Apa itu Dioda Daya - Konstruksi, Jenis dan Aplikasinya

Apa itu Dioda Daya - Konstruksi, Jenis dan Aplikasinya. Dioda adalah perangkat semikonduktor sederhana yang mencakup dua lapisan, dua terminal & satu persimpangan. Persimpangan dioda normal dapat dibentuk melalui semikonduktor seperti tipe-p dan tipe-n. Terminal pada tipe-p dikenal sebagai anoda sedangkan terminal pada tipe-n dikenal sebagai katoda.

Ada berbagai jenis dioda yang tersedia di pasaran. Setiap jenis memiliki aplikasinya. Artikel ini membahas gambaran umum tentang dioda daya. Idealnya, dioda tidak boleh memiliki waktu pemulihan terbalik. Namun, biaya pengajuan dioda tersebut dapat berubah. Dalam berbagai aplikasi, efek waktu pemulihan terbalik tidak penting sehingga dioda berbiaya rendah juga dapat digunakan.

Apa itu Dioda Daya?

Definisi: Sebuah dioda yang memiliki dua terminal seperti anoda & katoda dan dua lapisan seperti P & N, yang digunakan dalam elektronika daya sirkuit dikenal sebagai dioda daya. Dioda ini lebih kompleks dalam konstruksi dan pengoperasian karena perangkat berdaya rendah harus diubah agar sesuai dalam aplikasi daya tinggi.

Di rangkaian elektronik daya, dioda ini memainkan peran penting. Ini dapat digunakan sebagai penyearah di sirkuit konverter, sirkuit pengaturan tegangan, dioda flyback/freewheeling, perlindungan tegangan balik, dll.

Dioda ini terkait dengan dioda sinyal kecuali untuk sedikit perbedaan dalam konstruksinya. Tingkat doping di dioda sinyal untuk lapisan-P & lapisan-N adalah sama sedangkan, di dioda daya, sambungan dapat dibentuk di antara lapisan P+ yang sangat di-doping & lapisan-N yang di-doping ringan.

Konstruksi Dioda Daya

Konstruksi dioda ini mencakup tiga lapisan seperti lapisan P+, lapisan n- dan lapisan n+. Di sini lapisan atas adalah lapisan P+, itu sangat di-doping. Lapisan tengah adalah lapisan n-, itu di-doping ringan dan lapisan terakhir adalah lapisan n+, dan itu sangat di-doping.

Di sini lapisan p+ berperan sebagai anoda, ketebalan lapisan ini 10 μm & tingkat doping 1019 cm-3 .

Lapisan n+ berperan sebagai katoda, ketebalan lapisan ini 250-300 μm & tingkat doping 1019 cm-3.

Lapisan n- bertindak sebagai lapisan tengah / lapisan penyimpangan, ketebalan lapisan ini terutama tergantung pada tegangan breakdown & tingkat doping adalah 1014 cm-3. Setelah lebar lapisan ini bertambah maka tegangan rusaknya akan meningkat.

Prinsip Kerja Dioda Daya

Prinsip kerja dioda ini mirip dengan dioda PN junction normal. Ketika tegangan terminal anoda lebih tinggi dari tegangan terminal katoda, dioda bekerja. Kisaran penurunan tegangan penerusan dioda ini sangat kecil sekitar 0,5V - 1,2V. Dalam mode ini, dioda bekerja sebagai karakteristik maju.

Jika tegangan katoda lebih tinggi dari tegangan anoda, dioda berfungsi sebagai mode pemblokiran. Dalam mode ini, dioda bekerja seperti karakteristik sebaliknya.

Jenis-jenis Dioda Daya

Klasifikasi dioda ini dapat dilakukan berdasarkan membalikkan waktu pemulihan, proses manufaktur & penetrasi wilayah deplesi dalam kondisi bias terbalik.

Dioda daya tergantung pada waktu pemulihan terbalik serta proses pembuatannya diklasifikasikan menjadi tiga jenis seperti

• Dioda Tujuan Umum
• Dioda Pemulihan Cepat
• Dioda Schottky

Dioda Tujuan Umum

Dioda ini memiliki waktu pemulihan balik yang sangat besar sekitar 25μs; oleh karena itu mereka dapat diterapkan pada frekuensi rendah (hingga 1 kHz) & operasi kecepatan rendah (hingga 1- kHz).

