Dasar-Dasar Semikonduktor

Download Disini : http://www.ziddu.com/download/12957395/Dasar.doc.html

Jika Resistor merupakan komponen pasif yang paling mendasar dalam sirkuit listrik atau elektronik, maka sinyal dioda dapat digolongkan sebagai komponen yang paling dasar "Aktif". Ini adalah perangkat elektronik yang sangat sederhana non-linear yang hanya akan memungkinkan arus mengalir melalui itu hanya pada satu arah, bertindak lebih seperti katup listrik salah satu cara. Tapi, sebelum kita melihat bagaimana dioda sinyal pekerjaan pertama-tama kita perlu memahami konstruksi dasar dan konsep.
Dioda terbuat dari satu bagian bahan semikonduktor yang memiliki positif "P-daerah" di satu ujung dan negatif "N-daerah" pada yang lain, dan memiliki tahanan di suatu tempat antara yang dari konduktor dan isolator. Tetapi, apa itu "Semikonduktor" materi, terlebih dahulu? Mari kita lihat apa yang membuat sesuatu yang baik konduktor atau Insulator.
Tahanan
Perlawanan listrik komponen listrik atau elektronik atau perangkat secara umum didefinisikan sebagai rasio perbedaan tegangan di atasnya dengan lancar mengalir melalui itu, kepala sekolah dasar Hukum Ohm's. Masalah dengan menggunakan perlawanan sebagai pengukuran adalah bahwa hal itu sangat tergantung pada ukuran fisik material yang sedang diukur serta keluar materi yang dibuat. Sebagai contoh, Jika kita adalah untuk meningkatkan panjang bahan (membuat lebih lama) resistensi perusahaan juga akan meningkat. Demikian juga, jika kami meningkatkan diameter (sehingga lebih gemuk) ketahanan kemudian akan menurun. Jadi kami ingin dapat mendefinisikan materi sedemikian rupa untuk menunjukkan kemampuannya untuk baik melakukan atau menentang aliran arus listrik melalui tidak peduli apa ukuran atau bentuk kebetulan. Kuantitas yang digunakan untuk menunjukkan ini resistansi disebut Tahanan dan diberi simbol Yunani ρ, (Rho). Tahanan diukur dalam Ohm-meter, (Ω-m).
Jika resistivitas berbagai bahan dibandingkan, mereka dapat digolongkan menjadi tiga kelompok utama, Konduktor, Isolator dan-semi konduktor seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Tabel resistivitas

Konduktor
Dari atas kita sekarang tahu bahwa Konduktor adalah bahan yang memiliki nilai rendah resistivitas memungkinkan mereka untuk dengan mudah lulus banyak listrik ke sana yang saat ini karena elektron bebas mengambang tentang dalam struktur atom dasar mereka. Ketika potensi tegangan positif diterapkan untuk materi ini "elektron bebas" meninggalkan atom induknya dan perjalanan bersama-sama melalui bahan pembentuk elektron atau aliran arus. Contoh konduktor yang baik umumnya logam seperti tembaga, aluminium, perak atau logam non seperti Karbon karena bahan tersebut memiliki elektron sangat sedikit di luar mereka "Valence Shell" atau cincin, sehingga mereka menjadi mudah terlempar dari orbit atom. Hal ini memungkinkan mereka untuk mengalir bebas melalui materi sampai mereka bergabung dengan atom lain, menghasilkan sebuah "Efek Domino" melalui bahan sehingga menciptakan arus listrik.
Secara umum, kebanyakan logam konduktor listrik yang baik, karena mereka memiliki nilai resistansi yang sangat kecil, biasanya di wilayah mikro-ohm per meter dengan resistivitas dari konduktor meningkat dengan suhu karena logam juga umumnya baik konduktor panas.

Insulator
Insulator di sisi lain adalah berlawanan dengan konduktor. Mereka adalah terbuat dari bahan, umumnya non-logam, yang memiliki sangat sedikit atau tidak ada "elektron bebas" mengambang tentang dalam struktur dasar atom mereka karena elektron di kulit valensi terluar sangat tertarik dengan inti bagian dalam bermuatan positif. Jadi jika tegangan potensial diterapkan pada bahan tidak ada arus akan mengalir karena tidak ada elektron untuk bergerak dan yang memberikan materi ini sifat mereka isolasi. Insulator juga memiliki daya tahan yang sangat tinggi, jutaan ohm per meter, dan umumnya tidak terpengaruh oleh perubahan temperatur normal (meskipun pada kayu suhu yang sangat tinggi menjadi arang dan perubahan dari sebuah insulator konduktor). Contoh insulator yang baik adalah marmer, kuarsa leburan, pvc plastik, karet dll
Insulator memainkan peran yang sangat penting dalam sirkuit listrik dan elektronik, karena tanpa mereka sirkuit listrik pendek akan bersama-sama dan tidak bekerja. Sebagai contoh, isolator terbuat dari kaca atau porselin digunakan untuk bahan isolasi dan mendukung kabel transmisi overhead sedangkan epoxy-kaca bahan resin yang digunakan untuk membuat papan sirkuit tercetak, PCB dll

