah tersebut merupakan 2 (dua) kali lipat dari tegangan ac (alternating current) yaitu sebesar 100 Hz. Gambar 5.19. Fase tegangan keluaran dari penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) selalu bernilai positif. 141 5.4.3 Penyearah Jembatan (Bridge Rectifier) Pada prinsipnya penyearah jembatan atau yang disebut juga dengan bridge rectifier seperti yang terlihat pada gambar 5.20 di samping ini merupakan penyearah (rectifier) yang tersusun atas 4 (empat) buah dioda. Gambar 5.20. Rangkaian penyearah jembatan (bridge rectifier). Penyearah jembatan (bridge rectifier) tersebut memiliki konfigurasi yang mirip dengan rangkaian jembatan Wheatsone (Wheatsone bridge) sehingga dinyatakan sebagai penyearah jembatan (bridge rectifier). Dioda-dioda yang tersusun pada penyearah jembatan (bridge rectifier) tersebut akan mengalami prategangan maju (forward bias) dan prategangan balik (reverse bias) secara berpasangan. Dioda pertama bersama dengan dioda kedua akan mengalami prategangan maju (forward bias) saat dioda ketiga dan dioda keempat mengalami prategangan balik (reverse bias) serta begitu juga sebaliknya saat dioda pertama dan dioda kedua mengalami prategangan balik (reverse bias) maka dioda ketiga dan dioda keempat mengalami prategangan maju (forward bias). Dioda pertama dan dioda kedua membentuk sebuah rangkaian tertutup bersama dengan tegangan ac (alternating current) saat dioda pertama dan dioda kedua tersebut mengalami prategangan maju (forward bias), yaitu polaritas positif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda pertama dan tegangan ac (alternating current) dihantarkan hingga ke beban dan akhirnya polaritas positif tegangan ac (alternating current) juga berhubungan dengan daerah P pada dioda kedua, namun hal sebaliknya terjadi pada dioda ketiga dan dioda keempat, yaitu polaritas negatif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda ketiga serta polaritas positif dari tegangan ac (alternating current) berhubugan dengan daerah N pada dioda. Peristiwa tersebut membuat penyearah jembatan (bridge rectifier) menghasilkan tegangan yang sama dengan tegangan ac pada fase positif. Dioda ketiga dan dioda 142 keempat membentuk sebuah rangkaian tertutup bersama dengan tegangan ac (alternating current) saat dioda ketiga dan dioda keempat tersebut mengalami prategangan maju (forward bias), yaitu polaritas positif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda ketiga dan tegangan ac (alternating current) dihantarkan menuju beban hingga akhirnya tiba di daerah P pada dioda keempat, namun hal sebaliknya terjadi pada dioda pertama dan dioda kedua, yaitu polaritas positif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah N pada dioda kedua serta polaritas negatif dari tegangan ac (alternating current) berhubungan dengan daerah P pada dioda pertama. Peristiwa tersebut membuat penyearah jembatan (bridge rectifier) menghasilkan tegangan keluaran ac pada fase negatif yang dibalikan menjadi fase positif. Peristiwa terjadinya prategangan maju (forward bias) dan prategangan balik (reverse bias) pada keempat dioda tersebut membuat penyearah jembatan (bridge rectifier) menghasilkan semua tegangan ac yang telah diubah seluruhnya menjadi fase postif seperti terlihat pada gambar 5.21. Tegangan yang dikeluarkan oleh penyearah jembatan (bridge rectifier) tersebut memiliki frekuensi 2 (dua) kali lipat dari frekuensi suplai tegangan ac (alternating current). Gambar 5.21. Tegangan keluaran pada penyearah jembatan (bridge rectifier) adalah tegangan ac (alternating current) yang telah diubah ke fase positif. 143 5.4.4 Analisa Ketiga Penyearah Pada prinsipnya ketiga jenis penyearah (rectifier) yang telah diuraikan tersebut, yaitu penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier), penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) dan penyearah jembatan (bridge rectifier) memiliki kelebihan dan kekurangan, yaitu: 1. Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) merupakan jenis penyearah yang paling murah biayanya daripada penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) dan penyearah jembatan (bridge rectifier). Biaya yang murah tersebut disebabkan oleh jumlah dioda yang dibutuhkan untuk membuat sebuah penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) hanya 1 (satu) dioda. 2. Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) merupakan jenis penyearah yang mudah perawatannya (maintenance) daripada penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) dan penyearah jembatan (bridge rectifier). Perawatan yang mudah tersebut disebabkan oleh jumlah komponen yang terdapat pada suatu penyearah setengah gelombang (halfwave rectifier) hanya terdiri dari 1 (satu) dioda dan 1 (satu) transformator. 3. Penyearah jembatan (bridge rectifier) merupakan jenis penyearah yang memiliki tegangan keluaran yang hampir mendekati tegangan dc (direct current) stabil daripada penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) dan penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier). Tegangan keluaran yang hampir mendekati tegangan dc (direct current) stabil tersebut disebabkan oleh penapisan (filtering) yang dilakukan kapasitor terhadap tegangan keluaran dari penyearah jembatan (bridge rectifier) serta tegangan keluaran pada penyearah jembatarn (bridge rectifier) memiliki periode puncak tegangan yang relatif singkat sehingga untuk menapis tegangan keluaran hanya dibutuhkan tingkat toleransi yang kecil. 4. Penyearah jembatan (bridge rectifier) merupakan jenis dioda yang paling mahal biayanya daripada penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) dan penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier). Biaya yang mahal tersebut disebabkan oleh jumlah dioda dan kapasitor yang dibutuhkan 144 lebih banyak daripada jumlah dioda yang dibutuhkan pada penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) dan penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier). Penyearah jembatan (bridge rectifier) membutuhkan 1 (satu) buah transformator, 4 (empat) buah dioda dan 1 (satu) buah kapasitor. 5. Penyearah jembatan (bridge rectifier) merupakan jenis penyearah yang paling sulit perawatannya (maintenance) daripada penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) dan penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier). Perawatan yang sulit tersebut disebabkan oleh jumlah komponen yang terdapat pada suatu penyearah jembatan (bridge rectifier) terdiri atas 1 (satu) buah transformator, 4 (empat) buah dioda dan 1 (satu) buah kapasitor. 5.5 Jenis Dioda Pada prinsipnya pemberian (doped) unsur lain kepada silikon (silicon) akan membuat satu bahan semikonduktor yang dapat melakukan beberapa hal seperti mengeluarkan cahaya bila diberikan elektron ataupun menerima gelombang infra merah. 5.5.1 Dioda Penyearah Pada dasarnya dioda penyearah seperti yang terlihat pada gambar 5.22, 5.23 dan 5.24 merupakan jenis dioda yang umum digunakan pada elektronika. Dioda penyearah tersebut memiliki 2 (dua) terminal, yaitu terminal positif yang disebut dengan anoda (anode) dan terminal negatif yang disebut dengan katoda Gambar 5.22. Sebuah dioda penyearah. (cathode). Dioda penyearah tersebut hanya dapat menghantarkan arus listrik pada satu arah, yaitu dari terminal positif (anode) menuju 145 terminal negatif (cathode). Arus listrik tersebut dapat dihantarkan oleh dioda saat dioda tersebut berada di dalam kondisi prategangan maju (forward bias), yaitu terminal positif (anode) dioda berhubungan dengan polaritas positif sumber tegangan serta terminal negatif dioda (cathode) (a) berhubungan dengan polaritas negatif sumber tegangan. Aliran arus listrik tidak dapat