MIRACLE: ELEKTRONIKA DAYA

1. Sebutkan macam-macam dioda daya

Jawab:

General Purpose Diode

- High reverse recovery time, typically 25 us,
- Use for low speed application
- Low frequency up to 1 KHz
- Rating current from less than 1 A
- Voltage rating from 5 V to 50 KV

Fast Recovery Diode

- Low recovery time less then 5 us
- Use for chopper and inverter
- Rating current from less than 1 A
- Voltage rating from 5 V to 3 KV

Schottky Diode

- Low forward voltage drop
- Use for high current low voltage rectifier
- Rating current from 1 A – 300 A
- Voltage rating to 100V

2. Gambar dan jelaskan symbol, material dan karakteristik dioda?

Jawab:

Dioda merupakan komponen elektronika yang mempunyai dua elektroda (terminal), dapat berfungsi sebagai penyearah arus listrik. Ada dua jenis dioda yaitu dioda tabung dan dioda semikonduktor.

Dengan kata lain sambungan semikonduktor P-N hanya dapat mengalirkan arus ke satu arah. Dioda semikonduktor dibuat dari sambungan P-N ini. Terminal pada P disebut anoda, sedang terminal N disebut katoda. Gambar a menunjukkan sambungan P-N nya, sedang gambar b menunjukkan lambang atau simbolnya. Arah panah menunjukkan arah hole (arus listrik) jika diberi tegangan maju (prasikap maju).

Saat ini diode yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau germanium.

Karakteristik dioda dapat ditunjukkan oleh hubungan antara arus yang lewat dengan beda potensian ujung-ujungnya. Karakteristik dioda pada umumnya diberikan oleh pabrik, tetapi dapat juga diselidiki sendiri. Diode sebenarnya tidak menunjukkan karakteristik kesearahan yang sempurna, melainkan mempunyai karakteristik hubungan arus dan tegangan kompleks yang tidak linier dan seringkali tergantung pada teknologi atau material yang digunakan serta parameter penggunaan.

3. Apa yang dimaksud dengan arus bocor (leakage current) pada dioda?

Jawab:

Pada kondisi bias mundur(reverse bias), dioda akan mengalirkan arus dalam jumlah yang sangat kecil. Untuk alasan praktis, biasanya arus ini sering diabaikan. Arus yang mengalir pada saat dioda dibias mundur disebut sebagai arus bocor(leakage current)

4. Apa yang dimaksud dengan reverse recovery time (waktu pemulihan balik) dari dioda?

Jawab:

waktu pemulihan pada dioda bisa terjadi pada dioda jenis schottky ketika beralih dari keadaan tidak menghantarkan ke keadaan menghantarkan dan sebaliknya. Dimana dalam dioda p-n waktu pemulihan balik dapat dalam orde ratusan nano-detik dan kurang dari 100 nano-detik untuk dioda cepat.

5. Apa yang dimaksud dengan reverse recovery current (Arus pemulihan balik) dari dioda?

Jawab:

Arus maju akan diturunkan menjadi nol (karena perilaku natural rangkain dioda atau dengan menerapkan tegangan mundur), dioda meneruskan konduksi karena pembawa minoritas yang tersisa dalam sambungan pn dan material semikonduktornya. Pembawa minoritas memerlukan waktu yang cukup untuk menyusun ulang dengan pengisian lawannya dan untuk dinetralkan. Waktu ini disebutkan reverse recovery time (waktu pemulihan yang balik).

6. Apa yang dimaksud dengan faktor kelunakan (softness factor)

Jawab:

perbandingan antara waktu diakibatkan karena proses pengisisan komponen penyimpan di daerah depleksi dari sambungan dan mereprensentasikan waktu antara zero crossing dengan arus mundur puncak dengan merupakan proses komponen penyimpan dalam bagian terbesar karena pengaruh material semikonduktor.

7. Sebutkan jenis-jenis pemulihan dioda (recovery types)

Jawab:

pemulihan balik sebuah diode persambungan-PN dan tipe pemulihan lunak (soft recovery)

8. Apa yang menyebabkan "reverse recovery time" pada diode?

Jawab:

Pembawa minoritas memerlukan waktu yang cukup untuk menyusun ulang dengan pengisian lawannya untuk segera dinetralkan. Waktu ini disebut waktu pemulihan balik (reverse recovery) dioda.

9. What is necessary to use fast recovery diodes for high speed switching

Jawab:

Untuk waktu pemulihan maju (tfr) adalah selisih waktu dimulai dari waktu tegangan mencapai 10% dari maksimumnya sampai pada waktu tegangan tinggal 10% untuk memncapai tegangan akhirnya. Ternyata waktu switching maju tfr tidak merupakan masalah yang begitu penting didalam praktek.

10. What is forward recovery time?

Jawab:

Jika sebuah diode dalam kondisi bias mundur, bahwa arus bocor mengalir karena pembawa minoritas. Kemudian aplikasi untuk tegangan bias maju akan memaksa diode membawa arus ke arah maju (dari sisi P ke sisi N). Namun begitu, hal ini memerlukan waktu tertentu, yaitu yang dikenal dengan waktu pemulihan maju

11. What are the main difference between pn-junction diode and schottky diode?

Jawab:

Perbedaan yang paling penting antara p-n dan diode Schottky adalah dari membalikkannya waktu pemulihan, ketika beralih dari keadaan tidak menghantarkan ke keadaan menghantarkan dan sebaliknya. Dimana dalam diode p-n waktu pemulihan balik dapat dalam orde ratusan nano-detik dan kurang dari 100 nano-detik untuk diode cepat.