Semi-konduktor
Semi-konduktor bahan-bahan seperti Silicon dan Germanium, memiliki sifat listrik suatu tempat di tengah, antara mereka dari "Konduktor" dan "Insulator". Mereka tidak konduktor baik atau isolator yang baik (maka nama mereka semi-konduktor). Mereka memiliki sangat sedikit "elektron biaya" karena atom mereka erat dikelompokkan bersama dalam suatu pola kristal disebut "Crystal Lattice". Namun, kemampuan mereka untuk menghantarkan listrik bisa sangat ditingkatkan dengan menambahkan tertentu "Kotoran" untuk struktur kristal dengan demikian, menghasilkan elektron bebas lebih dari lubang atau sebaliknya. Dengan mengontrol jumlah kotoran ditambahkan ke bahan semikonduktor adalah mungkin untuk mengendalikan konduktivitasnya. Proses penambahan atom pengotor untuk atom semikonduktor (urutan 1 atom pengotor per 10 juta (atau lebih) atom semikonduktor) disebut Doping.
Bahan semikonduktor yang paling umum digunakan adalah Silikon. Ia memiliki empat elektron valensi di kulit terluarnya yang paling yang saham dengan atom yang berdekatan dalam membentuk ikatan kovalen. Struktur ikatan antara dua atom silikon, sehingga setiap saham atom satu elektron dengan tetangga membuat ikatan sangat stabil. Karena ada elektron bebas yang tersedia sangat sedikit untuk berpindah dari satu tempat ke tempat menghasilkan kristal arus listrik, silikon murni (atau germanium) karenanya isolator baik, atau pada resistor paling tidak nilai yang sangat tinggi. atom Silicon disusun dalam pola simetris yang pasti membuat mereka suatu struktur kristal padat. Sebuah kristal silikon murni (silikon dioksida atau kaca) umumnya dikatakan kristal intrinsik.





Semikonduktor tipe N.
Agar kristal silikon kita untuk menghantarkan listrik, kita perlu memperkenalkan atom pengotor seperti Arsen, Antimon atau Fosfor ke dalam struktur kristal. Atom ini memiliki lima elektron terluar pada obligasi terluar mereka co-valent untuk berbagi dengan atom lain dan biasanya disebut "Pentavalent" kotoran. Hal ini memungkinkan empat dari lima elektron untuk mengikat atom silikon tetangganya meninggalkan satu "elektron bebas" untuk bergerak ketika tegangan listrik diterapkan (aliran elektron). Karena setiap atom pengotor "mendonorkan" satu elektron, atom pentavalent secara umum dikenal sebagai "Donor". Antimony (Sb simbol) sering digunakan sebagai aditif pentavalent karena memiliki 51 elektron yang diatur dalam 5 kerang di sekitar inti. Bahan semikonduktor yang dihasilkan memiliki kelebihan elektron pembawa arus, masing-masing dengan muatan negatif, dan karena itu disebut sebagai "N-type" material dengan elektron disebut "Mayoritas Carrier" dan lubang yang dihasilkan "Minoritas Carriers".


Semikonduktor Tipe P
Jika kita pergi ke arah lain, dan memperkenalkan sebuah "trivalen" (3-elektron) kotoran ke dalam struktur kristal, seperti aluminium, Boron atau Indium, hanya tiga elektron valensi tersedia di ikatan kovalen terluar berarti bahwa ikatan keempat tidak dapat terbentuk. Oleh karena itu, koneksi yang lengkap tidak mungkin, memberikan bahan semikonduktor yang berlimpah pembawa bermuatan positif dikenal sebagai "lubang" dalam struktur kristal. Seperti ada lubang elektron bebas sebelah tertarik untuk itu dan akan mencoba untuk pindah ke lubang untuk mengisinya. Namun, elektron mengisi lubang daun lain lubang belakangnya ketika bergerak. Hal ini pada gilirannya menarik elektron lain yang pada gilirannya menciptakan lubang lain di belakang, dan sebagainya memberikan kesan bahwa lubang bergerak sebagai muatan positif melalui struktur kristal (aliran arus konvensional). Karena setiap atom pengotor menghasilkan sebuah lubang, kotoran trivalen umumnya dikenal sebagai "Akseptor" karena mereka terus-menerus "menerima" elektron tambahan. Boron (simbol B) sering digunakan sebagai aditif trivalen karena hanya memiliki 5 elektron disusun dalam 3 kerang di sekitar inti. Penambahan Boron menyebabkan konduksi terutama terdiri dari pembawa muatan hasil positif dalam bahan "P-type" dan lubang positif disebut "Mayoritas Operator" sedangkan elektron bebas disebut "Hak Carriers".

