LAPORAN LABORATORIUM
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
PERCOBAAN 01
PENDEKATAN KARATERISTIK DIODA
NAMA PRAKTIKAN : RAMADHAN CHAIRIL Y. NAMA REKAN KERJA : 1. ANDHIKA KURNIAWAN
2. SARAH HAFIDZAH KELAS / KELOMPOK : TT 3-A / KELOMPOK 1 TANGGAL PELAKSANAAN PRAKTIKUM : 28 Agustus 2015
TANGGAL PENYERAHAN LAPORAN : 03 September 2015
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI JAKARTA
1. TUJUAN
Mengetahui tegangan knee pada dioda silikon dan dioda germanium 2. DASAR TEORI
2.1 Pengertian
Dioda adalah komponen aktif semikonduktor yang terdiri dari persambungan (junction) P-N.Sifat dioda yaitu dapat menghantarkan arus pada tegangan maju dan menghambat arus pada tegangan balik. Dioda berasal dari pendekatan kata dua elektroda yaitu anoda dan katoda. Dioda semikonduktor hanya melewatkan arus searah saja (forward), sehingga banyak digunakan sebagai komponen penyearah arus. Secara sederhana sebuah dioda bisa kita asumsikan sebuah katup, dimana katup tersebut akan terbuka manakala air yang mengalir dari belakang katup menuju kedepan, sedangkan katup akan menutup oleh dorongan aliran air dari depan katup.
2.2 Rangkaian Pengujian Karakteristik Dioda
Karakteristik dioda dapat diperoleh dengan mengukur tegangan dioda (VAB) dan
arus yang melalui dioda, yaitu ID. Dapat diubah dengan dua cara, yaitu mengubah VD. Bila
arus dioda ID kita plotkan terhadap tegangan dioda VAB, kita peroleh karakteristik dioda.
Bila anoda berada pada tegangan lebih tinggi daripada katoda (VD positif) dioda dikatakan
mendapat bias forward. Bila VD negatif disebut bias reserve atau bias mundur. Pada diatas
VC disebut cut-in-voltage, IS arus saturasi dan VPIV adalah peak-inverse voltage. Bila
harga VD diubah, maka arus ID dan VD akan berubah pula. Bila kita mempunyai
karakteristik dioda dan kita tahu harga VD dan RL, maka harga arus ID dan VS dapat kita
tentukan sebagai berikut :
ID = (VS – VD) / RL
VS = ID . R + VD
2.3 Prinsip Kerja Dioda
2.3 Jenis – Jenis Dioda
Dioda germanium (dibuat dari bahan germanium ) Dioda Silicon (dibuat dari bahan silicon )
Dioda Selenium (dibuat dari bahan selenium ) Dioda Zener / DZ (dibuat dari bahan silikon )
Dioda cahaya / LED (dibuat dari bahan galium, Arsenikum, Pospor )
2.4 Kegunaan Dioda
1. Dioda germanium digunakan pada rangkaian detektor radio penerima. 2. Dioda silikon digunakan sebagai penyearah.
3. Dioda Zener digunakan untuk penstabil tegangan pada pesawat catu daya, walaupun arus dan tegangan yang masuk kerangkaian berubah-ubah. juga sering digunakan pada alat ukur potensial yang bersisi ( Volt Meter ) dengan ukuran yang tepat dan akurat.
2.5 Sifat – sifat dioda Dioda germanium : 1. Bentuk fisiknya kecil
2. Digunakan untuk rangkaian yg power outputnya besar 3. Tahan terhadap tegangan tinggi max 500 volt
Dioda silikon :
1. Bentuk fisiknya kecil
2. Sering di pakai dalam rangkaian adaptor sebagai perata arus, dapat juga digunakan sebagai saklar elektronik
3. Tahan terhadap arus besar max sekitar 150 ampere 4. Tahan terhadap tegangan tinggi max 1000 volt 5. Dioda bekerja ketika tegangan 0,5 – 0,7 Volt
3. ALAT – ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Sumber daya searah (1-15) V : 1 buah 2. Multimeter analog : 2 buah 3. Dioda silikon : 1 buah 4. Dioda germanium : 1 buah 5. Resistor : 1 buah
