DIODA dan TRIODE AC
DIODA dan TRIODE AC
Dioda dibentuk dari suatu function (sambungan) bahan semikonduktor tipe P dan N. sambungan P-N ini dibentuk dengan cara pencampuran, IdiffusiI dan proses epitaxi. Dengan teknik pengaturan modern pada proses diffusi dan epitaxi akan dapat menghasilkan karakteristik komponen yang dikehendaki. Konstruksi dioda dapat dilihat pada gambar 1.
Pada sambungan, elektron-elektron bebas akan meninggalkan bahan tipe N dan berkombinasi
dengan hole bebas dari bahan tipe P, sehingga pada bahan tipe N terdapat muatan positif sedangkan pada bahan tipe P terdapat muatan negatif seperti ditunjukkan pada gambar 1. Dengan demikian, pada sambungan terdapat daerah deplessi yang memiliki potensial barier δV, yang besarnya tergantung dari jenis bahan semikonduktronya, untuk silikon besar potensial barier 0,6-0,7 volt dan untuk germanium 0,2-0,3 volt.
Karakteristik Dioda
Apabila pada terminal anoda-katoda diberi tegangan negatif, daerah deplessi akan melebar, sehingga dioda mengalirkan arus yang sangat kecil. Arus ini disebut arus bocor. Apabila anoda diberi tegangan yang relatif lebih positif terjadap katoda, daerah deplessi akan menyempit dengan potensial barier 0,6 volt untuk silikon dan 0,3 volt untuk germanium, sehingga dioda dapat mengalirkan arus yang besar.
Parameter Kerja Dioda
Pabrik pembuat dioda semikonduktor menyatakan karakteristik dioda ini dengan menunjukkan parameter-parameternya yang biasanya nonlinier, tergantung dari sejumlah faktor. Pabrik pembuat pada umumnya menyatakan kurva karakteristik untuk parameter-parameter penting dalam bentuk suatu lembar data. Beberapa parameter penting dioda yang biasa dicantumkan dalam lembar data didefinisikan sebagai berikut:
Temperatur sambungan, Tj¬. Menyatakan temperatur rata-rata pada seluruh bagian sambungan P-N. Tj(maks) adalah temperatur sambungan maksimum dimana dioda dapat bertahan terhadap kegagalan karena aksi thermal run away. Rentang temperatur sambungan Tj tipikal adalah -40 hingga 125oC, dimana Tj(maks) adalah 125oC.
Temperatur penyimpanan, Tstg. Menyatakan rentang temperatur penyimpanan dan pengiriman dioda pada keadaan tidak konduksi. Nilai tipikalnya antara -40 hingga 150oC.
Temperatur lingkungan, TA. menyatakan temperatur dari medium pendingin dan diukur dengan termometer yang didekatkan pada heatsink dioda.
Itemperatur kotak, Tc. adalah temperatur pada kotak, pada umumnya pada bahan dioda dan dapat diukur dengan thermocouple.
Resistansi thermal sambungan ke kotak, Rthjc, adalah nilai efektif resistansi thermal antara sambungan ke kotak komponen. Ia mengukur kemampuan pemindahan panas material dan konstruksi mekanis dioda dan dinyatakan dengan satuan oC/W. Dioda secara praktis memiliki disipasi daya yang terbatas, dan ini akan menaikkan temperatur sambungan yang harus dipertahankan agar tidak melampaui nilai maksimumnya dengan memasang dioda pada heatsink. Jika PD adalah disipasi daya pada dioda.
Arus maju rata-rata maksimum, Ifave. Adalah nilai arus maju rata-rata pada temperatur yang sudah didispesifikasikan. Data ini biasanya dibuat untuk setengah gelombang sinus pada temperatur kotak, TC = 85oC.
Arus maju efektif maksimum, IF(rms). Menyatakan nilai efektif maksimum yang diizinkan dari arus maju. Nilai ini berkaitan dengan efek panas yang ditimbulkan karena disipasi daya sebesar I2R.
Arus maju puncak berulang maksimum, IFRM. Menyatakan arus puncak maksimum yang diizinkan yang diaplikasikan secara berulang. Nilai ini biasanya dinyatakan untuk bentuk setengah gelombang sinusoidal.
Arus maju puncak tak berulang maksimum, IFSM. Adalah arus maju puncak maksimum yang diizinkan dari setengah gelombang sinus selama 10 msec pada temperatur yang ditentukan. Pengulangan hanya diizinkan setelah expirasi interval minimum untuk mereduksi temperatur maksimum sampai pada rentang yang diizinkan.
Tegangan mundur puncak berulang maksimum, VRRM. Nilai ini menentukan tegangan maksimum yang diizinkan dari tegangan mundur yang diaplikasikan secara berulang yang diakibatkan oleh terjadinya transient.
Tegangan mundur puncak tak berulang maksimum, VRSM. Adalah nilai saat puncak maksimum dari tegangan mundur yang diaplikasikan pada kondisi transient, tipikalnya 125% VRRM.
Tegangan jatuh maju, VF. adalah nilai dari saat tegangan jatuh dan nilainya tergantung dari temperatur sambungan Tj.
Teganggan maju maksimum, VMF. Adalah niali saat dari tegangan jatuh maju maksimum yang didispesifikasikan pada arus maju dan temperatur sambungan.