N-type (mis. tambahkan Antimony)
Ini adalah bahan yang memiliki atom pengotor Pentavalent (Donor) ditambahkan dan dilakukan oleh gerakan "elektron" dan disebut, Semikonduktor tipe N.
Dalam jenis bahan adalah:
• 1. Para Donatur bermuatan positif.
• 2. Ada sejumlah besar elektron bebas.
• 3. Sejumlah kecil lubang dalam kaitannya dengan jumlah elektron bebas.
• 4. Doping memberikan:
o bermuatan positif donor.
o bermuatan negatif elektron bebas.
• 5. Pasokan energi memberikan:
o bermuatan negatif elektron bebas.
o bermuatan positif lubang.
P-type (mis. tambahkan Boron)
Ini adalah bahan yang memiliki atom pengotor trivalen (Akseptor) ditambahkan dan dilakukan oleh gerakan "lubang" dan disebut, Semikonduktor P-tipe.
Dalam jenis bahan adalah:
• 1. Para Akseptor bermuatan negatif.
• 2. Ada sejumlah besar lubang.
• 3. Sejumlah kecil elektron bebas dalam kaitannya dengan jumlah lubang.
• 4. Doping memberikan:
o bermuatan negatif akseptor.
o bermuatan positif lubang.
• 5. Pasokan energi memberikan:
o bermuatan positif lubang.
o bermuatan negatif elektron bebas.
dan kedua P dan N-jenis secara keseluruhan, adalah elektrik netral.
PN-junction
Dalam tutorial sebelumnya kita melihat bagaimana membuat bahan Semikonduktor tipe N oleh doping dengan Antimonium dan juga cara membuat bahan semikonduktor P-type dengan doping yang dengan Boron. Ini semua baik dan bagus, tetapi bahan semikonduktor N dan P-tipe melakukannya dengan sangat sedikit pada mereka sendiri karena mereka netral, tapi ketika kita bergabung (atau sekering) bersama kedua bahan mereka berperilaku dengan cara yang sangat berbeda menghasilkan apa yang umumnya dikenal sebagai Junction PN.
Ketika bahan semikonduktor N dan P-tipe pertama membawa bersama beberapa elektron bebas bergerak melintasi persimpangan untuk mengisi lubang dalam bahan P-jenis memproduksi ion negatif, tetapi karena elektron telah bergerak mereka tinggalkan ion positif pada negatif N-sisi dan lubang bergerak melintasi persimpangan ke arah yang berlawanan ke wilayah di mana terdapat sejumlah besar elektron bebas. Gerakan elektron dan lubang di persimpangan dikenal sebagai difusi. Proses ini berlanjut sampai jumlah elektron yang telah menyeberangi persimpangan memiliki muatan listrik cukup besar untuk mengusir atau mencegah operator lebih mulai persimpangan persimpangan. Akhirnya keadaan kesetimbangan (elektrik situasi netral) akan terjadi menghasilkan "Potensi Barrier" zona sekitar area persimpangan sebagai atom donor mengusir lubang dan atom akseptor menolak elektron. Karena tidak ada biaya operator gratis dapat beristirahat dalam posisi di mana ada penghalang potensial karena itu "habis" dari operator seluler yang bebas, dan ini daerah sekitar persimpangan sekarang disebut Layer Deplesi.

PN - persimpangan
Sebagai bahan tipe N telah kehilangan elektron dan P-jenis telah kehilangan lubang, bahan tipe N telah menjadi positif sehubungan dengan tipe-P. Tegangan eksternal yang diperlukan untuk mengatasi potensi hambatan yang sekarang ada dan memungkinkan elektron untuk bergerak bebas melintasi persimpangan sangat tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang digunakan dan suhu aktual, dan untuk Silicon ini adalah sekitar 0,6-0,7 volt dan untuk Germanium ini adalah tentang 0,3-0,35 volt. Penghalang potensial ini selalu akan ada bahkan jika perangkat tidak terhubung ke sumber daya eksternal.
Signifikansi hal ini built-in potensial adalah bahwa ia menentang kedua aliran lubang dan elektron di persimpangan dan mengapa disebut penghalang potensial. Dalam prakteknya, sebuah PN-junction terbentuk dalam kristal tunggal material daripada hanya sekedar bergabung atau menggabungkan bersama-sama dua lembar terpisah. kontak listrik juga melebur ke kedua sisi kristal untuk mengaktifkan sambungan listrik harus dibuat untuk sebuah sirkuit eksternal.
Kemudian perangkat yang dihasilkan yang telah dibuat disebut PN-junction atau Rectifier Diode Diode.
The Junction Dioda
Efeknya dijelaskan dalam tutorial sebelumnya tercapai tanpa potensi tegangan eksternal yang diterapkan pada junction-PN sebenarnya. Namun, jika kami harus membuat sambungan listrik di ujung kedua tipe-N dan bahan P-jenis dan kemudian menghubungkan mereka ke sebuah baterai dalam arah yang tepat, penipisan lapisan di sekitar persimpangan tersebut dapat bertambah atau berkurang sehingga meningkatkan atau mengurangi resistansi efektif dari persimpangan itu sendiri. Perilaku sambungan-PN berkaitan dengan ukuran penghalang potensial menghasilkan perangkat melakukan asimetris, lebih dikenal sebagai Dioda Junction.


Simbol Dasar dan Karakteristik Diode IV statis.



Tetapi sebelum kita dapat menggunakan PN-junction sebagai perangkat praktis atau sebagai perangkat perbaikan kita perlu pertama persimpangan "Bias", yaitu menghubungkan potensi tegangan di atasnya. Pada sumbu tegangan di atas "Reverse Bias" mengacu pada potensi tegangan eksternal yang meningkatkan penghalang potensial. Tegangan eksternal yang mengurangi potensi penghalang dikatakan bertindak dalam arah "Bias Teruskan".
Ada 3 kemungkinan "biasing" kondisi untuk Dioda Junction standar dan ini adalah:
• 1. Zero Bias - No potensial tegangan eksternal adalah menerapkan untuk sambungan-PN.
•
2. Reverse Bias - Potensi tegangan dihubungkan negatif, (-ve) dengan materi P-jenis dan
positif, (ve) untuk bahan tipe N di dioda yang memiliki efek Meningkatkan
PN-junction lebar.
•
3. Forward Bias - Potensi tegangan dihubungkan positif, (ve) dengan materi P-jenis dan
negatif, (-ve) untuk bahan tipe N di dioda yang memiliki efek Mengurangi
PN-junction lebar.


