Bagaimana Dioda Digunakan dalam Kehidupan Sehari-hari Kita?

Dioda adalah komponen elektronik dua terminal yang menghantarkan listrik hanya dalam satu arah, dan hanya jika perbedaan potensial atau tegangan minimum tertentu diterapkan pada dua terminalnya. Dioda awal digunakan untuk mengubah AC ke DC dan untuk menyaring sinyal di radio. Dioda telah ada di mana-mana, digunakan untuk melindungi elektronik, menerangi rumah kita, dan mengirim sinyal kendali jarak jauh.

Untuk memahami dasar penggunaan dioda, ada baiknya untuk melihat struktur dioda standar. Dioda p-n standar memiliki dua semikonduktor yang melakukan kontak, membentuk antarmuka. Semikonduktor murni tidak menghantarkan, jadi kotoran logam ditambahkan. Dalam satu semikonduktor dioda p-n, logam kontaminan melepaskan elektron dengan mudah; yang lain juga didoping (dimurnikan) dengan logam yang menerima elektron dengan mudah. Pada antarmuka, elektron bergerak dari satu sisi ke sisi lain, membuat atom yang ditinggalkan elektron bermuatan positif dan atom penerima menjadi negatif. Penyimpangan dari netralitas ini hanya terjadi pada antarmuka. Ini menciptakan medan listrik sehingga elektron yang mengalir dari arus luar sebagian besar pergi dari sisi penerima elektron ke sisi donor elektron.

Properti searah ini pertama kali dieksploitasi di radio AM. Sinyal radio berosilasi bolak-balik, menciptakan arus bolak-balik di antena. Sebelum amplifikasi, sinyal harus dibuat searah. Oleh karena itu, dioda radio memungkinkan melalui setengah dari sinyal yang menggerakkan elektron dalam satu arah, tetapi tidak pada setengah lainnya. Singkatnya, AC berubah menjadi DC. Kapasitor kemudian menyaring frekuensi tinggi, hanya menyisakan sinyal audio, siap untuk amplifikasi.

Jika Anda menerapkan tegangan di dioda, elektron dari arus listrik bergerak di sekitar rangkaian listrik akan memancarkan panjang gelombang cahaya tertentu ketika menempel pada pengotor yang menerima sebuah elektron. Ini adalah bagaimana dioda pemancar cahaya (LED) menghasilkan cahaya. Elektron kemudian bergerak melintasi antarmuka semikonduktor karena medan listrik di antaranya, melintasi semikonduktor yang menyumbangkan elektron, dan melanjutkan ke ujung belakang sumber tegangan untuk menyelesaikan sirkuit.

Sama seperti dioda yang dapat menghasilkan cahaya, mereka juga dapat menghasilkan arus saat menerimanya. Kedua jenis bekerja bersama dalam perangkat remote control, misalnya, untuk televisi Anda. Yang terakhir adalah cara kerja panel fotovoltaik. Dua dioda memancarkan cahaya dari remote Anda: Satu memancarkan cahaya tampak untuk memberi tahu Anda bahwa sinyal sedang dikirim; yang lain memancarkan sinyal biner pada panjang gelombang tak terlihat (sehingga kebutuhan untuk fotodioda terlihat). Foton menabrak semikonduktor pendonor elektron, membebaskan elektron dan memberi mereka energi kinetik. Energi kinetik dapat diterjemahkan hanya dalam satu arah, karena hanya satu arah arus listrik yang diizinkan. Ini adalah cara kerja panel surya yang sama, menerjemahkan foton dari matahari menjadi arus listrik hanya dalam satu arah.

Dioda dapat melindungi sirkuit dari baterai yang dimasukkan dengan tidak benar. Polaritasnya akan salah, tetapi itu tidak akan merusak sirkuit yang melewati dioda, yang hanya memungkinkan arus samar yang lewat. Dioda juga berperan dalam pelindung lonjakan arus. Apa yang disebut dioda "longsoran" mengarah ke kabel ground, tetapi mereka tidak membiarkan arus reguler melalui karena orientasi searah mereka. Pada tegangan yang cukup tinggi, dioda akan mengalirkan tegangan. Ketika tegangan melonjak jauh di atas tingkat operasional, dioda longsoran terbuka dan membiarkan tegangan ekstra keluar melalui kabel ground.