Karakteristik Dioda

Mei 13, 2012 , 3 Comments

PENDAHULUAN
A.  Judul Percobaan
            Judul percobaan ini adalah Karakteristik Dioda
B.   Latar Belakang
          Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu.
          Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam rangkaian elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam rangkaian dioda, diantaranya : penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier).
          Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

C.   Tujuan Percobaan
            Dari latar belakang yamg telah diuraikan di atas maka dalam percobaan ini terdapat beberapa tujuan yang ingin dicapai yaitu :
1.       Menjelaskan perbedaan mendasar antara dioda penyearah dengan dioda zener
2.      Memahami prinsip kerja dioda penyearah dan dioda zener
3.      Menggambarkan dan menjelaskan karakteristik Arus-Tegangan (I-V) dari dioda penyearah dan dioda zener

D.   Manfaat Percobaan
          Adapun manfaat  yang ingin dicapai pada percobaan ini adalah sebagai berikut:
  1. Dapat  mengetahui perbedaan mendasar antara dioda penyearah dengan dioda zener.
  2. Dapat Memahami prinsip kerja dioda penyearah dan dioda zener.
  3. Menggambarkan dan menjelaskan karakteristik Arus-Tegangan (I-V) dari dioda penyearah dan dioda zener.
KAJIAN TEORI

Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu.
Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.
Dioda merupakan salah satu komponen elektronika yang termasuk komponen aktif. Dibawah ini merupakan gambar yang melambangkan dioda penyearah.
P          N

Anoda          Katoda
+
+
+
+

 
_
_
_
_
 
N
 
P
 


                         
 



Gambar 3.1 dioda sambungan P-N
Dalam pendekatan dioda ideal, dioda dianggap sebagai sebuah saklar tertutup jika diberi bias forward (bias maju) dan sebagai saklar terbuka jika diberi bias reverse (bias mundur). Artinya secara ideal, dioda berlaku seperti konduktor sempurna (tegangan nol) jika dibias forward dan seperti isolator sempurna (arus nol) saat dibias reverse.
           Jika bahan semikonduktor tipe-P dikadikan lebih postif daripada bahan tipe-N melampaui nilai ambamg tegangan majunya (sekitar 0,6 V jika bahannya adalah germanium), dioda akan melewatkan arus dengan bebas.
Jika, sebaliknya, bahan tipe-P dijadikan lebih negative daripada bahan tipe-N, praktis tidak akan ada arus yang mengalir kecuali tegangan yang diberikan melebihi tegangan maksimum (breakdown) yang dapat diterima oleh perangkat. Perhatikan bahwa sebuah dioda normal akan rusak jika tegangan breakdown mundurnya dilampaui.
Untuk pendekatan kedua, dibutuhkan tegangan sebesar 0,7 V sebelum dioda silikon konduksi dengan baik. Dioda dapat digambarkan sebagai suatu saklar yang diseri dengan tegangan penghambat 0,7 V. Apabila tegangan sumber lebih besar dari 0,7 V maka saklar akan tertutup.
Sebaliknya apabila tegangan sumber lebih kecil dari 0,7 V maka saklar akan terbuka.
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk memahami karakteristik dioda yang berhubungan dengan tegangan dan arus, mengetahui cara mengukur parameter-parameter pada dioda dan mengetahui karakteristik dioda Zener
Oleh karena sifat dioda yang seperti ini yaitu hanya dapat mengalirkan arus listrik pada situasi tegangan tertentu saja, maka dioda dapat digunakan sebagai penyearah arus listrik (rectifier). Pada kenyataannya memang dioda banyak digunakan sebagai penyearah tegangan AC menjadi tegangan DC.
Gambar 3.1  menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan serapan/deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau menggunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.
Gambar 3.2 Dioda dengan bias maju
 
Sebaliknya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.
Gambar 3.3 dioda dengan bias negatif
 
83.jpg
Tentu jawabannya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus. Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta di atas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt di atas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (depletion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.3 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.
Gambar 3.4 Grafik arus dioda
 