Zero Bias.
Ketika dioda tersambung dalam kondisi Bias Zero, tidak ada energi potensial eksternal diterapkan pada junction-PN. Namun jika terminal dioda adalah korsleting bersama-sama, beberapa lubang (pembawa mayoritas) dalam material tipe P dengan energi yang cukup untuk mengatasi penghalang potensial akan bergerak melintasi persimpangan terhadap potensi ini penghalang. Ini dikenal sebagai "Maju Lancar" dan direferensikan sebagai JIKA
Demikian juga, lubang yang dihasilkan dalam material tipe N (carrier minoritas), menemukan situasi ini menguntungkan dan bergerak melintasi persimpangan dalam arah yang berlawanan. Ini dikenal sebagai "Reverse Lancar" dan direferensikan sebagai IR, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Zero bias Dioda.


Sebuah "Equilibrium" atau keseimbangan akan dibentuk ketika dua arus adalah sama dan keduanya bergerak dalam arah berlawanan, sehingga hasil bersih adalah nol arus yang mengalir dalam rangkaian. Ketika ini terjadi persimpangan dikatakan dalam keadaan "Dynamic Equilibrium".
Keadaan kesetimbangan dapat dibagi dengan menaikkan suhu PN junction-menyebabkan peningkatan generasi pembawa minoritas, sehingga mengakibatkan peningkatan kebocoran arus.

Bias Terbalik.
Ketika dioda tersambung dalam kondisi Bias Reverse, sebuah tegangan positif diterapkan untuk material N-jenis dan tegangan negatif diterapkan pada materi P-tipe. Tegangan positif diterapkan pada bahan tipe N menarik elektron ke arah elektroda positif dan jauh dari persimpangan, sementara lubang-lubang di ujung P-type juga tertarik jauh dari persimpangan menuju elektrode negatif. Hasil akhirnya adalah bahwa penipisan lapisan tumbuh lebih luas karena kurangnya elektron dan lubang dan menyajikan jalan impedansi tinggi, hampir isolator. Hasilnya adalah bahwa potensi tinggi penghalang dibuat sehingga mencegah arus dari mengalir melalui bahan semikonduktor.


Kondisi ini merupakan arah resistensi yang tinggi dari pertigaan PN dan praktis nol arus mengalir melalui dioda dengan peningkatan tegangan bias. Namun, kebocoran arus sangat kecil tidak mengalir melalui sambungan yang dapat diukur dalam microamperes, (μA). Satu titik akhir, jika tegangan bias reverse Vr diterapkan pada persimpangan ditingkatkan ke nilai yang cukup cukup tinggi, maka akan menyebabkan PN-junction panas dan gagal karena efek avalanche di sekitar persimpangan. Hal ini dapat menyebabkan dioda menjadi korsleting dan akan mengakibatkan sirkuit arus maksimum mengalir, Hukum Ohm dan ini ditunjukkan dalam karakteristik kurva terbalik di bawah ini.

Karakteristik Reverse Curve untuk sebuah Diode

Hal ini menyebabkan lapisan deplesi menjadi sangat tipis dan sempit dan yang sekarang merupakan jalur impedansi rendah sehingga menghasilkan penghalang potensi yang sangat kecil dan memungkinkan arus tinggi mengalir. Titik di mana ini terjadi diwakili pada kurva karakteristik IV statis di atas sebagai titik "lutut".

Forward Bias Junction Dioda menunjukkan Penurunan Layer Deplesi.