dihantarkan oleh dioda saat terminal positif (anode) dioda berhubungan dengan polaritas negatif sumber tegangan serta terminal negatif (cathode) dioda berhubungan dengan (b) Gambar 5.23. (a) dan (b). Berbagai dioda penyearah yang digunakan pada daya tinggi (high power). polaritas positif sumber tegangan. Pada saat dioda tidak dapat menghantarkan aliran arus listrik maka dioda tersebut sedang dalam kondisi prategangan balik (reverse bias). Pada umumnya dioda penyearah digunakan pada rangkaian elektronika yang dapat mengubah suplai tegangan ac (alternating current) menjadi tegangan dc (direct current) serta pada rangkaian- rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mencuplik (extract) modulasi Gambar 5.24. Berbagai dioda penyearah dari sinyal radio pada sebuah radio yang digunakan pada otomotif. penerima. Semua rangkaian electron- 146 ika tersebut memanfaatkan sifat dari dioda penyearah yaitu yang hanya dapat menghantarkan aliran arus listrik pada satu arah dan tidak untuk arah lainnya. Rangkaian elektronika yang dapat mengubah suplai tegangan ac (alternating current) menjadi tegangan dc (direct current) tersebut memanfaatkan dioda untuk menghantarkan tegangan ac (alternating current) tersebut hanya pada fase positifnya serta mengubah fase negatif tegangan ac (alternating current) menjadi fase positif sehingga semua tegangan ac (alternating current) dikeluarkan dalam satu fase yaitu positif, yaitu tegangan dc (direct current). 5.5.2 Dioda Pembatas Arus (Current Constant Diode) Pada prinsipnya dioda pembatas atau yang disebut juga dengan current constant diode merupakan sebuah JFET yang gerbang (gate) dan sumbernya (source) dihubung singkat. Dioda pembatas arus (current constant diode) tersebut akan menghantarkan aliran arus listrik hingga ke titik tertentu hingga akhirnya dioda pembatas arus (current constant diode) tidak dapat menghantarkan aliran arus listrik kembali. 5.5.3 Dioda Pembatas Tegangan (Zener Diode) Pada prinsipnya dioda pembatas tegangan atau yang disebut juga dengan dioda Zener (Zener diode) seperti yang Gambar 5.25. Simbol dioda Zener. terlihat pada disimbolkan gambar pada 5.26 gambar dan 5.25 merupakan sebuah dioda persambungan P-N (pn junction) prategangan balik (reverse bias) yang dioperasikan pada daerah kerusakan (breakdown). Pengoperasian dioda Zener yang terjadi pada daerah kerusakan (breakdown) tersebut (a) disebabkan oleh rusaknya ikatan kovalen pada dioda Zener. 147 Kerusakan kovalen tersebut dapat terjadi karena kekuatan medan listrik yang dibangun kekosongan di dalam daerah (depletion region). Rusaknya ikatan kovalen pada dioda Zener tersebut menghasilkan sejumlah besar elektron-elektron dan lubanglubang (holes) yang merupakan arus jenuh balik (reverse saturation current) (b) dan dinyatakan sebagai arus Zener serta disimbolkan I Z . Arus Zener pada dioda Zener tersebut nilainya dibatasi oleh tahanan luar dari rangkaian. Karekateristik dioda Zener seperti yang terlihat pada gambar 5.27 terbagi (b) Gambar 5.26. (a), (b) dan (c). Berbagai macam dioda Zener (Zener diode). menjadi 2 jenis, yaitu karakteristik maju (forward karakteristik characteristic). characteristic) balik dan (reverse Karakteristik maju (forward characteristic) pada dioda Zener adalah sama dengan dengan karakteristik persambungan maju P-N pada (pn dioda junction), namun pada karakteristik balik (reverse characteristic) terdapat beberapa parameter yang harus diketahui, yaitu: 1. VZ = Tegangan kerusakan (breakdown) Zener. Gambar 5.27. Karakteristik dari sebuah dioda Zener (Zener diode) 2. I Z min = Arus minimum untuk menahan daerah kerusakan 148 (breakdown). 