Gambar paling sederhana yang menunjukkan sinyal yang berubah seiring waktu yang diterapkan pada sebuah dioda ditunjukkan dalam diagram berikut. Di sini kita dapat melihat gelombang AC, di mana periode T menandakan satu siklus penuh dari gelombang tersebut. Jenis rangkaian ini di mana satu dioda penyearah diterapkan dengan sinyal AC sinusoidal yang berubah seiring waktu untuk menghasilkan keluaran DC dengan nilai setengah dari masukan disebut penyearah setengah gelombang.
Gambar 2.11 Sinyal input dan rangkaian penyearah setengah gelombang
Selama periode antara t = 0 → T/2 gelombang AC, polaritas tegangan vi menghasilkan arus dengan arah seperti yang digambarkan pada diagram di bawah ini. Ini memungkinkan dioda untuk bekerja (forward) dan menghantarkan arus dengan polaritas yang ditunjukkan tepat di atas simbol dioda. Karena dioda menghantarkan arus sepenuhnya, mengganti dioda dengan hubung singkat akan menghasilkan keluaran seperti yang ditunjukkan pada gambar di sebelah kanan bawah.
Gambar 2.12 Respon Rangkaian selama periode antara t = 0 → T/2 (siklus positif)
Selama periode T/2 → T, polaritas sinyal masukan vi menjadi negatif, yang menyebabkan dioda menjadi tidak bekerja (reverse), menghasilkan rangkaian terbuka di seluruh terminal dioda. Karena itu, muatan tidak dapat mengalir melintasi jalur dioda selama periode T/2 → T, menyebabkan vo menjadi: vo = iR = 0R = 0 V (menggunakan Hukum Ohm).
Gambar 2.13 Respon Rangkaian selama periode antara t = T/2 → T (siklus negatif)
Kita dapat melihat bahwa tegangan keluaran DC Vo dari dioda menghasilkan daerah positif rata-rata bersih (net average positive region) di atas sumbu-x, untuk satu siklus masukan penuh, yang dapat ditentukan oleh rumus: Vdc = 0,318 Vm (setengah gelombang). Dalam diagram ini kita dapat melihat tegangan masukan vi dan keluaran vo selama proses penyearahan setengah gelombang dioda.
Gambar 2.14 Sinyal input dan output selama 2 periode
Video Tutorial:
Menggunakan Dioda Silikon pada Penyearah Setengah Gelombang
Ketika sebuah dioda silikon digunakan sebagai dioda penyearah, karena memiliki karakteristik drop tegangan forward VT = 0,7 V. VT = 0,7 V berarti bahwa sekarang sinyal masukan harus lebih besar dari 0,7 V untuk memastikan dioda dapat bekerja. Jika VT masukan kurang dari 0,7 V, maka dioda akan gagal bekerja dan dioda akan tetap berada dalam mode rangkaian terbuka, dengan Vo = 0 V. Ketika dioda menghantarkan arus selama proses penyearahan, dioda menghasilkan tegangan DC sebesar vo – vi yang sama dengan drop tegangan forward sebesar 0,7 V yang telah dibahas sebelumnya. Kita dapat menyatakan tingkat tetap ini dengan rumus berikut: vo = vi - VT.
Gambar 2.15 Sinyal input dan output saat menggunakan dioda silikon
Hal ini menghasilkan penurunan tegangan keluaran rata-rata di atas sumbu-x, menyebabkan pengurangan sedikit pada keluaran penyearah dari dioda. Merujuk pada gambar di bawah ini, jika kita anggap Vm (level sinyal puncak/tegangan puncak) jauh lebih tinggi daripada VT, sehingga Vm >> VT, kita dapat menghitung nilai tegangan keluaran DC rata-rata dari dioda dengan cukup akurat menggunakan rumus berikut: Vdc ≅ 0.318(Vm - VT).
Video Tutorial:
.
Percobaan penyearah setengah gelombang
Gambar 2.16 Rangkaian Percobaan penyearah setengah gelombang
Gambar 2.17 Sinyal Input AC
Video: