Karakteristik Dioda
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:
- Dapat
mengetahui perbedaan mendasar antara dioda penyearah dengan dioda
zener.
- Dapat Memahami prinsip kerja dioda penyearah
dan dioda zener.
- Menggambarkan dan menjelaskan karakteristik
Arus-Tegangan (I-V) dari dioda penyearah dan dioda zener.
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
|
|
|
|
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
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.
|
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.
|
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.
|
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.
|
Ini
adalah karakteristik zener yang unik. Jika dioda bekerja pada bias maju maka
zener biasanya berguna pada bias negatif (reverse bias).
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)
|
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
|
- 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
|
||||
 |
||||
 |
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.
3 comments:
wah mbak makasih, membantu banget artikelnya
oke min
alat pemisah lcd
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.
Posting Komentar