6. Kabel – kabel penghubung : 470 ohm; 1K ohm; 4,7K ohm
4. LANGKAH – LANGKAH PERCOBAAN A. Percobaan Dengan Dioda Silikon
1. Buatlah rangkaian seperti gambar 1, dengan menggunakan dioda silikon dan R = 470 ohm.
Gambar 1. Rangkaian dioda dibias maju
2. Aturlah tegangan power supply sedemikian hingga Vf = 0,35 V.
3. Ukurlah arus maju (forward) pada dioda dan catatlah pada tabel 1. 4. Ulangi langkah (2) dan (3) untuk harga Vf yang berlainan.
B. Percobaan Dengan Dioda Germanium
6. Aturlah tegangan power supply sedemikian hingga Vf = 0,1 V. Ukurlah arus
maju If pada dioda dan catatlah pada tabel 2.
7. Ulangi langkah (6) untuk harga Vf yang berlainan.
C. Percobaan Tegangan Jatuh Dioda
8. Percobaan rangkaian seperti gambar 2 dengan menggunakan dioda silikon R = 4,7K ohm dan tegangan power supply = 14 V.
Gambar 2. Pengukuran tegangan jatuh diode dan tegangan beban 9. Ukurlah Vf dan Vo.
10. Selanjutnya turunkan tegangan power supply menjadi 3V. Ulangi langkah (9). 11. Gantilah tahanan R menjadi 470 ohm dan jagalah tegangan power supply tetap =
3V. Ulangi langkah (9).
6. ANALISA DAN PEMBAHASAN
1. Grafik tertera pada scannan (di Lampiran)
2. Grafik tertera pada scannan (di Lampiran)
3. a. Vo = I.R
Perbandingan antara perhitungan dan pengukuran Vf dan Vo pada tabel 3 adalah
Vo Vf
Pengukuran : Perhitungan Pengukuran : Perhitungan 13,2 : 13,16 0,62 : 0,7
2,45 : 2,25 0,52 : 0,7 2,35 : 2,25 0,64 :0,7
Pebandingan antara pengukuran dan perhitungan tidak terlalu jauh dan masih dalam batas toleransi, kesalahan tersebut bisa saja disebabkan karena alat ukurnya yang sudah tidak presisi lagi atau kesalahan dalam membaca alat ukur.
4. Tegangan dioda silikon tidak bisa mencapai 0,85 V karena salah satu sifat dioda silikon yaitu dioda silikon bekerja ketika tegangannya antara 0,5 – 0,7 V. Dan tegangan dioda germanium tidak bisa mencapai 0,55 karena salah satu sifatnya yaitu dioda germanium yaitu bekerja ketika tegangannya antara 0,3 – 0,5 V.
ANALISA TAMBAHAN..
Tabel 1. Percobaan dengan dioda silikon
yang dipakai pada percobaan yang dilakukan sudah bocor atau melebihi ambang batas kapasitas, hal ini juga disebabkan karena di sebuah dioda memiliki nilai tegangan saturasi ( Vsaturasi ), yaitu titik dimana tegangan dioda sudah mencapai batas maksimalnya / tidak dapat bertambah lagi.
Jadi dari kurva karakteristik dioda silikon bahwa arus mulai terbaca saat Vf sebesar 0.50 Volt atau disebut Vcut off dengan Vsaturasi adalah 0,75 Volt.
Tabel 2.Percobaan dengan dioda germanium
Dari percobaan yang dilakukan ketika Vf 0,01 – 0,15 didapat nilai If sangat kecil atau bisa dianggap dioda tersebut belum bekerja tetapi ketika Vf 0,25 If-nya 0,26mA atau sudah mulai bekerja. Kemudian untuk data tegangan dioda maksimum yang dapat diukur pada 0,55 Volt dengan If = 1,29mA, seharusnya pada dioda germanium tegangan dioda maksimum yang dapat dibaca adalah 0,3 - 0,5 Volt dan untuk memunculkan arus dioda If, hal itu dikarenakan dioda yang dipakai pada percobaan yang dilakukan sudah bocor atau melebihi ambang batas kapasitas, hal ini juga disebabkan karena di sebuah dioda memiliki nilai tegangan saturasi ( Vsaturasi ), yaitu titik dimana tegangan dioda sudah mencapai batas maksimalnya / tidak dapat bertambah lagi. Dan dari percobaan yang dilakukan didapat Vf maksimum atau lebih tepatnya Vsaturasi adalah 0,55 volt dengan If = 3,9 mA.