Arus mundur puncak maksimum, IRRM. Adalah arus mundur maksimum pada tegangan mundur puncak berulang dan temperatur sambungan maksimum. Arus ini juga menyebabkan pemanasan sambungan, sehingga dikehendaki nilai yang rendah.
Waktu pemulihan maju, trf. Merupakan interval waktu yang diperlukan oleh dioda untuk mencapai keadaan konduksi penuh ketika diswitch dari keadaan bias mundur ke bias maju.
Waktu pemulihan mundur, trr. Nilai ini menentukan interval waktu antara arus saat melewati titik nol selama perubahan dari keadaan konduksi ke keadaan bloking mundur hingga arus mundur turun 25% arus mundur maksimum IRR.
Rating I2t. adalah ukuran maksimum dari kemampuan arus lebih yang diberikan untuk periode 10 msec pada temperatur sambungan yang ditentukan. Ini digunakan untuk menentukan thermal fuse.
Dalam pemakaian dioda, terdapat daya yang hilang yang merupakan sumber panas bagi dioda. Rugi daya tersebut disebabkan oleh tiga hal, yaitu:
a. Saat dioda dibias maju (rugi konduksi)
b. Saat dioda dibias mundur (rugi arus bocor)
c. Saat switching (rugi proses ON maupun OFF)
Kondisi saat switching ini ditunjukkan pada gambar 5 dan 6
Jenis-jenis Dioda
Saat dioda dalam operasi konduksi maju dan kemudian arus maju ini dikurangi hingga nol (disebabkan oleh tanggapan alami rangkaian dioda atau dengan memberikan bias mundur), dioda masih terus konduksi yang disebabkan oleh pembawa muatan minoritas yang bertahan tersimpan pada sambungan P-N atau dalam bulk bahan semikonduktor. Pembawa muatan minoritas memerlukan waktu yang tertentu untuk berekombinasi dengan pembawa muatan yang berlawanan dan dinetralisir. Waktu ini disebut waktu pemulihan mundur (reverse recovery time) dari dioda. Waktu ini diukur dari awal titik nol hingga 25% arus mundur maksimum. Dibandingkan dengan kondisi switching-on, pada kondisi switching-off memerlukan waktu pemulihan mundur yang lebih besar, sehingga besarnya rugi daya pada kondisi ini pun menjadi cukup besar.
Idealnya suatu dioda tidak memiliki waktu pemulihan mundur. Dalam beberapa pemakaian, pengaruh waktu pemulihan mundur tidak begitu berarti, dan suatu dioda yang tidak mahal dapat dipergunakan. Berdasarkan karakteristik pemulihannya, dioda daya dapat diklasifikasikan dalam tiga kategori, yaitu:
1. Dioda Keperluan Umum (Dioda Standard)
Dioda ini memiliki waktu pemulihan yang relatif tinggi, dengan nilai tipikal 25μs. Dioda ini tersedia dengan rating yang lebih kecil dari 1A sampai beberapa ratus ampere dengan rating tegangan dari 50 V – 5 kV.
2. Dioda Pemulihan Cepat (Fast-Recavery Diodes)
Dioda pemulihan cepat memiliki waktu pemulihan yang rendah, yaitu kurang dari 5μs. Dioda ini biasanya digunakan pada rangkaian chopper atau inverter dan tersedia dengan rating kurang dari 1A sampai beberapa ratus ampere dengan rating tegangan dari 50 V – 3 kV.
3. Dioda Schottly
Problem penyimpanan muatan pada sambungan P-N dapat dieliminasi (diminimasi) pada dioda schottly. Pengaruh pemulihan hanya disebabkan oleh kapasitansi sendiri dari sambungan semikonduktor. Dioda ini tersedia dengan rating arus dari 1A hingga 300A. biasanya digunakan pada supply daya tegangan rendah dengan arus tinggi.
TRIODE AC (TRIAC)
1. Struktur dan Simbol TRIAC
Triac juga merupakan keluarga komponen thrystor, samadengan SCR kecuali bahwa triac dapat menghantarkan arus dalam dua arah, sehingga sebutan anoda dan katoda tidak diperlukan pada triac, namun terminal-terminal triac dinyatakan dengan MT1 dan MT2. struktur dan simbol triac ditunjukkan pada gambar 7. Terminal MT1 merupakan titik referensi pengukuran tegangan dan arus pada terminal gate dan MT2.
2. Karakteristik TRIAC
Karakteristik triac dapat ditunjukkan pada gambar 7. Kuadran pertama adalah daeran dimana MT2 lebih positif dibanding MT1 dan sebaliknya untuk kuadran ketiga. Tegangan puncak yang diaplikasikan pada triac harus lebih kecil dari tegangan break-over agar dapat diatur melalui terminal gate. Arus yang telah didispesifikasikan akan menyulut triac untuk kondisi kedua kuadran. Karakteristik triac identik dengan karakteristik SCR.
Adapun mode penyulutan triac dapat terdiri dari:
• Mode I positif (kuadran I) : MT2 positif; gate positif.
• Mode I negatif (kuadran I) : MT2 positif; gate negatif.
• Mode III positif (kuadran III) : MT2 negatif; gate positif.
• Mode III negatif (kuadran III) : MT2 negatif; gate negatif.
http://sultan-elektro.blogspot.com/search?updated-max=2009-05-08T00:23:00%2B08:00&max-results=6