Dioda Avalanche - Konstruksi dan Prinsip Kerja
Dioda adalah komponen listrik dua terminal yang digunakan untuk membangun berbagai rangkaian listrik dan elektronik. Pada dasarnya dioda terdiri dari dua elektroda yaitu anoda dan katoda. Sebagian besar dioda dibuat dengan bahan semikonduktor seperti SI, Ge, dll.
Fungsi utama dioda adalah untuk mengalirkan arus listrik hanya dalam satu arah. Aplikasi dioda termasuk Sakelar, Pengatur tegangan, Osilator, Penyearah, pengaduk sinyal, dll. Ada berbagai Jenis dioda yang tersedia di pasaran seperti dioda Zener, dioda Avalanche, dioda LED, dioda Laser, dioda Schottky, dll.
Artikel ini membahas tentang informasi singkat tentang konstruksi dan cara kerja dioda avalanche. Dioda Avalanche adalah salah satu jenis dioda yang dirancang untuk mengalami avalanche breakdown pada tegangan bias balik tertentu. Persimpangan dioda terutama dirancang untuk menghentikan konsentrasi arus sehingga dioda aman oleh gangguan.
Simbol dioda ini sama dengan dioda Zener. Dioda avalanche terdiri dari dua terminal yaitu anoda dan katoda. Simbol dioda avalanche sama dengan dioda normal tetapi dengan tepi belok dari bar vertikal yang ditunjukkan pada gambar berikut.
Dioda ini sangat diolah. Dengan demikian, lebar daerah penipisan di dioda ini sangat kecil. Karena wilayah ini, kerusakan terbalik terjadi pada tegangan lebih rendah di dioda ini.
Di sisi lain, dioda avalanche didoping ringan. Jadi, lebar lapisan penipisan dioda avalanche sangat besar dievaluasi ke dioda Zener. Karena daerah penipisan yang besar ini, kerusakan terbalik terjadi pada tegangan yang lebih tinggi di dioda. Tegangan kerusakan dioda ini dengan hati-hati terletak dengan mengendalikan tingkat doping dalam pembuatan.
Ketika tegangan dalam kondisi bias balik diterapkan pada dioda ini maka itu melebihi tegangan breakdown, persimpangan breakdown akan terjadi. Rincian persimpangan ini dinamai sebagai avalanche breakdown. Setiap kali tegangan bias maju diterapkan pada dioda ini, maka mulai bekerja seperti dioda PN-junction biasa dengan mengizinkan arus listrik melaluinya.
Ketika tegangan bias terbalik diterapkan pada dioda avalanche, maka pembawa muatan mayoritas di semikonduktor tipe-P dan tipe-N dipindahkan dari PN-junction. Akibatnya, lebar wilayah penipisan bertambah. Jadi, pembawa mayoritas tidak akan membiarkan arus listrik. Padahal, pembawa muatan minoritas mengetahui gaya tolak dari tegangan eksterior.
Akibatnya, aliran pembawa muatan minoritas dari tipe-P ke tipe-N & tipe-N ke tipe-P dengan menggerakkan arus listrik. Padahal, arus digerakkan oleh pembawa muatan minoritas sangat sedikit. Arus kecil yang dilewati oleh pembawa muatan minoritas disebut sebagai arus bocor terbalik.
Jika tegangan balik bias diterapkan untuk ini, lebih lanjut dioda meningkat, pembawa muatan minoritas akan mendapatkan sejumlah besar energi dan bergerak lebih cepat ke kecepatan yang lebih baik.
Elektron yang bergerak bebas dengan kecepatan tinggi akan menabrak atom kemudian mentransfer energi ke elektron valensi. Elektron valensi yang mendapatkan energi yang cukup dari elektron cepat akan dipisahkan dari atom induknya dan berubah menjadi elektron bebas. Sekali lagi, elektron ini dipercepat.
Ketika elektron bebas ini bertabrakan dengan atom lain, mereka menghasilkan lebih banyak elektron. Karena tabrakan konstan dengan molekul-molekul ini, sejumlah besar elektron atau holes (lubang) bebas diproduksi. Sejumlah besar elektron bebas ini menahan arus berlebih di dioda.
Setiap kali tegangan balik diterapkan pada dioda, maka itu terus meningkat. Di beberapa ujung, avalanche breakdown dan persimpangan (junction) breakdown terjadi. Pada titik ini, sedikit peningkatan tegangan akan dengan cepat meningkatkan arus listrik.
Peningkatan arus yang tidak terduga ini dapat menghancurkan dioda junction biasa. Meskipun demikian, dioda avalanche mungkin tidak rusak karena mereka dirancang dengan hati-hati agar berfungsi di wilayah avalanche.
Fungsi utama dioda adalah untuk mengalirkan arus listrik hanya dalam satu arah. Aplikasi dioda termasuk Sakelar, Pengatur tegangan, Osilator, Penyearah, pengaduk sinyal, dll. Ada berbagai Jenis dioda yang tersedia di pasaran seperti dioda Zener, dioda Avalanche, dioda LED, dioda Laser, dioda Schottky, dll.
Artikel ini membahas tentang informasi singkat tentang konstruksi dan cara kerja dioda avalanche. Dioda Avalanche adalah salah satu jenis dioda yang dirancang untuk mengalami avalanche breakdown pada tegangan bias balik tertentu. Persimpangan dioda terutama dirancang untuk menghentikan konsentrasi arus sehingga dioda aman oleh gangguan.
Apa itu Dioda Avalanche?