Kondisi ini merupakan arah resistansi rendah dalam PN junction-memungkinkan arus yang sangat besar untuk mengalir melalui dioda dengan hanya peningkatan kecil pada tegangan bias. Perbedaan potensial yang sebenarnya di persimpangan atau dioda dipertahankan konstan oleh aksi penipisan lapisan di sekitar 0.3v untuk Germanium dan sekitar 0.7v untuk dioda Silicon. Sejak dioda dapat melakukan "tak terbatas" lancar di atas titik ini lutut karena efektif menjadi korsleting, resistor digunakan dalam seri dengan perangkat untuk membatasi aliran saat ini. Melebihi maksimum spesifikasi maju saat ini menyebabkan perangkat untuk mengusir kekuasaan lebih besar dalam bentuk panas daripada itu dirancang untuk mengakibatkan kegagalan perangkat.
Ringkasan
• 1). Semikonduktor mengandung dua jenis biaya operator mobile, Lubang dan Elektron.
•
• 2). Lubang-lubang bermuatan positif sedangkan elektron bermuatan negatif.
•
• 3). semikonduktor A dapat diolah dengan kotoran donor seperti antimoni (doping N-type), sehingga berisi biaya mobile yang terutama elektron.
•
• 4). semikonduktor A dapat diolah dengan kotoran akseptor seperti Boron (doping P-type), sehingga berisi biaya mobile yang terutama lubang.
•
• 5). Ketika sebuah dioda Nol Bias ada sumber energi eksternal diterapkan dan Barrier Potensi alam yang dikembangkan di sebuah pertigaan PN yang berjarak sekitar 0.7v untuk dioda Silicon dan sekitar 0.3v untuk dioda Germanium.
•
• 6). Ketika dioda adalah Forward Bias PN-junction adalah "mengurangi" dan arus mengalir melalui dioda.
•
• 7). Ketika dioda adalah Reverse Bias PN-junction adalah "meningkat" dan nol saat mengalir, (hanya kebocoran yang sangat kecil saat ini).
The Power Diode
Pada tutorial sebelumnya kita melihat bahwa dioda hanya akan melakukan arus dalam satu arah (dari Anoda ke Katoda) tetapi tidak pada arah sebaliknya bertindak sedikit seperti katup satu arah. Sebuah aplikasi secara luas digunakan fitur ini dalam konversi tegangan bolak balik (AC) menjadi tegangan searah (DC), dengan kata lain, Perbaikan, terutama digunakan dalam aplikasi catu daya. dioda sinyal kecil dapat digunakan sebagai rectifier dalam daya rendah, rectifier saat ini rendah atau aplikasi tetapi arus yang lebih besar dan tegangan yang lebih tinggi terlibat PN-junction dari suatu dioda sinyal akan mencair sehingga lebih besar Dioda Power digunakan sebagai gantinya.
Power Dioda memiliki jauh lebih besar PN-junction menghasilkan kemampuan ke depan yang tinggi saat ini, biasanya hingga beberapa ratus amps. Karena listrik terdapat dioda PN junction-besar, tidak cocok untuk aplikasi frekuensi tinggi tetapi frekuensi tinggi khusus dan mahal, dioda arus tinggi yang tersedia. dioda Power dirancang untuk memiliki maju "ON" perlawanan dari fraksi ohm sewaktu membalikkan mereka memblokir resistance pada kisaran megaohms. Mereka terutama digunakan dalam konversi daya, seperti pasokan listrik, rectifier dan inverter. Beberapa dioda nilai yang lebih besar yang dirancang untuk menjadi "pejantan mount" ke heatsink mengurangi tahan panas mereka untuk antara 0,1 sampai 1oC/Watt.
Power dioda dapat digunakan secara individu atau dihubungkan bersama untuk menghasilkan berbagai sirkuit penyearah seperti "Half-Wave", "Full-Wave" atau sebagai "Bridge Rectifier". Dioda daya yang paling sering digunakan individu untuk aplikasi elektronik dasar adalah tujuan 1N400X umum Seri Kaca dipasivasi dioda tipe perbaikan dengan peringkat standar maju saat ini dari 1amp dan sebaliknya peringkat tegangan dari 50V (1N4001) sampai dengan 1000v (1N4007) dengan 1N4007GP kecil yang yang paling populer.
Half-gelombang Rektifikasi
penyearah adalah sirkuit yang mengubah Alternating Current (AC) menjadi bentuk Lancar Langsung (DC) dan paling sederhana dari semua rangkaian rectifier adalah bahwa dari Half-Wave Rectifier. Sebuah rangkaian penyearah setengah gelombang menggunakan hanya satu setengah gelombang sinus dari masing-masing lengkap atau siklus pasokan AC dalam rangka untuk mengubah ke suplai DC. Maka jenis rangkaian disebut "setengah-gelombang" penyearah karena hanya melewati setengah dari sinyal listrik AC yang masuk seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Circuit Rectifier setengah gelombang

Pada setiap siklus "positif" setengah dari gelombang sinus AC, dioda adalah Forward Bias (Anoda positif sehubungan dengan katoda) dan arus yang mengalir melewatinya. Karena beban DC adalah resistif (resistor R), arus mengalir pada resistor beban karena itu sebanding dengan tegangan (Hukum Ohm), dan tegangan di resistor beban sama dengan tegangan suplai, Vs (minus Vf ), yaitu "DC" tegangan beban adalah sinusoidal untuk setengah siklus pertama saja. Kemudian Vout = Vs.
Pada setiap siklus "negatif" setengah dari gelombang sinus AC, dioda adalah Reverse Bias (Anoda adalah negatif sehubungan dengan katoda) dan No arus melewatinya. Oleh karena itu, dalam setengah siklus negatif dari pasokan, tidak ada arus di resistor beban sebagai tidak ada tegangan muncul di atasnya. Kemudian Vout = 0.
Arus di sisi DC arus rangkaian pada satu arah hanya membuat sirkuit Searah dan nilai tegangan VDC DC di resistor beban dihitung sebagai berikut.


Dimana Vmax adalah nilai tegangan maksimum dari pasokan AC, dan VS adalah rms nilai pasokan.
Contoh No1.