91.jpg
Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.
·         Dioda Zener
Dioda zener adalah dioda silicon yang sangat terkotori, tidak seperti dioda normal, memiliki breakdown mundur yang mendadak pada tegangan yang relative rendah (biasanya kurang dari 6 V). Efek  yang sama terjadi pada dioda yang kurang terkotori. Dioda runtuhan ini juga memiliki breakdown yang sangat cepat dengan aliran arus yang dapat diabaikan pada kondisi di bawah tegangan runtuhan dan aliran arus yang relative besar ketika mencapai tegangan runtuhannya. Untuk dioda runtuhan, tegangan breakdown ini biasanya terjadi pada tegangan di atas 6 V. namun dalam prakteknya, kedua jenis dioda ini disebut sebagai dioda zemer. Karakteristik dari dioda zener 5,1 V diperlihatkan pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 simbol dioda zener
 
101.jpg
Ini adalah karakteristik zener yang unik. Jika dioda bekerja pada bias maju maka zener biasanya berguna pada bias negatif (reverse bias).




METODELOGI EKSPERIMEN

A.  Alat dan bahan
Dalam percobaan  power supply ada beberapa alat serta bahan yang sangat penting dalam penggunaannya diantaranya :
1.    power supply ( Vs = 3 Volt)                                     1 buah
2.   Voltmeter                                                                   1 buah
3.    Amperemeter                                                             1 buah
4.   Potensiometer 10 KΩ                                                           1 buah
5.    Dioda zener                                                                1 buah
6.    Dioda Penyearah IN 5391/2A                                               1 buah
7.    Resistor 10 Ω                                                             1 buah
8.   Kabel penghubung                                                    9  buah           
9.    Trafo Engkel Step Down 0 – 12 V/1 A                     1 buah
10.Kawat                                                                          secukupnya
11.  timah                                                                          secukupnya                
12.                                                 Papan rangkaian                                                         1 buah
13.                                                 Bor                                                      1 buah
14.                                                 Obeng                                                 1 buah
15.                                                 Baut                                                    6 buah
16.                                                 Soket                                                   4 buah

B.   Variabel Percobaan
Adapun yang menjadi variabel percobaan pada percobaan ini adalah tegangan dioda (VD) dan arus dioda (ID).


C.   Prosedur Kerja
Dalam pembuatan rangkaian ini diperlukan langkah-langkah kerja sebagai berikut ;
1.    Menyiapkan komponen dan bahan yang diperlukan untuk praktek percobaan.
2.   Melubangi pcb dengan bor tangan/solder.
3.    Banyaknya lubang disesuaikan dengan kebutuhan, misalnya memasang trafo.
4.   Memeriksa kondisi semua komponen dengan menggunakan alat ukur multimeter.
5.    Memasang semua komponen disesuaiakan dengan gambar (setiap komponen yang dipasang dihubungkan dengan menggunakan system perkawatan dengan menggunakan solder). Memeriksa kembali rangkaian yang akan dibuat sesuai dengan rangkaian skema. Hal ini perlu dilakukan untuk menghindari terjadinya hubungan singkat yang berakibat rangkaian terbakar. Setelah pemeriksaan dianggap benar barulah rangkaian yang akan kita buat dihubungkan dengan sumber tegangan dengan cara memasukkan steker ke dalam stop kontak.
6.    Selanjutnya melakukan pengukuran pada dioda penyearah dengan memberikan panjar maju, sumber tegangan yang digunakan adalah tegangan searah (DC). Mengatur potensiometer pada posisi minimum dan mengamati penunjukan kedua alat ukur., dengan mengatur potensiometer nilai tegangan bias akan naik. Kita dapat mengetahui tegangan pada dioda (VD) dengan melihat voltmeter, dan arus yang mengalir dengan melihat amperemeter. Dari kedua nilai ini maka akan didapat nilai resistansi dioda saat konduksi. Kemudian mengulangi percobaan dengan membalik tegangan bias dioda yaitu dengan memberi panjar mundur. Untuk pengamatan dioda Zener sama dengan dioda penyearah. Bila hasil pengukurannya telah sesuai dengan yang diinginkan maka percobaan dianggap selesai dan berhasil dengan baik.
(skema rangkaian pada lampiran)

   Gambar 3.1 rangkaian Karakteristik dioda

D.   Tabel Pengamatan
1.       Dioda Penyearah
a.       Panjar Maju
Tabel 3.1 : Hubungan antara Kuat Arus (I) dengan tegangan (V) pada panjar maju dioda penyearah.
NO
VD (V)
ID (A)
1