3. I Z min = Arus maksimum yang dibatasi oleh pembuangan daya maksimum Pada umumnya dioda Zener tersedia dengan beragam tegangan operasi, yaitu dari 2,4 volt hingga 200 volt. Dioda Zener tersebut juga tersedia dengan kemampuan daya yang beragam, yaitu dari 150 mWatt hingga 50 Watt. Pada prinsipnya dioda Zener dapat bekerja dengan baik bila kondisi-kondisi berikut terpenuhi, yaitu: 1. Dioda Zener dalam kondisi prategangan balik (reverse-biased). 2. Tegangan sumber pada rangkaian harus lebih besar daripada VZ . 3. Arus sumber pada rangkaian harus lebih kecil daripada I Z max . Pada umumnya dioda Zener digunakan sebagai: 1. Pengatur tegangan (voltage regulators). 2. Tegangan referensi tetap (fixed reference regulators). 3. Pemotong puncak (peak clippers). 4. Pelindung alat ukur terhadap kerusakan yang disebabkan oleh tegangan berlebihan pada rangkaian. 5.5.4 Dioda Pemancar Cahaya (Light Emitting Diode) Pada prinsipnya dioda pemancar cahaya atau yang disebut juga dengan light emitting diode (LED) seperti yang terlihat pada Gambar 5.28. Simbol dioda pemancar disimbolkan cahaya (light emitting diode). merupakan gambar pada sebuah 5.29 gambar sumber dan 5.28 cahaya semikonduktor. Dioda-dioda pemanar cahaya (light emitting diode) tersebut umumnya digunakan sebagai lampu indikator pada berbagai peralatan elektronika hingga sistem penerangan (lighting) pada suatu ruangan. Dioda pemancar cahaya (light emitting diode) awalnya hanya dapat memancarkan cahaya merah berintensitas rendah (low- intensity), namun dioda-dioda pemancar cahaya (light emitting diode) tersebut dapat memancarkan 149 berbagai cahaya tampak (visible), ultraviolet hingga panjang gelombang infra merah (infrared) dan semua pancaran cahaya tersebut memiliki tingkat kecemerlangan yang tinggi. Pada prinsipnya dioda pemancar cahaya (light emitting diode) seperti (a) yang terlihat pada gambar 5.30 dapat memancarkan cahaya bila dioda pemancar cahaya tersebut berada di dalam kondisi prategangan maju (forward bias), yaitu polaritas positif sumber tegangan berhubungan dengan daerah positif dioda serta polaritas negatif sumber tegangan berhubungan dengan daerah negatif dioda. Pada saat prategangan maju (forward bias) tersebut elektron-elektron pada dioda (b) Gambar 5.29. (a) dan (b). Berbagai pemancar cahaya (light emitting diode) dapat bergabung kembali dengan macam dioda pemancar cahaya (light lubang-lubang (holes). Energi yang emitting diode). digunakan oleh elektron-elektron untuk bergabung dengan lubang-lubang (holes) tersebut dilepaskan dalam bentuk photon-photon dan peristiwa tersebut dinyatakan sebagai elektroluminesens (electroluminescence) serta warna-warna dari cahaya tersebut sesuai dengan energi photon yang ditentukan oleh celah energi dari semikonduktor. Peristiwa elektroluminesens (electroluminescence) tersebut ditemukan pada tahun 1907 oleh seorang ilmuwan Inggris H. J. Round yang bekerja pada Marconi Labs. Peristiwa elektroluminesens (electroluminescence) tersebut ditemukan dengan menggunakan sebuah kristal karbit silikon (silicon carbide) dan sebuah 150 pendeteksi kumis kucing (cat’s whisker detector). Pada umumnya sebuah dioda pemancar cahaya (light emitting diode) memiliki ukuran yang kecil sehingga membuat dioda-dioda pemancar cahaya tersebut umum digunakan sebagai komponen-komponen optis terintegrasi yang berfungsi membentuk pola radiasi di dalam refleksi. Dioda-dioda pemancar cahaya (light emitting diode) tersebut memiliki beberapa keuntungan seperti konsumsi energi yang rendah (lower energy consumption), dapat digunakan sebagai sumber cahaya pijar (incandescent), memiliki waktu pakai yang lama (longer lifetime), memiliki ketahanan yang baik (improved robustness), memiliki ukuran yang kecil (smaller size), memiliki pensaklaran yang lebih cepat (faster switching), memiliki daya tahan yang baik (greater durability) dan tingkat reliabilitas (reliability) yang tinggi. Keuntungan-keuntungan yang terdapat pada dioda pemancar cahaya (light emitting diode) tersebut membuat dioda pemancar cahaya banyak digunakan pada berbagai macam aplikasi seperti untuk penerangan otomotif, penerangan sistem penerbangan, teknologi komunikasi tingkat lanjut (advanced communication technology), satuan kendali jarak jauh (remote control unit) hingga pada rangkaian-rangkaian elektronika yang kompleks. Gambar 5.30. Konstruksi sebuah dioda pemancar cahaya (light emitting diode). 