Hubungan Arus dengan Tegangan dioda serta persamaan Eksponensial

Rangkaian Dasar Dioda

1. Dioda Semikonduktor

Pada bahan setengah penghantar ( semikonduktor ) misalkan material jenis-P dipertemukan dengan material jenis-N maka akan diperoleh alat dengan dua elektroda yang disebut juga Dioda.
Material jenis-P kita sebut anoda dan material jenis-P kita sebut katoda.
Karena dioda dibuat dengan cara mempertemukan material jenis-P dengan material jenis-N maka dioda ini disebut dioda pertemuan ( junction dioda ).
Dapat juga disebut dioda lapis karena terdiri dari lapisan material jenis-P dengan material jenis-N.

2. Tegangan Dan Arus Pada Dioda

 

Lihat gambar “jalannya tegangan dan Arus pada dioda” . 
Apabila suatu dioda dikoneksikan dengan sumber-arus dimana kutub positif sumber-arus berkoneksi dengan material P ( anoda ) yaitu terminal A dan Kutub negatif sumber-arus berkoneksi dengan material N ( katoda ) yaitu terminal B maka arus dapat mengalir kuat lewat dioda.
Namun bila suatu dioda dikoneksikan dengan sumber-arus dimana kutub positif sumber-arus berkoneksi dengan material N ( katoda ) dan Kutub negatif sumber-arus berkoneksi dengan material P ( anoda ) maka arus tidak dapat mengalir lewat dioda.
Dengan kata lain arus listrik hanya akan mengalir dari arah anoda ke katoda dan tidak akan mengalir dari arah katoda ke anoda.
II. KARATERISTIK DIODA

1. Karakteristik Maju Pada Dioda.

Apabila pada kutub2 elektroda suatu dioda dikoneksikan dengan sumber-arus dimana kutub positif sumber-arus berkoneksi dengan material P ( anoda ) yaitu terminal A dan Kutub negatif sumber-arus berkoneksi dengan material N ( katoda ) yaitu terminal B maka arus dapat mengalir kuat lewat dioda,ini berarti dioda diberi tegangan-panjar-maju ( forward-bias) atau tegangan-muka maju disebut jugabias-positif.

 

A. Pembagian Tegangan pada tegangan–muka maju.

Pada percobaan diatas ( gambar melihat tingkah dioda dipanjar-maju ) bila dioda diberi tegangan–panjar maju melalui resistor maka dioda akan mengalirkan arus,besarnya arus yang mengalir pada dioda bergantung pada tegangan-jepit.
Tegangan-jepit itu terbagi antara Resistor dan dioda Dimana :
• Pada dioda tegangan jepit itu hanya kecil saja.
• Pada resistor tegangan jepit itu besar.

Pada posisi tegangan jepit maksimum pembagian tegangan pada Resistor dan Dioda ialah R= 8,4 Volt dan D= 0,6 volt Dikarenakan sebagian besar tegangan jepit praktis seluruhnya pada resistor dan pada dioda hanya kecil saja,dioda bertingkah seperti Hubungan-singkat.

B. Bentuk grafik karakteristik maju.

  

Hubungan kuat arus yang mengalir pada dioda dengan tegangan-panjar-maju dioda disebut karakteristik maju dioda.
Pada karakteristik maju dioda,tegangan pada dioda dianggap tegangan positif dan arus yang mengalir juga dianggap Positif maka grafik karakteristik maju dioda pada Kuadran I pada sumbu koordinat kartesius. Dimana untuk tegangan pada arah horizontal yaitu sumbu X(= X1).
Dimana untuk kuat-Arus pada arah Vertikal yaitu sumbu Y(= Y1).
Besarnya tegangan jepit dan kuat arus maksimum yang dikenakan pada suatu dioda berdasarkan ketentuan pabrik pembuatnya,dimana hal itu di lukiskan pada grafik karakteristik maju dioda itu.

 

Dibawah ini gambar grafik karakteristik maju dioda IN4001.

  

Terlihat bila tegangan–panjar maju perlahan2 dinaikan dari 1VDC hingga 9 VDC maka tegangan itu sebagian besar berada pada resistor,dimana pada dioda tegangan itu perlahan2 0,1volt hingga batas maksimal tertentu.
Tegangan-panjar yang menyebabkan arus dapat mengalir pada dioda disebut tegangan-maju ( forward Voltage ).
Dengan tegangan-maju kurang dari 0,6 maka arus mengalir naik dengan lambat sekali.
Dengan tegangan-maju lebih dari 0,6 maka arus mengalir naik dengan cepat sekali.
Batas antara arus yang mengalir lambat dengan arus mengalir cepat disebut batas ambang.
Satuan batas ambang dari dioda ialah tegangan dari tegangan-muka–maju dioda itu.
Tegangan-ambang (threshold voltage) ialah Tegangan yang menyebabkan arus mengalir dengan lambat sekali menjadi cepat sekali.
Tegangan-ambang pada dioda bahan silikon ialah 0,6 – 0,7 volt ( biasanya dipakai 0,6 volt).
Tegangan-ambang pada dioda bahan germanium ialah 0,2 – 0,3 volt( biasanya dipakai 0,2 volt).

PERSAMAAN EKSPONENSIAL

   Persamaan Eksponen Berbentuk af(x) = ap

Untuk menyelesaikan persamaan yang berbentuk  af(x) = ap, a>0  dan a ≠ 1  kita gunakan sifat berikut :

af(x) = ap <==>f(x) = p  

    Persamaan Eksponen Berbentuk af(x) = ag(x)

Persamaan berbentuk  af(x) = ag(x) dan a ≠ 1 dapat diselesaikan dengan menggunakan sifat :

af(x) = ap <==>f(x) = g(x) 

 Persamaan Eksponen berbentuk a . p2f(x) + b . pf(x) + c =  0

Terdapat suatu bentuk persamaan eksponen yang dapat dinyatakan dengan persamaan kuadarat. 

 Persamaan Eksponen Berbentuk h(x)f(x) = h(x)g(x)

Pada persamaan eksponen yang berbentuk h(x)f(x) = h(x)g(x), f(x), g(x) dan h(x) masing-masing adalah suatu fungsi. Persamaan eksponen h(x)f(x) = h(x)g(x) mempunyai arti (terdefinsi) jika dan hanya jika memenuhi empat syarat berikut :

  

f(x)  =  g(x)

h(x)  =  1

h(x)  =  0 <==> f(x) > 0 dan g(x) > 0

h(x) = -1 <==> (-1)f(x) = (-1)g(x)

 Persamaan Eksponen Berbentuk f(x) h(x) = g (x)h(x)

Persamaan eksponen f(x) h(x) = g (x)h(x) teridefinisi jika dan hanya jika memenuhi dua kondisi berikut :

f(x)  =  g(x)

h(x)  =  0 <==> f(x) ≠ 0 dan g(x)  ≠ 0

PERTIDAKSAMAAN EKSPONEN

Grafik fungsi eksponen dapat diguakan untuk menyelesaikan pertidaksamaan eksponen. Perhatikan grafik fungsi f(x) = ax dan    g(x) = a-1, a > 1 berikut :

Untuk gambar 7.4 (a), grafik fungsi f(x) = ax, a > 1: jika x2 > x1, maka f(x) > f(x1).

Untuk gambar 7.4 (b) grafik fungsi g(x) = a-x, a > 1: atau g(x) ax, 0 < a < 1.

Jika x1 > x2, maka g(x) < g(x2).