2


3


4


5


dst



b.      Panjar Mundur
Tabel 3.2 : Hubungan antara Kuat Arus (I) dengan tegangan (V) pada panjar mundur dioda penyearah.
NO
VD (V)
ID (A)
1


2


3


4


5


dst



2.      Dioda Zener
a.       Panjar Maju
Tabel 3.3: Hubungan antara Kuat Arus (I) dengan tegangan (V) pada panjar maju dioda Zener.
NO
VD (V)
ID (A)
1


2


3


4


5


dst



b.      Panjar Mundur
Tabel 3.4 : Hubungan antara Kuat Arus (I) dengan tegangan (V) pada panjar mundur dioda Zener.
NO
VD (V)
ID (A)
1


2


3


4


5


dst



BAB IV
HASIL IS DAN PEMBAHASAN

A.  Hasil Pengamatan
1.                                                    Dioda Penyearah
a.  Panjar Maju
Tabel 3.1 : Hubungan antara Kuat Arus (I) dengan tegangan (V) pada panjar maju dioda penyearah.
Dioda Penyearah        : IN 5391/2A
Potensiometer                       : 10 KΩ
Resistor                       : 10 Ω
Vs                                : 3 Volt
No
VD(V)
ID (mA)
1
0,00
0,00
2
0,04
0,00
3
0,15
0,00
4
0,24
0,00
5
0,33
0,00
6
0,35
0,01
7
0,38
0,02
8
0,40
0,03
9
0,42
0,05
10
0,44
0,08
11
0,46
0,13
12
0,52
0,52
13
0,59
2,90
14
0,61
3,06
15
0,68
15,69
b.       Panjar Mundur
Tabel 3.2 : Hubungan antara Kuat Arus (I) dengan tegangan (V) pada panjar mundur dioda penyearah.
Dioda Penyearah        : IN 5391/2A
Potensiometer                       : 10 KΩ
Resistor                       : 10 Ω
Vs                                : 3 Volt
No
VD (V)
ID (mA)
1
0,00
0,00
2
-0,04
0,00
3
-0,23
0,00
4
-0,50
0,00
5
-0,64
0,00
6
-0,72
-0,01
7
-0,77
-0,01
8
-0,80
-0,02
9
-1,01
-0,02
10
-1,31
-0,02


  1. Dioda Zener
c.       Panjar Maju
Tabel 3.3: Hubungan antara Kuat Arus (I) dengan tegangan (V) pada panjar maju dioda Zener.
Potensiometer                       : 10 KΩ
Resistor                       : 10 Ω
Vs                                : 2,48 Volt
NO
VD(V)
ID (mA)
1
0
0
2
0,11
0
3
0,22
0
4
0,43
0
5
0,57
0,09
6
0,6
0,13
7
0,61
0,17
8
0,63
0,22
9
0,64
0,27
10
0,65
0,33
11
0,66
0,48
12
0,69
1,1

d.         Panjar Mundur
Tabel 3.4 : Hubungan antara Kuat Arus (I) dengan tegangan (V) pada panjar mundur dioda Zener.
Potensiometer                       : 10 KΩ
Resistor                       : 10 Ω
Vs                                : 2,48 Volt
NO
VD (V)
ID (mA)
1
0
0
2
-0,1
0
3
-0,22
0
4
-0,24
0
5
-0,33
0
6
-0,43
0
7
-0,62
0
8
-0,74
0
9
-1,58
-0,01
10
-1,82
-0,02
11
-2,39
-0,03









B.   Analisis Grafik
1) Dioda Penyearah



































     2) Dioda Zener






Grafik 3.3; Hubungan antara Kuat arus (I) dan Tegangan (V) pada panjar maju dioda zener
 