5.5.5 Fotodioda (Photodiode) Pada prinsipnya fotodioda atau yang disebut juga dengan photodiode seperti yang terlihat pada gambar 5.32 dan disimbolkan pada gambar 5.31 merupakan se- 151 mikonduktor yang dapat mendeteksi cahaya (photodetector). Fotodioda tersebut merupakan jenis dioda yang tidak diperkirakan karena umumnya komponen-komponen Gambar 5.31. Simbol fotodioda (photodiode). semikonduktor dikemas (packaging) di dalam material yang menghalangi cahaya (light blocking material) sehingga fotodioda (photodiode) dikemas di dalam material yang dapat dilintasi oleh cahaya. Pada umumnya fotodioda (photodiode) digunakan pada berbagai aplikasi yang membuttuhkan detektor cahaya seperti di dalam aplikasi komunikasi optis (optical (a) ultraviolet detektor communication), hampa (vacuum sinar-X photoconductor, detektor UV), (X-rays), charge-coupled device, photomultiplier tubes, pemutar CD (CD player), detektor asap (smoke detektor), penerima kendali jarak jauh (remote control) pada VCRs, pengukur cahaya kamera (camera light meter), (b) computed tomography dan untuk Gambar 5.32. (a) dan (b). Berbagai pengukuran intensitas cahaya dengan macam fotodioda (photodiode). akurasi yang tinggi pada dunia industri dan pendidikan. Fotodioda (photodiode) seperti yang terlihat pada gambar 5.33 dapat mendeteksi cahaya saat sejumlah energi photon menabrak dioda hingga membangkitkan elektron-elektron bebas (free electron) dan lubang- lubang (holes). Elektron-elektron bebas (free electron) dan lubang-lubang (holes) yang telah dibangkitkan tersebut akan membentuk seb- 152 Gambar 5.33. Struktur dari sebuah fotodioda (photodiode). uah medan listrik pada daerah kekosongan (depletion region) sehingga elektronelektron bebas (free electron) bergerak menjauhi daerah kekosongan menuju katoda (cathode) dan lubang-lubang (holes) bergerak menjauhi daerah kekosongan menuju anoda (anode) serta akhirnya arus cahaya (photocurrent) terbentuk melintasi foto dioda. Pada umumnya fotodioda (photodiode) dikemas secara tersendiri (diskrit) maupun tersusun secara linear (linear array) bahkan tersusun menjadi 2 (dua) dimensi secara linear (two-dimentional array). Fotodioda (photodiode) dikemas dengan sebuah jendela maupun hubungan serat optik (optical fiber connection) untuk menghantarkan cahaya hingga mencapai bagian sensitif dari fotodioda (photodiode). Pada prinsipnya material-material yang digunakan untuk membuat fotodioda (photodiode) sangat mempengaruhi karakteristiknya. Karakteristik tersebut menjelaskan intensitas energi photon yang dibutuhkan untuk membangkitkan elektron-elektron bebas (free electron) dan lubang-lubang (holes) hingga akhirnya terbentuk sebuah arus cahaya (photocurrent) yang melintasi fotodioda (photodiode) tersebut. Material-material yang umum digunakan untuk 153 menghasilkan sebuah fotodioda (photodiode) adalah seperti yang terlihat pada tabel 5.1, yaitu: 1. Silikon (silicon). 2. Germanium. 3. Indium gallium arsenide. 4. Lead(II) sulfide. Pada umumnya fotodioda (photodiode) yang terbuat dari silicon (silicon) menghasilkan sebuah fotodioda yang rendah terhadap derau (noise) daripada fotodioda yang dibuat dengan menggunakan germanium, namun fotodioda yang terbuat dari germanium tersebut harus digunakan untuk penggunaan panjang gelombang yang lebih panjang daripada 1 m (mikro meter). Tabel 5.1. Perbandingan material pembentuk fotodioda (photodiode) dengan panjang gelombang elektromagnetik yang dihasikannya. 