Dioda Khusus

Dioda Schottky dibuat dengan cara menggabungkan suatu logam seperti emas , perak atau platina dengan silikon jenis n. Alat ini mempunyai penyimpanan muatan yang sangat kecil dan banyak dijumpai dalam penerapan sebagai saklar kecepatan tinggi. Suatu jenis logam itu berlaku sebagai acceptor bagi elektron bila digabungkan ke silikon type n.

Selanjutnya elektron berdifusi dari silikon ke logam tadi. Seperti diperlihatkan pada gambar 1 (a) . Difusi ini mengakibatkan terjadi penipisan elektron dekat sambungan pada bahan n dan cenderung bermuatan posistif. Bila daerah ini menjadi cukup lebar tegangan positif ini menghalangi difusi lebih lanjut. Degan kata lain bila tegangan positif cukup besar dikenakan dari luar , seperti Gambar 1(b). Elektron pada daerah n melihat tegangan posistif pada sisi metal dan elektron mengalir. Anda sebelumnya harus mengerti tujuan dibuatnya kontak penyearah , seperti yang dijelaskan diatas dan kontak ohmic , yang dibuat untuk menghubungkan daerah atau ke rangkaian luar.

Pada kontak penyearah , arus yang sangat kecil mengalir hingga tegangan UN melampaui tegangan minimum tertentu . Uj adalah tegangan yang diperlukan untuk mencapai kurva tegangan datar seperti Gambar 1 (a), ( dalam suatu dioda PN silokon tegangan Uj sekitar 0,65 V). Penambahan nilai kecil tegangan UN diatas Uj mengakibatkan perubahan arus yang besar. Bila tegangan yang diterapkan pada dioda dibalik sehingga bahan N dibuat posistif terhadap platina ( atau bahan P ) , tegangan pada sisi N dari sambungan bertambah ( Gambar 1 (c) ). melampaui level yang ditunjukkan pada gambar 1 (a) dan tidak ada arus mengalir. Bila dioda Schottky dioperasikan dalam mode maju , arus elektron bergerak dari silikon type N. Karena elektron bergerak melalui logam berimpendansi rendah waktu rekombinasi  sangat kecil , bernilai sekitar 10 ps. Ini beberapa kali lebih kecil dari yang didapati pada dioda silikon PN.

Simbol rangkaian untuk dioda Schottky adalah Gambar (d)

Dioda mempunyai karakteristik Ui seperti dioda PN biasa kecuali bahwa tegangan dadal maju dari dioda adalah Uf » 0,3 Volt.

DIODA TUNNEL

Dioda Tunnel adalah dioda khusus yang di bentuk dari semikonduktor yang dapat membentuk daerah transisi menjadi sangat sempit. Dioda Tunnel masih dalam kondisi normal apabila di gunakan pada gelombang micro , penguat , oscilator dan pembalik frekwensi. Dioda Tunnel mempunyai karakteristik perlawanan negatif , yaitu pada pemberian tegangan muka maju, apabila tegangan muka maju ditambah secara perlahan-lahan, arus maju turut bertambah pula , lihat gambar 1. Setelah sampai di titik penambahan tegangan muka maju tidak menyebabkan arus di titik L , baru kemudian arus maju naik lagi .

Gambar 1. Karakteristik  I = f (U) Dioda Tunnel 

Karakteristik perlawanan negatif ini terjadi bila tegangan muka majunya antara 200 sampai 300 mili volt . Dioda Tunnel ini dapat digunakan pada rangkaian osilator dengan karakteristik perlawanan negatifnya dapat mengembalikan tenaga yang hilang pada saat digunakan untuk berosilasi 

Gambar 2. Simbol Dioda Tunnel

PEMAKAIAN DIODA TUNNEL

Salah satu pemakaian Dioda Tunnel adalah sebagai peralatan pensaklaran pada kecepatan yang sangat tinggi , dikarenakan proses penerowongan , yang pada dasarnya terjadi pada kecepatan cahaya . Waktu respon dibatasi hanya kapasitansi dioda yang mana ada pada tingkat 1 sampai 10 pf, memungkinkan pensaklaran terjadi ( dari suatu titik awal kesuatu titik dekat puncak ) dengan waktu naik serendah 22 p second . ( waktu naik adalah waktu yang diperlukan untuk berubah dari level 10% ke 90% ) Dioda Tunnel juga di gunakan sebagai alat penyimpan memori logik . Rangakaian equivalent untuk sinyal kecil Dioda Tunnel ditunjukkan pada gambar 3.