Hitung arus (IDC) yang mengalir melalui sebuah resistor 100Ω terhubung ke fase setengah gelombang penyearah 240 Volt tunggal seperti yang ditunjukkan di atas, dan juga daya yang dikonsumsi oleh beban.
Sebagai tegangan di resistor beban hanya hadir selama setengah siklus positif, tegangan yang dihasilkan adalah "ON" dan "OFF" selama setiap siklus menghasilkan nilai rata-rata DC rendah. Variasi pada gelombang diperbaiki disebut "Ripple" dan merupakan fitur yang tidak diinginkan. Riak DC yang dihasilkan memiliki frekuensi yang sama dengan frekuensi suplai AC. Sangat sering ketika perbaikan tegangan bolak kita ingin menghasilkan "mantap" tegangan langsung bebas dari segala variasi tegangan atau riak. Salah satu cara untuk melakukan ini adalah untuk menghubungkan Capacitor melintasi terminal tegangan output secara paralel dengan beban resistor seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Jenis kapasitor ini dikenal umum sebagai "Waduk" atau Smoothing Capacitor.
Sebagai tegangan di resistor beban hanya hadir selama setengah siklus positif, tegangan yang dihasilkan adalah "ON" dan "OFF" selama setiap siklus menghasilkan nilai rata-rata DC rendah. Variasi pada gelombang diperbaiki disebut "Ripple" dan merupakan fitur yang tidak diinginkan. Riak DC yang dihasilkan memiliki frekuensi yang sama dengan frekuensi suplai AC. Sangat sering ketika perbaikan tegangan bolak kita ingin menghasilkan "mantap" tegangan langsung bebas dari segala variasi tegangan atau riak. Salah satu cara untuk melakukan ini adalah untuk menghubungkan Capacitor melintasi terminal tegangan output secara paralel dengan beban resistor seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Jenis kapasitor ini dikenal umum sebagai "Waduk" atau Smoothing Capacitor.


Penyearah gelombang setengah dengan Smoothing Capacitor
Bila pembetulan digunakan untuk memberikan catu daya langsung dari sumber tegangan bolak, jumlah riak dapat dikurangi dengan menggunakan kapasitor nilai yang lebih besar tetapi ada batasan baik pada biaya dan ukuran. Untuk nilai kapasitor yang diberikan, sebuah beban yang lebih besar saat ini (lebih kecil beban resistor) akan discharge kapasitor lebih cepat (RC Sisa konstan) sehingga meningkatkan riak yang diperoleh. Kemudian untuk fase tunggal, rangkaian penyearah setengah gelombang itu sangat tidak praktis untuk mencoba dan mengurangi tegangan riak oleh kapasitor smoothing saja sehingga lebih praktis untuk menggunakan "Perbaikan Kendali-gelombang" bukan seperti yang dibahas di tutorial berikutnya.

Gelombang-Penuh Rectifier

Dalam Power sebelumnya Dioda tutorial ini kita membahas cara-cara mengurangi atau variasi tegangan riak pada tegangan DC langsung dengan menghubungkan kapasitor di tahanan beban. Meskipun metode ini mungkin tidak cocok untuk aplikasi daya rendah itu tidak cocok untuk aplikasi yang membutuhkan "mantap dan halus" tegangan suplai DC. Salah satu metode untuk memperbaiki ini adalah dengan menggunakan setiap setengah siklus tegangan input bukannya setiap siklus-setengah lainnya. Sirkuit yang memungkinkan kita untuk melakukan hal ini disebut gelombang-Full Rectifier.
Dalam rangkaian penyearah gelombang penuh dua dioda yang sekarang digunakan, bersama dengan gulungan sekunder transformator yang dibagi sama menjadi dua dan memiliki pusat umum disadap sambungan, (C). Sekarang setiap dioda melakukan pada gilirannya ketika terminal Anoda yang positif sehubungan dengan titik C pusat seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Kendali-gelombang Circuit Rectifier

Circuit Rectifier gelombang penuh

Kapasitor mengubah perataan gelombang-penuh berdesir keluaran penyearah menjadi tegangan output DC halus. Dua parameter penting untuk dipertimbangkan saat memilih yang cocok kapasitor adalah Kerjanya Tegangan, yang harus lebih tinggi dari nilai output tanpa beban dari rectifier serta Nilai Kapasitansi, yang menentukan jumlah riak yang akan muncul ditumpangkan di atas DC tegangan. Terlalu rendah nilai dan kapasitor memiliki pengaruh yang kecil. Sebagai aturan umum, kami mencari untuk memiliki tegangan riak kurang dari 100mV puncak ke puncak.
Keuntungan utama dari penyearah jembatan gelombang penuh adalah bahwa ia memiliki nilai AC riak kecil untuk beban yang diberikan dan reservoir yang lebih kecil atau smoothing kapasitor dari sebuah penyearah setengah gelombang setara. Oleh karena itu, frekuensi dasar dari tegangan riak adalah dua kali dari frekuensi AC suplai (100Hz) dimana untuk penyearah setengah gelombang itu adalah persis sama dengan frekuensi penawaran (50Hz). Jumlah tegangan riak yang ditumpangkan di atas tegangan suplai DC oleh dioda dapat hampir dihilangkan dengan menambahkan banyak peningkatan π-filter (pi-filter) ke terminal output dari penyearah jembatan. Jenis low-pass filter terdiri dari dua kapasitor smoothing, biasanya nilai yang sama dan tersedak atau induktansi melintasi mereka untuk memperkenalkan jalan impedansi tinggi untuk komponen riak bergantian. Alternatif lain lebih praktis dan murah adalah dengan menggunakan regulator tegangan 3-terminal IC, seperti LM7805 yang dapat mengurangi riak dengan lebih dari 70dB (Datasheet) sambil memberikan lebih dari 1amp output saat ini.