12. What are the limitation of schottky diode?

Jawab:

Tegangan maksimum terbatas sampai 100V

memiliki tegangan kecil 0,15-0,45 volt. Schottky dioda dapat meningkatkan PFC converter meningkatkan kinerja.

13. What is the typical reverse recovery time of general purpose diode?

Jawab:

menunjukan karakteristik pemulihan balik sebuah PN-junction dan tipe pemulihan lunak (soft recovery) yang umum

14. What is the typical reverse recovery time of fast recovery diode ?

Jawab:

Merupakan interval waktu antara arus yang melewati titik pusat selama pergatian dari kondisi forward ke kondisi reverse blocking dan saat arus reverse mencapai 25% dari peak reverse. Besarnya reverse recovery time tergantung dari suhu sambungan, laju jatuhnya forward current, dan forward current sebelum pergatian

15. What is the typical maximum junction temperature of diodes?

Jawab:

Junction temperature adalah temperatur rata-rata pada seluruh sambungan. Maximum junction temperature adalah parameter suhu maksimum yang dapat ditahan sebuah dioda tanpa kegagalan, merupakan parameter yang penting dan mempengaruhi parameter lainnya

16. What is the purpose of the a current of limiting inductor

Jawab:

Untuk mencegah kerusakan dioda yang diakibatkan kenaikan forward current yang sangat besar, cenderung tak terhingga. Hal ini mengakibatkan puncak arus reverse current dioda menjadi sangat besar, maka di tambahkan induktor agar batas waktu aktif dioda tetap rendah.

17. What are the problems of series-connected diodes and what are the possible solutions?

Jawab:

Dioda yang dihubung secara serbertujuan untuk meningkatkan kemampuan reverse blocking. Pada kondisi forward bias, dioda yang dihubung seri akan memiliki jumlah arus yang sama dan tegangan jatuh yang juga hampir sama. Namun, pada kondisi reverse blocking, setiap dioda harus memiliki arus bocor yang sama, akibatnya blocking voltage dioda menjadi berbeda.

Solusinya adalah dengan menyamakan tegangan bagi dengan menghubungkan setiap dioda dengan sebuah resistor

18. What are the problems of parallel -connected diodes and what are the possible solutions?

Jawab:

Dioda yang dihubung secara pararel bertujuan untuk meningkatkan kemampuan current carrying sesuai dengan kebutuhan arus. Pembagian arus pada dioda akan tergantung pada masing-masing forward voltage drop.

Solusinya, yaitu dengan menambahkan induktansi yang sama atau dengan menambahakan resistor secara seri pada setiap dioda. Selain itu juga bisa dengan memilih dioda yang memiliki forward voltage drop yang sama atau dengan tipe dioda yang sama

19. If two diodes are connected in series with equal-voltage sharing, why do the diode leakage current?

Jawab:

Jika dioda dihubung seri dengan tegangan bagi sama maka akan menjadikan arus bocor pada setiap dioda akan berbeda karena karena perbedaan tegangan pembatas yang besar.

Untuk mengatasi kebocoran arus, dipasang resistor secara pararel sehingga tegangan pada setiap dioda menjadi sama.

12-1 The reverse recovery time of a diode is t_rr = 5 µs and the rate of fall of the diode current is di/dt = 80 A/µs. If the softness factor (SF) = 0,5. Determine the :

a. Storage charge, Q_RR

b. Peak reverse current, I_RR

Answer :

t_rr = 5µs dan di/dt = 80A/µs

Q_RR = 0.5(di/dt) t_rr²

= 0.5 x 80 x (5.10^-6)

= 1000 µC

= 400 A

12-2 The peak input voltage of a single phase half-wave diode rectifier is V_m = 169 V at 60Hz and load resistance is R_L =1.2 Ω. The reverse recovery time is t_rr = 4 µs. If the softness factor SF= 0, Determine the :

a. Storage charge, Q_RR

b. Peak reverse current, I_RR

Answer :

V_m= 169 V pada f_s= 60Hz dan R_L = 1.2 Ω;

t_rr = 4 µs; SF = 0;

Untuk I_FM = 140,83 A dan di/dt = 53,1 A/µs, dengan interpolasi pada kurva typical recover charge maka diperoleh nilai Q_RR = 35 µC

12-3 Four IR 300 A, 800 V diodes of type R23AF are used for the single-phase bridge rectifier as shown in the figure. The rms value of the input voltage is V_s = 220 V at 1.5 kHz and the load resistance is R = 0,47 Ω. The junction temperature and ambient temperature are T_J = 15^oC and T_A= 25^oC, respectively. Determine: (a) Average power loss,P_D; (b) Instantaneous forward voltage drop,v_F; (c) Recovery charge, QRR; (d) Reverse recovery time,t_rr; (e) Case temperature, T_C; (f) Thermal resistance of heat sink, R_thSA. Assume double-sided cooling and the case-to-sink thermal resistance of R_thCS = 0,03^oC/W

Answer:

V_s = 220 V; f_s = 1,5kHz; R = 0.47 Ω

T_J = 15 ^oC; T_A = 20 ^oC

a. P_D