Beberapa Aplikasi Umum Dioda
Sebelum melihat berbagai aplikasi dioda, mari kita lihat daftar kecil aplikasi umum dioda.
- Penyearah
- Sirkuit Clipper
- Sirkuit Penjepit
- Sirkuit Proteksi Arus Balik
- Di Gerbang Logika
- Pengganda Tegangan
dan masih banyak lagi. Sekarang mari kita pahami masing-masing aplikasi dioda ini secara lebih rinci.
Dioda sebagai Penyearah
Aplikasi dioda yang paling umum dan penting adalah penyearahan daya AC ke daya DC. Dengan menggunakan dioda, kita dapat membuat berbagai jenis rangkaian penyearah. Tipe dasar dari rangkaian penyearah ini adalah penyearah setengah gelombang, penyearah pusat gelombang penuh dan penyearah jembatan penuh. Satu atau kombinasi empat dioda digunakan di sebagian besar aplikasi konversi daya. Gambar di bawah ini menunjukkan operasi dioda dalam penyearah.
- Selama setengah siklus positif dari suplai input, anoda dibuat positif terhadap katoda. Jadi, dioda mendapat bias maju. Hal ini menyebabkan arus mengalir ke beban. Karena beban bersifat resistif, tegangan melintasi resistor beban akan sama dengan tegangan suplai yaitu, tegangan sinusoidal input akan muncul pada beban (hanya siklus positif). Dan aliran arus beban sebanding dengan tegangan yang diberikan.
- Selama setengah siklus negatif dari gelombang sinusoidal input, anoda dibuat negatif terhadap katoda. Jadi, dioda mendapat bias terbalik. Oleh karena itu, tidak ada arus yang mengalir ke beban. Sirkuit menjadi sirkuit terbuka dan tidak ada tegangan yang muncul di seluruh beban.
- Tegangan dan arus pada sisi beban memiliki satu polaritas yang berarti tegangan keluaran berdenyut DC. Seringkali, rangkaian penyearah ini memiliki kapasitor yang terhubung melintasi beban untuk menghasilkan arus DC yang stabil dan kontinu tanpa riak.
Dioda dalam Sirkuit Kliping
Clipping Circuit digunakan dalam pemancar FM, di mana puncak kebisingan dibatasi pada nilai tertentu sehingga puncak yang berlebihan dihilangkan darinya. Rangkaian clipper digunakan untuk menunda tegangan di luar nilai preset tanpa mengganggu bagian yang tersisa dari bentuk gelombang input.
Berdasarkan konfigurasi dioda pada rangkaian, clipper ini dibagi menjadi dua jenis:
- Pemotong Seri
- Gunting Shunt
Selanjutnya, ini lagi diklasifikasikan ke dalam jenis yang berbeda.
Gambar di atas menunjukkan seri positif dan gunting shunt. Dan dengan menggunakan rangkaian clipper ini, setengah siklus positif dari bentuk gelombang tegangan input akan dihilangkan. Dalam clipper seri positif, selama siklus input positif, dioda dibias mundur sehingga tegangan pada output adalah nol.
Oleh karena itu, setengah siklus positif terputus pada output. Selama setengah siklus negatif dari input, dioda dibias maju dan setengah siklus negatif muncul di seluruh output.
Dalam clipper shunt positif, dioda dibias maju selama setengah siklus positif sehingga tegangan output nol karena dioda bertindak sebagai sakelar tertutup. Dan selama setengah siklus negatif, dioda dibias mundur dan bertindak sebagai sakelar terbuka sehingga tegangan input penuh muncul di seluruh output. Dengan dua dioda clipper di atas, setengah siklus positif dari input terpotong pada output.
Dioda dalam Sirkuit Clamping
Sirkuit penjepit digunakan untuk menggeser atau mengubah puncak positif atau negatif dari sinyal input ke tingkat yang diinginkan. Rangkaian ini disebut juga sebagai Level Shifter atau DC restorer. Sirkuit penjepit ini bisa positif atau negatif tergantung pada konfigurasi dioda.
Dalam rangkaian penjepitan positif, puncak negatif dinaikkan ke atas sehingga puncak negatif jatuh pada level nol. Dalam kasus rangkaian penjepit negatif, puncak positif dijepit sehingga mendorong ke bawah sehingga puncak positif jatuh pada level nol.