Light Emitting Dioda
Light Emitting Dioda atau, LED merupakan salah satu yang paling banyak digunakan dari semua jenis dioda yang tersedia. Mereka adalah jenis yang paling terlihat dari dioda, yang memancarkan bandwidth yang cukup sempit baik berwarna terang terlihat, cahaya jenis terlihat infra-merah atau laser saat ke depan arus dilewatkan melalui mereka. Sebuah "Light Emitting Diode" atau LED seperti yang lebih sering disebut, adalah pada dasarnya hanya jenis khusus dioda PN-junction, terbuat dari lapisan yang sangat tipis bahan semikonduktor yang cukup banyak doped. Ketika dioda adalah Forward Bias, elektron dari band konduksi semikonduktor menggabungkan dengan lubang dari pita valensi, melepaskan energi yang cukup untuk menghasilkan foton cahaya. Karena itu lapisan tipis nomor yang masuk akal dari foton bisa meninggalkan persimpangan dan memancarkan pergi menghasilkan output berwarna terang.
Berbeda dengan dioda biasa yang dibuat untuk pembetulan deteksi atau kekuasaan, dan yang umumnya terbuat dari Germanium atau bahan baik Silicon semikonduktor, Light Emitting Dioda terbuat dari bahan semikonduktor jenis senyawa seperti arsenat Gallium (GaAs), Galium fosfida (GaP), Galium arsenide fosfida (GaAsP), Silicon Carbide (SiC) atau Indium Gallium Nitrida (GaInN). Pilihan yang tepat dari bahan semikonduktor yang digunakan akan menentukan panjang gelombang keseluruhan emisi foton cahaya dan sehingga warna yang dihasilkan dari cahaya yang dipancarkan, seperti dalam kasus cahaya tampak berwarna LED, (RED, AMBER, HIJAU dll) Karakteristik LED Khas
Semikonduktor
Bahan VF Warna Panjang gelombang @ 20mA
Gaas Infra-Red 1.2v 850-940nm
GaAsP Red 1.8V 630-660nm
GaAsP 2.0v Amber 605-620nm
GaAsP: N 2.2V Kuning 585-595nm
GaP Green 3.5V 550-570nm
SiC Blue 3.6V 430-505nm
GaInN 450nm Putih 4.0v


Dari tabel di atas kita dapat melihat bahwa dopan P-jenis utama yang digunakan dalam pembuatan Light Emitting Dioda adalah Gallium (Ga, nomor atom 31) dan dopan N-type utama yang digunakan adalah Arsen (As, nomor atom 31) memberikan menghasilkan Gallium arsenat (GaAs) struktur kristal, yang memiliki karakteristik pancaran sejumlah besar radiasi inframerah dari persimpangan bila maju arus mengalir melalui itu. Dengan juga menambahkan Fosfor (P, nomor atom 15), sebagai dopan ketiga keseluruhan panjang gelombang radiasi yang dipancarkan berkurang untuk memberikan lampu merah terlihat dengan mata manusia. perbaikan lebih lanjut dalam proses doping dari pertigaan PN telah menghasilkan berbagai warna yang tersedia dari merah, oranye dan kuning sampai kuning, dan LED biru baru-baru ini dikembangkan yang dicapai dengan menyuntikkan atom nitrogen ke dalam struktur kristal selama proses doping .
Light Emitting Dioda Karakteristik I-V.


Light Emitting Diode (LED) simbol Skema serta Karakteristik Kurva IV menunjukkan warna yang berbeda yang tersedia.
Sebelum Dioda cahaya dapat "memancarkan" segala bentuk cahaya perlu arus yang mengalir melalui itu, karena merupakan perangkat bergantung saat ini. Sebagai LED yang akan dihubungkan dalam kondisi bias maju di power supply itu harus Terbatas kini menggunakan resistor seri untuk melindunginya dari aliran arus yang berlebihan. Dari tabel di atas kita dapat melihat bahwa setiap LED memiliki maju sendiri jatuh tegangan sambungan-PN dan ini parameter yang ditentukan oleh bahan semikonduktor yang digunakan adalah drop tegangan maju dengan jumlah tertentu konduksi maju saat ini, biasanya untuk maju arus 20mA. Dalam kebanyakan kasus LED dioperasikan dari pasokan tegangan DC rendah, dengan sebuah resistor seri untuk membatasi arus maju ke nilai yang sesuai dari mengatakan 5mA untuk indikator LED sederhana untuk 30mA atau lebih di mana output cahaya kecerahan tinggi diperlukan.
Perlawanan LED Series.
RS resistor seri nilai dihitung dengan hanya menggunakan Hukum Ohm, mengetahui IF, diperlukan maju arus tegangan suplai VS dan drop tegangan ke depan diharapkan dari LED, VF pada tingkat saat ini seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
LED Circuit Seri Resistor

Contoh No1.
Sebuah LED berwarna kuning yang akan dihubungkan ke catu daya 5.0v stabil. Menggunakan sirkuit di atas menghitung resistor seri wajib membatasi maju saat ini untuk kurang dari 10mA.