Jadi dari kurva karakteristik dioda germanium bahwa arus mulai terbaca saat Vf sebesar 0.20 Volt atau disebut Vcut off karena dari 0.10 dengan Vsaturasi adalah 0,55 Volt.
Tabel 3.Percobaan tegangan jatuh dioda
Pada percobaan ini Vo atau Voutput dihasilkan dari Vs – Vf atau I.R , dari hasil percobaan didapatkan hasil yang tidak terlalu signifikan atau masih dalam batas toleransi, dalam hal ini Vf / tegangan dioda adalah 0,7 karena dioda yang dipakai adalah dioda silikon, arus dioda dipengaruhi oleh resistansi dan didapat dari Vo / R. 7. KESIMPULAN
1. Dioda Silikon bekerja ketika tegangannya 0,5 – 0,7 V 2. Dioda Germanium bekerja ketika tegangannya 0,3-0,5 V 3. Dioda Silikon V cut off pada tegangan 0,5 V
4. Dioda Germanium V cut off pada tegangan 0,20 V
TUGAS
1. Apa perbedaan dioda silikon dengan dioda germanium? 2. Apa yang dimaksud dengan dioda ideal?
3. Carilah karakteristik dioda yang dipakai di data sheet dan jelaskan! Jawab :
1.
Dioda Germanium Dioda Silkon 1. Teg. Operasi hingga 200 V 1.Teg.Operasitersedia
hingga1000V
2. Arus forward dalam mA 2. Arus forward hingga 1000 A 3. Aplikasi sinyal kecil 3. Aplikasi sinyal kecil dan besar
4. Respon cepat 4. Respon sedikit lambat 5. Reverse resistansi yang kecil 5. reverse resistansi yg besar 6. Arus bocor yang besar 6. Arus bocor yang kecil
7. dependent terhadap temperatur 7.Independent terhadap temp. hingga 1500C
2. Dalam pendekatan dioda ideal, dioda dianggap sebagai sebuah saklar tertutup jika diberi bias forward dan terbuka jika di beri bias reverse. Artinya secara ideal, dioda berlaku seperti konduktor sempurna (tegangan nol) jika bias forward dan seperti isolator sempurna (arus nol ) saat dibias reverse.
Pada keadaan bias maju, arus forward If yang mengalir sangat kecil sekali
secara eksponensial sampai tegangan Vf sebesar 0,3 V untuk germanium dan 0,7 V untuk Silikon. Setelah melewati tegangan tsb. arus If naik sangat besar
sekali hampir linier.
Pada keadaan bias mundur, arus mundur IR mengalir sangat kecil sekali
dan akan tetap konstan meskipun teg. VR di naikan sampai teg. VR mencapai
teg. VBR, dan setelah melewati teg. tsb ( VBR ) arus akan mengalir sangat besar
sekali. Hal ini tidak di perbolehkan dalam pemakaian diode.
Bentuk kurva karakteristik diode ( bukan linier ) didapat dari persamaan diode yaitu :
Dari persamaan dioda diatas dpt di terangkan mengenai arus forward dioda yaitu :
a. Makin besar arus forward yang mengalir di dapat dengan makin besar tegangan yang di berikan. Ini terlihat pada kurva karakteristik diatas. b. Bila dioda memanas ( menghangat ) baik disebabkan oleh aliran arus
maupun pengaruh luar, arus If akan mengecil. Untuk Vf yang konstan, If
naik jika tempt-nya naik. Dan jika If konstan, maka Vf akan naik jika
LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
1. Nixon, Benny. LABORATORIUM DIGITAL I (RANGKAIAN KOMBINATORIAL). Jakarta: Politeknik Negeri Jakarta, 2008.