Perhatikan diagram di bawah ini untuk memahami aplikasi dioda dalam rangkaian penjepitan. Selama setengah siklus positif input, dioda dibias mundur sehingga tegangan output sama dengan jumlah tegangan input dan tegangan kapasitor (mengingat kapasitor awalnya diisi). Selama setengah siklus negatif dari input, dioda dibias maju dan berperilaku sebagai saklar tertutup sehingga kapasitor mengisi ke nilai puncak dari sinyal input.
Dioda dalam Gerbang Logika
Dioda juga dapat melakukan operasi logika digital. Keadaan impedansi rendah dan tinggi dari sakelar logika analog dengan kondisi bias maju dan mundur dari dioda masing-masing. Dengan demikian, dioda dapat melakukan operasi logika seperti AND, OR, dll. Meskipun logika dioda adalah metode yang lebih awal dengan beberapa keterbatasan, ini digunakan dalam beberapa aplikasi. Sebagian besar gerbang logika modern berbasis MOSFET.
Gambar di bawah menunjukkan logika gerbang OR yang diimplementasikan menggunakan sepasang dioda dan resistor.
Dalam rangkaian di atas, tegangan input diterapkan pada V dan dengan mengontrol sakelar kita mendapatkan logika OR pada output. Di sini logika 1 berarti tegangan tinggi dan logika 0 berarti tegangan nol. Ketika kedua sakelar dalam keadaan terbuka, kedua dioda berada dalam kondisi bias mundur dan karenanya tegangan pada output Y adalah nol. Ketika salah satu sakelar ditutup, dioda menjadi bias maju dan akibatnya outputnya tinggi.
Dioda dalam Rangkaian Pengganda Tegangan
Pengganda tegangan terdiri dari dua atau lebih rangkaian penyearah dioda, yang mengalir untuk menghasilkan tegangan keluaran DC yang sama dengan kelipatan dari tegangan masukan yang diberikan. Rangkaian pengali ini memiliki jenis yang berbeda seperti pengganda tegangan, tripler, quadrupler, dll. Dengan penggunaan dioda dalam kombinasi dengan kapasitor, kita mendapatkan ganjil atau genap dari tegangan puncak input pada output.
Gambar di atas menunjukkan rangkaian pengganda tegangan setengah gelombang yang tegangan keluaran DC-nya dua kali lipat dari tegangan AC masukan puncak. Selama setengah siklus positif dari input AC, dioda D1 dibias maju dan D2 dibias mundur. Jadi, kapasitor C1 mengisi hingga tegangan puncak Vm dari input melalui dioda D1. Selama setengah siklus negatif dari input AC, D1 dibias mundur dan D2 dibias maju. Jadi, kapasitor C2 mulai mengisi secara menyeluruh D2 dan C1. Jadi, tegangan total melintasi C2 sama dengan 2Vm.
Selama setengah siklus positif berikutnya, dioda D2 dibias mundur sehingga kapasitor C2 akan terlepas melalui beban. Demikian juga, dengan mengalirkan rangkaian penyearah kita akan mendapatkan beberapa nilai tegangan input pada output.
Dioda dalam Perlindungan Polaritas Terbalik
Polaritas terbalik atau proteksi arus diperlukan untuk menghindari kerusakan yang terjadi akibat penyambungan baterai yang salah atau pembalikan polaritas suplai DC. Sambungan suplai yang tidak disengaja ini menyebabkan aliran arus dalam jumlah besar melalui komponen sirkuityang mungkin mengakibatkan kegagalannya atau dalam kasus terburuk, ledakannya.
Oleh karena itu, dioda pelindung atau pemblokiran dihubungkan secara seri dengan sisi positif input untuk menghindari masalah koneksi terbalik.
Gambar di atas menunjukkan rangkaian proteksi arus balik, dimana dioda dihubungkan secara seri dengan beban pada sisi positif dari suplai baterai. Dalam kasus koneksi polaritas yang benar, dioda mendapat bias maju dan arus beban mengalir melaluinya. Tetapi, dalam kasus sambungan yang salah, dioda dibias mundur dan itu tidak memungkinkan arus apa pun mengalir ke beban. Oleh karena itu, beban dilindungi terhadap polaritas terbalik.