Kita ingat dari tutorial Resistor, yang datang dalam nilai-nilai resistor pilihan standar. perhitungan kami menunjukkan untuk membatasi arus yang mengalir melalui LED untuk 10mA tepat, kita akan membutuhkan sebuah resistor 300Ω. Pada seri E12 resistor tidak ada resistor 300Ω jadi kita perlu memilih nilai tertinggi berikutnya, yang 330Ω. Sebuah re-cepat perhitungan menunjukkan nilai maju baru saat sekarang 9.1mA, dan ini ok.
Kecerahan LED tidak dapat dikontrol hanya dengan memvariasikan arus yang mengalir melewatinya. Membiarkan lebih lancar mengalir melalui LED akan membuat cahaya terang tetapi juga akan menyebabkan ia untuk mengusir panas lebih. LED dirancang untuk menghasilkan jumlah set lampu operasi dengan maju saat ini sekitar 10 sampai 20mA. Dalam situasi di mana penghematan energi merupakan hal penting, kurang lancar mungkin. Namun, mengurangi arus ke bawah mengatakan 5mA mungkin output cahaya redup yang banyak atau bahkan menghidupkan "OFF" LED sepenuhnya. Cara yang lebih baik untuk mengontrol kecerahan LED adalah dengan menggunakan proses kontrol yang dikenal sebagai "Pulse Width Modulation" atau PWM, di mana LED menyala "ON" dan "OFF" terus menerus di berbagai frekuensi tergantung pada intensitas cahaya yang diperlukan.
Ketika keluaran cahaya yang lebih tinggi diperlukan, suatu berdenyut saat ini dengan siklus yang cukup pendek ("ON-OFF" Rasio) memungkinkan arus dan karena itu cahaya output akan meningkat secara signifikan selama pulsa yang sebenarnya, sambil tetap menjaga tingkat LED saat ini rata-rata dan disipasi daya dalam batas-batasnya. Mata manusia mengisi celah antara "ON" dan pulsa "OFF" cahaya, menyediakan frekuensi pulsa cukup tinggi, sehingga muncul sebagai output cahaya kontinyu. Jadi pulsa pada frekuensi 100Hz atau lebih benar-benar terlihat lebih terang dengan mata dari cahaya kontinyu dari intensitas rata-rata sama.

Multi-LED
LED tersedia dalam berbagai macam bentuk, warna dan berbagai ukuran dengan berbagai intensitas cahaya yang tersedia output, dengan yang paling umum (dan termurah untuk menghasilkan) menjadi standar Red 5mm LED. LED juga tersedia dalam berbagai "paket" diatur untuk menghasilkan baik huruf dan angka dengan yang paling umum adalah bahwa dari pengaturan "Tampilan Tujuh-Segmen". Saat ini, warna layar penuh datar LED menampilkan tersedia dengan sejumlah besar IC khusus yang tersedia untuk mengemudi menampilkan langsung.
Kebanyakan LED menghasilkan warna output tunggal Namun, LED multi-warna yang sekarang tersedia yang dapat menghasilkan berbagai warna dalam satu perangkat. Ini adalah sebenarnya 2 LED dibuat dalam satu paket seperti yang ditunjukkan di bawah ini.


Sebuah Bi-color LED
LED
Dipilih Terminal A AC
-
LED 1 ON OFF ON
LED 2 OFF ON
Warna Hijau Merah Kuning

Di sini LED dihubungkan secara "paralel terbalik", sehingga warna merah dipancarkan ketika perangkat terhubung dalam satu arah dan warna hijau dipancarkan ketika bias ke arah lain. Jenis pengaturan ini berguna untuk memberikan indikasi polaritas, untuk koneksi misalnya benar baterai, listrik dll pasokan Juga, baik LED akan membawanya pada gilirannya untuk menyalakan jika perangkat itu dihubungkan (melalui resistor cocok) menjadi tegangan rendah, frekuensi rendah AC pasokan.
Sebuah Multi atau Tri-color LED
Output
Warna Hijau Kuning Oranye Merah
LED 1
Sekarang 0 5mA 9.5mA 15mA
LED 2
Lancar 10mA 6.5mA 3.5mA 0


LED ini terdiri dari warna-warni Red tunggal dan Green LED dengan terminal katoda dihubungkan bersama-sama. Perangkat ini memberikan sebuah Merah atau warna Hijau dengan memutar "ON" hanya satu LED pada suatu waktu. Hal ini juga dapat menghasilkan tambahan nuansa warna seperti Orange atau Kuning dengan memutar "ON" dua LED dalam rasio yang berbeda maju saat ini seperti terlihat pada tabel sehingga menghasilkan 4 warna yang berbeda dari hanya dua persimpangan dioda.
Menampilkan LED
Seperti halnya warna individu atau LED multi-warna, dioda memancarkan cahaya dapat digabungkan bersama-sama dalam satu paket untuk memproduksi layar seperti bargraphs, strip, array dan display 7-segmen. Sebuah tampilan LED 7-segmen menyediakan cara yang sangat nyaman untuk menampilkan informasi atau data digital dalam bentuk Bilangan, karakter atau bahkan Surat Alpha-numerik dan nama mereka menyarankan, mereka terdiri dari 7 LED individu (segmen), dalam satu tunggal tampilan paket. Untuk menghasilkan jumlah yang diperlukan atau karakter dari 0 sampai 9 dan A masing-masing untuk F, pada layar kombinasi segmen LED yang benar harus diterangi. A 7 standar-segmen LED umumnya memiliki koneksi input 8, satu untuk setiap segmen LED dan satu yang bertindak sebagai terminal umum atau koneksi untuk semua segmen internal.
Ada dua tipe penting 7-segmen LED tampilan digital.
Tampilan Common Katoda (CCD)
Di layar katoda umum, semua koneksi katoda dari LED bergabung bersama dan segmen individu diterangi oleh aplikasi dari suatu TINGGI, logika "1" sinyal.
Tampilan Common Anode (CAD)
Di layar anoda umum, semua sambungan anoda dari LED bergabung bersama dan segmen individu diterangi dengan menghubungkan terminal ke LOW, logika "0" sinyal.
Khas 7-segmen Tampilan