Gambar 3. Rangkaian Equivalent sinyal Kecil Dioda Tunnel

Rs biasanyan 1 sampai dengan 5 ohm , Ls dari 0,1 sampai 4 nH, dan C dari 0,35 sampai 100pf .  Induktansi dan kapasitansi yang sangat rendah memungkinkan Dioda Tunnel di gunakan di dalam osilator microwave pada frekwensi didalam tingkat 10 GHz. Resistansi negatif dari Dioda Tunnel memungkinkan Dioda Tunnel di gunakan didalam osilator relaksasi.

DIODA KAPASITANSI ( DIODA VARACTOR )

Dalam bagian ini kita akan menjelaskan pengaruh yang terjadi didalam dioda yang mengandung elemen kapasitansi . Nilai kapasitansi ini bergantung pada besar polaritas tegangan yang di terapkan pada dioda dan type sambungan yang dibuat selama proses produksi . Dalam praktek nilai kapasitansi tidak linier namun secara pendekatan ( untuk mempermudah pemahaman ) dapat dianggap sebagai elemen yang linier 

BIAS BALIK , KAPASITANSI PERSAMBUNGAN

Tujuan Dioda PN diberi bias balik seperti di tunjukkan pada gambar 1 . Bila dioda bekerja dalam cara ini lubang-lubang didalam daerah P dan elektron-elektron dalam daerah N bergerak menjauhi persambungan . Karena itu membentuk daerah penipisan , dimana penumpukan pembawa-pembawa telah di hilangkan . Panjang efektif L dari daerah depletion ( penipisan ) menjadi lebih besar dengan bertambahnya tegangan balik UR , karena medan listrik bertambah sebanding dengan UR.  Karena elektron dan lubang menjauhi sambungan , daerah penipisan yang terbentuk akan bermuatan negatif pada bahan type P sementara daerah penipisan yang terbentuk didalam bahan type N menjadi bermuatan positif. Karena itu persambungan dengan bias balik akan bertingkah seperti kapasitor yang kapasitansinya secara teori berubah berbanding terbalik dengan tegangan UNP dari N ke P. Dalam praktek kapasitansi CR berbanding terbalik dengan pangkat 1/2 atau 1/3 dari UNP , tergantung apakah elemen mempunyai sambungan paduan atau sambungan yang di tumbuhkan . Dalam kecepatan tinggi (  frekuensi tinggi  )  kapasitansi  dioda ini  ebih kecil,   biasanya   urang dari 5 PF . 

Pada arus yang besar dioda ini dapat sebesar 500 PF.

Varicap atau dioda varactor dibuat khusus untuk beropersi dalam mode bias balik . Dapat dibuat untuk kapasitansi sampai dengan beratus-ratus pico Farrad jika diinginkan. Pemanfaatan dioda seperti ini adalah pada rangkaian Frekuensi Modulasi ( FM ) , dimana dioda yang dibias balik diletakkan secara paralel denga  suatu induktor.

Frekuensi resonansi dan rangkaian bertala dapat di rubah dengan cara merubah UR. Maka jika UR adalah suatu sinyal suara, frekuensi resonansi akan sebanding dengan amplitudo sinyal suara , yakni frekuensi akan termodulasi . Banyak sistem FM dibuat dengan prinsip ini. Persamaan yang berhubungan dengan kapasitansi lintas persambungan dioda yang di bias balik oleh tegangan UR adalah :

Dimana  :        CC  =  Kapasitansi dioda

                       CO  =  Kapasitansi dioda bila UR  =  0

                          n  =  Antara ¹/₃ s/d ¹/₂

Gambar kapasitansi dioda sebagai fungsi dari UR ditunjukkan pada gambar 1(b) . Sifat ketidak linieran dari CR biasanya diabaikan dan suatu nilai konstanta digunakan dalam perhitungan .

BIAS MAJU , KAPASITANSI PENYIMPANAN

Bila dioda dibias maju lebar daerah penipisan L berkurang dan kapasitansi persambungan bertambah . Namun dalam keadaan bias maju terjadi pengaruh kapasitansi yang lebih besar .

Yang di modelkan sebagai suatu elemen penyimpan atau difusi atau kapasitansi . Kita misalkan bahwa  waktu rata-rata  yang  diperlukan  oleh  sebuah   elektron  untuk  berpindah adalah + detik . (+ adalah waktu rata-rata dari elektron yang mengalir pada pita konduksi maupun pada pita valensi) .

 Maka arus rata-rata yang mengalir adalah  

Jika kita mendefinisikan kapasitansi penyimpanan CS sebagai  kita 

temukan dengan mudah bahan :  

Maka kapasitansi secara langsung sebanding dengan arus dioda maju dan dapat menjadi sangat besar . Misalnya jika t = 1 ns dan ID = 1 mA , maka Cs = 40 PF . Kapasitansi ini yang membatasi kecepatan switching ( pensaklaran ) pada rangkaian-rangkaian logic penggunaan komponen persambungan.