C.   Pembahasan
1)   Panjar Maju
Pada percobaan untuk panjar maju baik pada dioda penyearah maupun dioda zener digunakan tegangan sumber 3 V, R = 10 Ohm dan Potensiometer 10 K. Untuk panjar maju pada sebuah dioda, anoda kita jadikan lebih positif dan katoda lebih negatif. Dari data tampak bahwa dengan tegangan yang diberikan dibawah tegangan ambang, arusnya berkisar 0 Volt- 0,33 Volt arusnya masih 0,00 mA. Pada saat tegangan mencapai 0,35 Volt maka diperoleh arus  0,01 mA dan seterusnya sampai pada tegangan 0,68 Volt  arusnya langsung melonjak sebesar 15,69 mA. Hal tersebut terjadi karena pada saat tersebut dioda sudah melewati tegangan ambang, yaitu 0,6 V-0,7 V untuk jenis dioda silikon. Ketika melewati tegangan ambang maka arusnya akan lansung melonjak secara signifikan. Hal tersebut juga berlaku untuk dioda zener.
Berdasarkan pada analisis grafik, maka diperoleh tegangan ambang untuk dioda penyearah adalah 0,5 V dan untuk dioda zener 0,4 V. Hal tersebut tidak sesuai dengan teori yang kita pahami bahwa dioda silikon memiliki nilai tegangan ambang 0,6 V-0,7 V.
2)  Panjar Mundur
Pada percobaan untuk panjar maju baik pada dioda penyearah maupun dioda zener digunakan tegangan sumber 3 V, R = 10 Ohm dan Potensiometer 10 K. Untuk panjar maju pada sebuah dioda, anoda kita jadikan lebih negatif dan katoda lebih positif. Pada panjar mundur dioda bersifat tidak dapat melewatkan arus atau bisa dikatakan arus yang mengalir sangat kecil sampai pada batas tertentu akan mengalami penurunan yang sangat curam dan nilainya tidak tergantung pada tegangan dioda. Arus ini membawa muatan minoritas yang mengalir dari anoda ke katoda yang disebut arus penjenuhan.

PENUTUP

A.  Kesimpulan
          Berdasarkan uraian diatas dapat dsimpulkan hal-hal berikut:
1.       Dioda penyearah berfungsi untuk menyearahkan arus sedangkan dioda zener berfungsi untuk pengaturan tegangan agar sumber tegangan seraha tida berubah tegangan keluarannya.
2.      Bila tegangan yang diberikan pada dioda masih dibawah tegangan ambang, maka dioda tersebut belum bekerja. Jika tegangannya melampaui tegangan ambang maka arusnya akan langsung melonjak secara signifikan.
3.      Dioda penyearah dan dioda zener memiliki tegangan ambang 0,6 V-0,7 V untuk jenis silikon dan 0,3 untuk jenis germanium.
B.   Saran
Adapun saran yang dapat diberikan yaitu sebagai praktikum mentaati semua peraturan yang berlaku dalam kegiatan eksperimen agar bisa dihindari hal-hal yang tidak diinginkan. Sehingga percobaan yang dilakukan berjalan dengan baik dan lancar. Selain itu, data-data yang diperoleh dari hasil eksperimen akurat.

DAFTAR PUSTAKA
Blocher, Richard, 2004.  Dasar Elektronika. Yogyakarta: Andi
Sutrisno, 1996. Elekronika Dasar: Teori & Penerapannya. Bandung: ITB
Tooley, Mike, 2001. Rangkaian Elektronika: Prinsip dan Aplikasi Edisi 2. Jakarta: Erlangga.

Nhingzhdt

Saya adalah seorang individu yang sedang berusaha mengejar tujuan untuk menjadi sukses, dan berharap hal itu segera terealisasi. Aktivitas saya sehari-hari sebagai seorang guru mata pelajaran IPA, saya mempunyai dedikasi tinggi terhadap dunia pendidikan dan semoga menjadi teladan bagi murid saya. Saya memiliki kecintaan yang mendalam terhadap musik K-pop, yang menjadi sumber inspirasi dan hiburan di tengah kesibukan rutinitas yang saya lalui. Selain itu, hobi saya yaitu senang menonton drama Korea dan drama China yang mencerminkan minat saya dalam cerita, budaya, dan keindahan seni. Berikut drama yang saya favoritkan yaitu Kidnapping Game, Dear Missy, Falling Into You, Bussiness Proposal dan My Dearest.

3 comments:

Unknown mengatakan...

wah mbak makasih, membantu banget artikelnya

LOVELYZ TRILOGY mengatakan...
psi mengatakan...

Untuk laporan lebih lengkap, silahkan kunjungi situs berikut ini:

laporan karakteristik dioda


Punya laporan praktikum yang sudah tidak digunakan? Jual saja pada blog hipolisis.com. Laporan praktikum akan dibeli dengan harga Rp 50.000,00 per laporan. Tertarik? Silahkan baca syarat dan ketentuannya di halaman jual laporan praktikum.