5.5.6 Dioda Schottky (Schottky Diode) Pada prinsipnya dioda Schotkky atau yang disebut juga dengan Schottky diode seperti yang terlihat pada gambar Gambar 5.34. Simbol dioda Schottky 5.35 dan disimbolkan pada gambar 5.34 (Schottky diode). merupakan jenis dioda yang tidak memiliki daerah kekosongan (depletion region). Daerah kekosongan (depletion region) tidak ada karena dioda Schottky 154 hanya memiliki 1 (satu) pembawa mayoritas (majority carriers), yaitu elektron. Dioda Schottky tersebut terdiri atas 2 (dua) daerah yaitu daerah semikonduktor dan daerah logam (metal). Daerah semikonduktor pada dioda Schottky tersebut merupakan (a) daerah semikonduktor tipe N yang memiliki pembawa mayoritas (majority carriers) berupa elektron-elektron bebas (free electron), sedangkan daerah logam pada dioda Schottky terdiri atas logam seperti emas, perak, platinum dan tungsten. Kedua daerah pada dioda Schottky tersebut membuat persambungan (junction) antara daerah semikonduktor dan daerah logam tidak (b) Gambar 5.35. (a) dan (b). Berbagai macam dioda Schottky (Schottky diode). memiliki lapisan kekosongan (depletion layer) memiliki sehingga daerah dioda Schottky persambungan (junction region) yang lebih teratur (more uniform) daripada dioda persambungan (junction diode) biasa. Pada prinsipnya ketika dioda Schottky tidak sedang digunakan, maka elektron-elektron bebas (free electron) yang terdapat pada sisi N (daerah semikonduktor) memiliki energi yang lebih rendah daripada elektron-elektron yang terdapat pada daerah logam sehingga elektron-elektron bebas (free electron) pada sisi N (daerah semikonduktor) tersebut tidak dapat melewati tahanan persambungan (junction barrier atau Schottky barrier) untuk berpindah ke daerah logam. Peristiwa yang telah diuraikan tersebut tidak terjadi pada saat dioda Schottky berada pada prategangan maju (forward bias). Pada saat dioda Schottky 155 sedang berkondisi prategangan maju (forward bias), maka elektron-elektron bebas (free electron) pada sisi N (daerah semikonduktor) mendapatkan energi yang cukup besar untuk melintasi persambungan (junction) dan memasuki daerah logam. Energi yang dimiliki oleh elektron-elektron bebas (free electron) tersebut bernilai cukup besar sehingga sering disebut sebagai pembawa-pembawa panas (hot carriers) serta membuat dioda Schottky sering disebut sebagai dioda pembawa panas (hot carrier diode). Pada dasarnya dioda Schottky memiliki 2 (dua) keistimewaan (feature) dari dioda persambungan (junction diode) biasa, yaitu: 1. Dioda Schottky merupakan jenis dioda 1 (satu) kutub (unipolar) yang disebabkan oleh jumah jenis pembawa mayoritas (majority carrier) yang dimiliki oleh dioda Schottky hanya 1 (satu) jenis, yaitu elektron-elektron bebas (free electron) yang terletak pada kedua sisi dioda Schottky (daerah semikonduktor dan daerah logam). Hal tersebut tidak terjadi pada dioda persambungan (junction diode) biasa, karena dioda persambungan memiliki 2 (dua) jenis mayoritas yaitu elektron-elektron bebas pada sisi N dan lubanglubang (holes) pada sisi P. 2. Dioda Schottky tidak memiliki lapisan kekosongan (depletion layer) pada daerah persambungan (junction). Tidak adanya lapisan kekosongan (depletion layer) pada dioda Schottky tersebut disebabkan dioda Schottky tersebut hanya memiliki 1 (satu) jenis pembawa mayoritas sehingga dioda dapat berpisah (switch off) lebih cepat daripada dioda 2 (dua) kutub (bipolar diode). Dioda Schottky tersebut juga sangat baik bila digunakan untuk menyearahkan sinyal frekuensi di atas 300 MHz. Pada umumnya dioda Schottky digunakan pada aplikasi pensaklaran catu daya (power supply) yang beroperasi pada frekuensi 20 GHz. Dioda Schottky juga umum digunakan pada aplikasi-aplikasi yang membutuhkan derau (noise) yang sangat kecil seperti pad penerima komunikasi (communication receiver) dan satuan radar. 156