Dioda avalanche adalah salah satu jenis perangkat semikonduktor yang dirancang khusus untuk bekerja di wilayah kerusakan terbalik (breakdown reverse). Dioda ini digunakan sebagai katup pelepas yang digunakan untuk mengontrol tekanan sistem untuk menjaga sistem listrik dari tegangan berlebih.Simbol dioda ini sama dengan dioda Zener. Dioda avalanche terdiri dari dua terminal yaitu anoda dan katoda. Simbol dioda avalanche sama dengan dioda normal tetapi dengan tepi belok dari bar vertikal yang ditunjukkan pada gambar berikut.
Konstruksi Dioda Avalanche
Secara umum, dioda avalanche dibuat dari silikon atau bahan semikonduktor lainnya. Konstruksi dioda ini mirip dengan dioda Zener, kecuali level doping dalam dioda ini berubah dari dioda Zener.Dioda ini sangat diolah. Dengan demikian, lebar daerah penipisan di dioda ini sangat kecil. Karena wilayah ini, kerusakan terbalik terjadi pada tegangan lebih rendah di dioda ini.
Di sisi lain, dioda avalanche didoping ringan. Jadi, lebar lapisan penipisan dioda avalanche sangat besar dievaluasi ke dioda Zener. Karena daerah penipisan yang besar ini, kerusakan terbalik terjadi pada tegangan yang lebih tinggi di dioda. Tegangan kerusakan dioda ini dengan hati-hati terletak dengan mengendalikan tingkat doping dalam pembuatan.
Prinsip Kerja Dioda Avalanche
Fungsi utama dioda normal adalah untuk memungkinkan arus listrik hanya dalam satu arah, yaitu arah maju. Sedangkan, dioda avalanche memungkinkan arus di kedua arah. Tetapi, dioda ini dirancang khusus untuk bekerja dalam kondisi bias balik ketika tegangan melampaui tegangan tembus dalam kondisi bias terbalik. Tegangan di mana arus listrik meningkat secara tak terduga disebut tegangan breakdown.Ketika tegangan dalam kondisi bias balik diterapkan pada dioda ini maka itu melebihi tegangan breakdown, persimpangan breakdown akan terjadi. Rincian persimpangan ini dinamai sebagai avalanche breakdown. Setiap kali tegangan bias maju diterapkan pada dioda ini, maka mulai bekerja seperti dioda PN-junction biasa dengan mengizinkan arus listrik melaluinya.
Ketika tegangan bias terbalik diterapkan pada dioda avalanche, maka pembawa muatan mayoritas di semikonduktor tipe-P dan tipe-N dipindahkan dari PN-junction. Akibatnya, lebar wilayah penipisan bertambah. Jadi, pembawa mayoritas tidak akan membiarkan arus listrik. Padahal, pembawa muatan minoritas mengetahui gaya tolak dari tegangan eksterior.
Akibatnya, aliran pembawa muatan minoritas dari tipe-P ke tipe-N & tipe-N ke tipe-P dengan menggerakkan arus listrik. Padahal, arus digerakkan oleh pembawa muatan minoritas sangat sedikit. Arus kecil yang dilewati oleh pembawa muatan minoritas disebut sebagai arus bocor terbalik.
Jika tegangan balik bias diterapkan untuk ini, lebih lanjut dioda meningkat, pembawa muatan minoritas akan mendapatkan sejumlah besar energi dan bergerak lebih cepat ke kecepatan yang lebih baik.
Elektron yang bergerak bebas dengan kecepatan tinggi akan menabrak atom kemudian mentransfer energi ke elektron valensi. Elektron valensi yang mendapatkan energi yang cukup dari elektron cepat akan dipisahkan dari atom induknya dan berubah menjadi elektron bebas. Sekali lagi, elektron ini dipercepat.
Ketika elektron bebas ini bertabrakan dengan atom lain, mereka menghasilkan lebih banyak elektron. Karena tabrakan konstan dengan molekul-molekul ini, sejumlah besar elektron atau holes (lubang) bebas diproduksi. Sejumlah besar elektron bebas ini menahan arus berlebih di dioda.
Setiap kali tegangan balik diterapkan pada dioda, maka itu terus meningkat. Di beberapa ujung, avalanche breakdown dan persimpangan (junction) breakdown terjadi. Pada titik ini, sedikit peningkatan tegangan akan dengan cepat meningkatkan arus listrik.
Peningkatan arus yang tidak terduga ini dapat menghancurkan dioda junction biasa. Meskipun demikian, dioda avalanche mungkin tidak rusak karena mereka dirancang dengan hati-hati agar berfungsi di wilayah avalanche.
Tegangan Breakdown Dioda
Tegangan breakdown dioda avalanche tergantung pada kepadatan doping. Meningkatnya densitas doping akan mengurangi tegangan kerusakan dioda.Aplikasi Dioda Avalanche
Aplikasi dioda avalanche mencakup hal-hal berikut.- Dioda avalanche digunakan untuk melindungi rangkaian. Ketika tegangan bias balik mulai meningkat, dioda dengan sengaja memulai efek avalanche pada tegangan tetap.
- Ini membuat dioda untuk mulai melakukan arus tanpa melukai dirinya sendiri, dan mengalihkan daya ekstrim dari rangkaian listrik ke terminal ground.
- Desainer menggunakan lebih banyak dioda untuk melindungi rangkaian dari tegangan yang tidak diinginkan.
- Dioda ini digunakan sebagai generator white noise.
- Dioda avalanche menghasilkan noise RF, mereka umumnya digunakan sebagai sumber noise di radio gear. Misalnya, mereka sering digunakan sebagai sumber frekuensi radio untuk jembatan antena penganalisa. Dioda avalanche digunakan untuk menghasilkan frekuensi gelombang mikro.