Dioda Semikonduktor (Forward dan Reverse Bias)

Dioda semikonduktor dibentuk dengan cara menyambungkan semikonduktor type p dan type n yang sebelumnya telah dijelaskan dalam bahan-bahan semikonduktor. Pada saat terjadinya sambungan (junction) p dan n, hole-hole pada bahan p dan elektron-elektron pada bahan n disekitar sambungan cenderung untuk berkombinasi. Hole dan elektron yang berkombinasi ini saling meniadakan, sehingga pada daerah sekitar sambungan ini kosong dari pembawa muatan dan terbentuk daerah pengosongan (depletion region).

Gambar 1

gambar1 Struktur Dioda Semikonduktor (a) pembentukan sambungan

 (b) daerah pengosongan (c) simbol dioda

Oleh karena itu pada sisi p tinggal ion-ion akseptor yang bermuatan negatip dan pada sisi n tinggal ion-ion donor yang bermuatan positip. Namun proses ini tidak berlangsung te- rus, karena potensial dari ion-ion positip dan negatip ini akan mengahalanginya. Tegangan atau potensial ekivalen pada daerah pengosongan ini disebut dengan tegangan penghalang (barrier potential). Besarnya tegangan penghalang ini adalah 0.2 untuk germanium dan 0.6 untuk silikon. Lihat gambar 1

Bias Mundur (Reverse Bias)
Bias mundur adalah pemberian tegangan negatip baterai ke terminal anoda (A) dan te- gangan positip ke terminal katoda (K) dari suatu dioda. Dengan kata lain, tegangan anoda ka- toda VA-K adalah negatip (VA-K < 0). Gambar 2 menunjukkan dioda diberi bias mundur. daerah pengosongan

gambar2 dioda bias mundur (reverse bias)

Karena pada ujung anoda (A) yang berupa bahan tipe p diberi tegangan negatip, maka hole-hole (pembawa mayoritas) akan tertarik ke kutup negatip baterai menjauhi persambun- gan. Demikian juga karena pada ujung katoda (K) yang berupa bahan tipe n diberi tegangan positip, maka elektron-elektron (pembawa mayoritas) akan tertarik ke kutup positip baterai menjauhi persambungan. Sehingga daerah pengosongan semakin lebar, dan arus yang dis- ebabkan oleh pembawa mayoritas tidak ada yang mengalir.

Sedangkan pembawa minoritas yang berupa elektron (pada bahan tipe p) dan hole (pada bahan tipe n) akan berkombinasi sehingga mengalir arus jenuh mundur (reverse satura- tion current) atau Is. Arus ini dikatakan jenuh karena dengan cepat mencapai harga maksi- mum tanpa dipengaruhi besarnya tegangan baterai. Besarnya arus ini dipengaruhi oleh tem- peratur. Makin tinggi temperatur, makin besar harga Is. Pada suhu ruang, besarnya Is ini da- lam skala mikro-amper untuk dioda germanium, dan dalam skala nano-amper untuk dioda silikon.

Bias Maju (Foward Bias)
Apabila tegangan positip baterai dihubungkan ke terminal Anoda (A) dan negatipnya  ke terminal katoda (K), maka dioda disebut mendapatkan bias maju (foward bias). Dengan demikian VA-K adalah positip atau VA-K > 0. Gambar 3 menunjukan dioda diberi bias ma- ju.

gambar3 dioda bias maju (forward bias)

Dengan pemberian polaritas tegangan seperti pada gambar 3, yakni VA-K positip, maka pembawa mayoritas dari bahan tipe p (hole) akan tertarik oleh kutup negatip baterai me- lewati persambungan dan berkombinasi dengan elektron (pembawa mayoritas bahan tipe n). Demikian juga elektronnya akan tertarik oleh kutup positip baterai untuk melewati persam- bungan. Oleh karena itu daerah pengosongan terlihat semakin menyempit pada saat dioda di- beri bias maju. Dan arus dioda yang disebabkan oleh pembawa mayoritas akan mengalir, yaitu ID.
Sedangkan pembawa minoritas dari bahan tipe p (elektron) dan dari bahan tipe n (hole) akan berkombinasi dan menghasilkan Is. Arah Is dan ID adalah berlawanan. Namun karena Is jauh lebih kecil dari pada ID, maka secara praktis besarnya arus yang mengalir pada dioda ditentukan oleh ID.
Pelajari juga karakteristik dioda semikonduktor

 Sumber Pustaka

Boylestad and Nashelsky. (1992). Electronic Devices and Circuit Theory, 5th ed. Engelwood
         Cliffs, NJ: Prentice-Hall, Inc.

Floyd, T. (1991). Electric Circuits Fundamentals. New York: Merrill Publishing Co.

Malvino, A.P. (1993). Electronic Principles 5th Edition. Singapore: McGraw-Hill, Inc.

Milman & Halkias. (1972). Integrated Electronics: Analog and Digital Circuits and Systems.
        Tokyo: McGraw-Hill, Inc.

Savant, Roden, and Carpenter. (1987). Electronic Circuit Design: An Engineering Approach.
        Menlo Park, CA: The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc.

Stephen, F. (1990). Integrated devices: discrete and integrated. Englewood Cliffs, NJ: Pren-
        tice-Hall, Inc.