Karakteristik Umum Diode

Saat diode berpanjar maju, probabilitas pembawa muatan mayoritas yang mempunyai
cukup energi untuk melewati potensial penghalang V V o - akan tergantung pada faktor:

Jadi arus difusi yang mengalir adalah sebesar

dimana  Vt= 25 mV pada temperatur ruang, h =1 untuk gemanium dan berharga 2
untuk silikon. Jadi arus total yang mengalir adalah sebesar

atau karena I = 0 untuk V = 0 diperoleh

Persamaan 7.3 merupakan karakteristik I-V umum diode. Jika V berharga positif dan
bernilai sebesar sekitar sepersepuluh volt maka persamaan 7.3 menjadi

yaitu akan berupa garis lurus jika diplot pada kertas grafik log-linier (semilogaritmik).
Sebagai gambaran karakteristik seperti dalam persamaan 7.5, diukur dua jenis
diode tipe 1N914 dan 1N5061. Hasil plot karakteristik I-V kedua diode seperti terlihat
pada gambar 7.6. Untuk diode 1N914 (diode isyarat-kecil) terlihat mempunyai
kecocokan yang sangat baik dengan persamaan 7.5, kecuali pada arus yang relatif tinggi
dimana hambatan diode memberikan penurunan sebesar IR dengan adanya kenaikan V.
Untuk diode 1N5061 (diode daya 1 amp) juga mempunyai kecocokan yang sangat baik
dengan persamaan 7.5, kecuali pada arus yang relatif rendah. Perhatikan bagaimana Io
hanya berharga pada orde nA untuk diode silikon di atas.

Gambar 7.6 Karakteristik I-V diode tipe 1N914 dan 1N5061 pada skala semilogaritmik

Gambar 7.7 Karakteristik I-V diode dalam skala linier

Gambar 7.7 memperlihatkan plot karakteristik I-V diode dalam skala linier
dengan skala I 10mA (A), 1 mA (B), 0,1 mA (C) dan 10mA (D). Terlihat bahwa
tegangan “cut-in” bergeser ke kiri dan juga keseluruhan kurva bergeser ke kiri. Ini
dapat diharapkan terjadi jika

Persamaan 7.8 memperlihatkan bahwa diperlukan perubahan tegangan yang sama untuk
menaikkan arus diode n kali. Besarnya o I tergantung pada pembawa muatan hasil
generasi termal jadi sangat tergantung pada temperatur. Untuk silikon o I akan naik
menjadi dua kali lipat setiap ada kenaikan temperatur 10oC.
Contoh 1
Sebuah diode silikon memiliki karakteristik arus sebesar 1 mA pada tegangan 581 mV
pada kedua ujungnya. Perkirakan berapa besarnya tegangan yang diperlukan diode agar
memiliki arus sebesar

Jawab


atau

i)
 

Untuk memeriksa hasil tersebut; terlihat V naik sebesar 135 mV T » 2,5h V ,
sehingga arus seharusnyaa naik sebesar ~ e2,5 kali » 12 kali .
ii)

iii) Di sini I berharga lebih rendah dari Io , sehingga kita harus menggunakan persamaan
karakteristik diode secara utuh


Hasil ini perlu kita curigai karena pada arus yang begitu rendah mungkin h akan
mendekati satu.
iv) Kita dapat menggunakan pendekatan

Hasil ini juga perlu kita curigai karena pada arus yang begitu besar mungkin diode
akan menjadi sangat panas sehingga akan mengubah harga Io dan VT secara
signifikan. Juga hambatan pada daerah tipe-p dan tipe-n akan memberikan
kontribusi terhadap penurunan IR.

Contoh 2
Misalkan diode silikon pada contoh 1 digunakan sebagai diode pelindung pada suatu
meter dasar c d 50 dengan hambatan dalam sebesar 2500 W seperti terlihat pada gambar
7.8). Perkirakan seberapa sukses usaha tersebut.

Gambar 7.8 Diode digunakan sebagai pelindung

Jawab
Kita harus memeriksa apakah diode tidak mengambil arus terlalu besar saat
meter melewatkan 50 mA. Tegangan pada meter sebesar

Arus yang melalui diode yaitu panjar maju sebesar

sedangkan arus mundur diode sebesar Io. Dengan demikian arus total sebesar 109 nA =
0,109 mA. Ini merupakan harga yang sangat kecil dibandingkan dengan harga arus
meter (yaitu 1: 500), sehingga diode tidak mengganggu akurasi meter.
Jika arus sebesar 1 ampere melewati rangkaian pada gambar 7.8, kita telah
melihat pada contoh 1 bahwa tegangan diode akan berharga sebesar 1 V. Harga ini
sebesar 8 kali sensitivitas tegangan meter skala penuh.