Dioda Pemulihan Cepat

Dioda ini memiliki tindakan pemulihan cepat karena waktu pemulihan mundurnya yang sangat kecil kurang dari 5μs, digunakan dalam aplikasi pengalihan kecepatan tinggi

Dioda Schottky

Silakan merujuk ke tautan ini untuk mengetahui lebih banyak tentang dioda Schottky

Dioda daya tergantung pada penetrasi daerah penipisan dibalik kondisi bias diklasifikasikan menjadi dua jenis seperti

• Punch through Diodes
• Non-Punch through Diodes

Punch through Diodes

Dioda, di mana lebar daerah penipisan saat kerusakan masuk ke dalam lapisan n+, dikenal sebagai dioda Punch through.

Non-Punch through Diodes

Dioda di mana lebar daerah penipisan pada kerusakan tidak melewati ke lapisan n+ yang berdekatan biasanya disebut dioda non-punch-through.

Dalam mode ini, lebar daerah drift lebih dari lebar tertinggi daerah penipisan, oleh karena itu daerah penipisan tidak dapat masuk ke lapisan n + yang berdekatan.

Bagaimana cara memilih?

Pemilihan dioda daya dapat dilakukan berdasarkan tegangan IF (arus maju) & VRRM (pembalikan puncak).

Dioda ini dilindungi dengan menggunakan sirkuit snubber dari lonjakan tegangan berlebih. Ini mungkin terjadi saat melakukan proses pemulihan terbalik. Sirkuit snubber yang digunakan untuk dioda daya terutama mencakup resistor & kapasitor yang dihubungkan secara paralel dengan dioda.

Karakteristik V-I 

Karakteristik V-I dari dioda daya ditunjukkan di bawah ini. Setelah tegangan maju meningkat maka arus maju akan meningkat secara linier.

Jumlah kebocoran arus yang sangat sedikit akan mengalir dalam kondisi bias balik. Arus ini tidak tergantung pada tegangan balik yang diterapkan.

Arus bocor terutama memasok karena pembawa muatan minoritas di dioda. Ketika tegangan balik mendapatkan tegangan reverse breakdown, maka breakdown avalanche akan terjadi. Ketika reverse breakdown muncul, arus balik juga akan dinaikkan secara drastis dengan sedikit peningkatan tegangan balik. Arus balik dapat dikontrol oleh sirkuit eksternal.

Kelebihan dan Kekurangan Dioda Daya

Keuntungan dan kerugian dari dioda daya meliputi yang berikut ini.

• Daerah PN-junction dioda ini besar & dapat mensuplai arus yang besar, namun kapasitansi dari junction ini juga bisa besar, yang bekerja pada frekuensi yang lebih rendah & umumnya digunakan untuk perbaikan saja.
• Ini akan menyelesaikan AC pada arus tinggi dan tegangan tinggi.
• Kelemahan utama adalah ukurannya & mungkin perlu diperbaiki ke heat sink saat melakukan arus tinggi.
• Dibutuhkan perangkat keras khusus untuk memasang dan mengisolasi dari bingkai logam yang tersedia di sekitarnya.

Penerapan / Aplikasi

Aplikasi dioda daya meliputi yang berikut ini.

• Dioda ini memberikan penyearah daya yang tidak terkendali
• Ini digunakan dalam berbagai aplikasi seperti catu daya DC, untuk mengisi daya baterai, inverter, dan penyearah AC.
• Ini digunakan seperti jaringan snubber dan dioda free-whweling karena karakteristiknya seperti tegangan & arus tinggi.
• Dioda ini digunakan sebagai umpan balik (feedback), dioda freewheeling, dan penyearah tegangan tinggi.
• Dalam kondisi reverse breakdown, ketika arus dan tegangan dioda ini besar maka disipasi dayanya bisa tinggi sehingga perangkat bisa rusak.

Pertanyaan

1). Apa Fungsi Dioda Daya?

Ini adalah jenis semikonduktor kristal, yang digunakan untuk mengubah AC menjadi DC dan proses ini disebut rektifikasi (perbaikan).

2). Apa aplikasi dioda daya?

Dioda ini digunakan di mana tegangan tinggi & arus yang lebih besar terlibat.

3). Apa jenis dioda daya?

Mereka adalah pemulihan cepat, dioda Schottky & tujuan umum.

4). Apa perbedaan antara Power & Normal Diode?

Dioda daya berlaku untuk di mana arus & tegangan tinggi digunakan seperti inverter sedangkan dioda normal berlaku untuk aplikasi sinyal kecil.

Jadi, ini semua tentang gambaran umum dioda daya yang memainkan peran penting dalam rangkaian elektronika daya. Dioda ini digunakan pada rangkaian konverter, sebagai dioda flyback, rangkaian pengatur tegangan, dioda freewheeling atau proteksi tegangan balik, dll.