PRINSIP KERJA DIODE

Diode memberikan  resistansi  yang sangat rendah terhadap aliran arus pada satu arah dan resistansi yang sangat tinggi pada arah yang berlawanan. Karakteristik ini memungkinkan diode digunakan dalam aplikasi-aplikasi yang menuntut rangkaian  untuk memberikan tanggapan yang berbeda sesuai dengan arus yang mengalir di dalamnya.

Prinsip Kerja Dioda berbeda dengan prinsip  yang menyebutkan bahwa arus listrik yang terjadi dikarenakan oleh pergerakan arus dari kutub positif menuju ke kutub negatif, tetapi dioda ini hanya mengalirkan arus satu arah saja, yaitu DC.

Diode  merupakan suatu komponen aktif yang dihasilkan dari persambungan antara bahan semikonduktor tipe-P (semikonduktor dengan konsentrasi hole lebih besar dibandingkan electron) dan semikonduktor tipe –N (semikonduktor dengan konsentrasi electron lebih besar  dibandingkan jumlah lubang (hole).   Ketika  tipe- N dan tipe-P digabung electron-elektron bebas pada sisi N  cenderung berpencar ke segala arah. Beberapa dari electron-elektron menyebar melalui sambungan. Ketika sebuah electron  bebas memasuki daerah p, electron tersebut akan menjadi  pembawa minoritas. Dengan beberapa lubang yang mengelilinginya, penghantar minoritas memiliki kehidupan yang pendek . segera setelah  memasuki daerah p  electron bebas jatuh kepada lubang. Ketika ini terjadi, lubang menghilang dan electron bebas menjadi sebuah electron valensi.  Setiap waktu sebuah electron bebas yang menyebar melalui sambungan akan menimbulkan sepasang ion. Masing-masing pasangan ion negative dan ion positif dalam sambungan disebut  dipole. Gerakan sebuah dipole berarti bahwa satu electron bebas dan satu hole telah di bawa keluar dari sirkulasi. Karena terbentuknya sejumlah dipole, daerah didekat sambungan menjadi kosong. Maka daerah tersebut disebut daerah deplesi. 

              Daerah deplesi adalah daerah tanpa muatan bebas atau disebut juga dearah pengosongan.  Oleh karena  muatan positif  terpisah dari muatan negative, maka dalam aderah pengosongan terjadi medan listrik   yang melawan proses difusi selanjutnya yaitu  proses electron bebas pada bahan jenis –N melalui sambungan masuk ke dalam  bahan jenis-P.  adanya kuat medan listrik menyebabkan terjadinya bukit potensial  pada sambungan P-N. agar suatu electron  dalam bahan N dpat menyeberangi sambungan  haruslah electron tersebut mempunyai energy yang lebih besar dari pada bukit potensial.  Pada keadaan tanpa tegangan sumber, terjadi aliran arus minoritas  yaitu electron  yang ada dijenis N  dan lubang yang ada di jenis P  yang tidak dihalangi oleh bukit potensial tetapi  dibantu untuk menyeberangi sambungan. Dalam keadaan mantap kedua aliran ini saling meniadakan.

              Selanjutnya jika diode  dihubungkan dengan baterai dengan bahan  P dihubungkan dengan  kutub positif  dan bahan N  dengan kutub negative.  Pada keadaan ini   dikatakan   sambungan P-N  diberi panjar atau bias maju. Pada keadaan ini pusat negative baterai akan tolak menolak dengan  electron-elektron-elektron bebas dan pusat postif baterai juga akan tolak menolak dengan lubang-lubang. Oleh karena itu  daerah deplesi menjadi kecil karena baterai mendorong lubang-lubang dan electron-elektron bebas menuju sambungan.  Jika tegangan baterai lebih kecil dibandingkan dengan  hambatan potensial, electron bebas tidak mempunyai cukup energy melintasi lapisan deplesi karena ketika electron-elektron masuk lapisan deplesi, ion-ion dalam sambungan akan mendorongnya kembali menuju daerah N oleh karena itu tidak ada arus yang melintasi diode.  Ketika sumber tegangan lebih besar  dibandingkan dengan hambatan potensial. Baterai mendorong kembali lubang-lubang dan electron bebas menuju ke sambungan yang menyebabkan daerah deplesi menyempit karena electron bebas mempunyai  cukup energy untuk melintasi lapisan deplesi dimana lapisan deplesi juga menyempit sehingga mudah  dilewati electron dan bergabung dengan lubang-lubang.  Ketika  electron bebas meninggalkan pusat negative baterai, electron masuk ke  daerah n sampai ke sambungan, karena lapisan deplesi telah menyempit maka electron akan dengan mudah  bergabung dengan lubang di daerah p pada diode. Dengan kata lain electron bebas telah menjadi sebuah electron valensi. Sebagai electron valensi, electron tersebut akan terus bergerak melalui satu lubang selanjutnya. Ketika meninggalkan daerah p pada diode, lubang baru muncul dan proses tersebut terulang kembali sehingga terdapat arus yang secara terus-menerus melintasi diode.

              Selanjutnya pusat negative baterai dihubungkan pada sisi p  dan pusat positif  baterai dihubungkan dengan sisi n pada diode. Sambungan ini disebut sambungan P-N  diberi bias arah mundur.  Kondisi ini menghasilkan suatu nilai resistansi yang tinggi antar persambungan dan praktis tidak menghasilkan aliran pembawa muatan mayoritas dengan meningkatnya potensial sumber. Ketika diode diberi bias arah mundur maka pusat  negative baterai akan menarik  lubang-lubang pada sisi p dan pusat positif baterai menarik electron-elektron bebas. Oleh karena itu, lubang-lubang dan electron-elektron bebas mengalir keluar sambungan  yang menyebabkan lapisan deplesi bertambah lebar. Lapisan deplesi yang lebih lebar  merupakan perbedaan potensial  yang lebih besar. Sehingga  tidak ada arus yang melewati diode. Namun, sejumlah arus kebocoran yang sangat kecil akan melewati persambungan yang dapat diukur dalam orde mikroampere (mA).