PANDUAN PRAKTIKUM
ELEKTRONIKA DASAR
MODUL I
KARAKTERISTIK DIODA
I. Tujuan Percobaan
Memahami prinsip kerja dari dioda dan karakteristiknya.
II. Alat dan Bahan
Dioda adalah komponen elektronika yang memiliki 2 kutub yaitu kutub positif yang disebut anoda dan kutub negatif yang disebut katoda. Arus listrik DC hanya dapat mengalir dari anoda ke katoda dan tidak dapat mengalir dari katoda ke anoda. Fungsi dioda secara umum adalah sebagai penyearah arus listrik, oleh sebab itu dioda umum digunakan sebagai pengubah arus AC menjadi arus DC.
Dioda adalah sambungan bahan p-n yang berfungsi terutama sebagai penyearah. Bahan tipe-p akan menjadi sisi anode sedangkan bahan tipe-n akan menjadi katode. Berdasar pada polaritas tegangan yang diberikan kepadanya, dioda bisa berlaku sebagai sebuah saklar tertutup (apabila bagian anode mendapatkan tegangan positif sedangkan katodenya mendapatkan tegangan negatif) dan berlaku sebagi saklar terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan negatif sedangkan katode mendapatkan tegangan positif). Kondisi tersebut terjadi hanya pada dioda ideal-konseptual. Pada dioda faktual (riil), perlu tegangan lebih besar dari 0,7V (untuk dioda yang terbuat dari bahan silikon) pada anode terhadap katode agar dioda dapat menghantarkan arus listrik. Tegangan sebesar 0,7V ini disebut sebagai tegangan halang (barrier voltage). Dioda yang terbuat dari bahan Germanium memiliki tegangan halang kira-kira 0,3V.
.
Gambar 1. Bagian-bagian dioda Dioda terbagi menjadi beberapa macam antara lain :
1. Dioda silikon
Dioda silikon adalah dioda yang paling umum terdapat dipasaran dan banyak digunakan sebagai penyerah arus AC ke DC.
2. Cristal dioda (Cat’s Whisker)
Dioda ini biasanya disebut dioda germanium, umum digunakan pada radio sebagai alat demodulasi.
3. Varactor dioda
Varactor dioda adalah dioda yang digunakan untuk mengontrol tegangan listrik
Semikonduktor tipe P Semikonduktor tipe N
Kaki positif (anoda) Kaki negatif (Katoda)
sambungan (juction)
4. Silicon Controler Rectifier (SCR)
SCR hampir sama dengan Varactor, namun SCR lebih baik kinerjanya bila dibandingkan dengan varaktor
5. Photodioda
Photodioda biasanya digunakan sebagai sensor 6. Laser dioda
Laser dioda adalah hasil pengembangan dari LED sehingga cahaya yang keluar menjadi cahaya monokromatik yang koheren
7. Dioda Zener
Dioda zener adalah dioda yang digunakan untuk menstabilkan tegangan listrik, dioda zener memiliki tegangan breakdown yang rendah.
8. Light emitting Dioda (LED)
LED adalah sejenis dioda yang dapat menghasilkan cahaya 9. Gunn dioda
Adalah dioda tegangan tinggi yang umum digunakan dalam mikrowave 10.Thermal dioda
Thermal dioda adalah yang dapat digunakan untuk mengatur temperatur dengan mengatur besarnya tegangan yang melawatinya. Dioda ini banyak digunakan dalam sistem pendingin termoelektrik.
Dioda tidak memiliki nilai yang spesifik, namun biasanya ukuran sebuah dioda dinyatakan dalam satuan berapa kuat arus dan tegangan maksimum yang dapat dilewatkan pada dioda. Dipasaran ukuran dioda dinyatakan dalam bentuk no tipe dioda yang telah ditetapkan oleh pabrik yang membuatnya. Contoh tipe-tipe dioda adalah1N4002, 1N4005, BY15 dan sebagainya.
Lambang untuk macam-macam dioda adalah sebagai berikut :
Forward Voltage (Panjar Maju)
Dioda berfungsi untuk membuat arus listrik mengalir pada satu arah saja. Seperti halnya orang yang mengeluarkan energi untuk membuka pintu dan melaluinya, listrik juga mengeluarkan energi saat melalui dioda. Tegangan listrik akan berkurang sekitar 0.7 Volt saat arus listrik melewati dioda (yang terbuat dari silikon). Tegangan sebesar 0.7 Volt ini disebut forward voltage.
Reverse Voltage (Panjar Mundur)
yang masih dapat ditahan oleh dioda. Bila tegangan balik melebihi rating tegangan balik maksimum ini maka dioda akan rusak, kebocoran arus.
Dioda Signal
Dioda jenis ini digunakan untuk meneruskan arus dengan nilai arus kecil, yaitu hingga 100mA. Contoh dioda jenis ini adalah dioda 1N4148 yang terbuat dari bahan silikon.
Dioda Rectifier
Dioda jenis ini digunakan dalam rangkaian Power Supply. Dioda tersebut berfungsi untuk mengubah arus bolak-balik ke arus searah. Rating maksimum arus yang dapat dilewatkan samadengan 1A atau lebih besar dan maximum reverse voltage samadengan 50V atau lebih besar .
Dioda Zener
Dioda ini digunakan untuk memperoleh tegangan (dioda zener) yang tetap ketika reverse voltage sudah berada di daerah breakdown. Ketika reverse voltage, meski nilainya berubah-ubah, asalkan berada di daerah breakdown maka tegangan dioda zener tersebut akan tetap.
Karakteristik Dioda
Kita dapat menyelidiki karakteristik statik dioda, dengan cara memasang dioda seri dengan sebuah catu daya dc dan sebuah resistor. Kurva karakteristik statik dioda merupakan merukan fungsi dari arus ID, arus yang melalui dioda terhadap tegangan VD, beda tegangan antara titik a dan b ( lihat gambar 2).
Gambar 2. Kurva Karakteristik Dioda
memberikan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0.6 Volt yang biasa untuk dioda silikon. Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis dioda yang dipakai.
IV. Prosedur Percobaan 1. Karakteristik Dioda
a. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 3 di bawah ini menggunakan breadboard.
b. Atur resistor variabel (potensiometer) untuk mendapatkan nilai tegangan dc sebesar 1 V, 1.2 V, 1.4 V, 1.6 V dan 1.8 V
c. Ukur dan catat arus yang mengalir pada rangkaian dioda untuk setiap tegangan yang diberikan. Masukkan datanya ke dalam tabel 1.
d. Buat grafik hubungan arus dengan tegangan berdasarkan data tersebut. e. Posisikan resistor variabel sehingga didapat nilai tegangan sebesar 0 Volt. f. Pasangan Voltmeter dan Ampermeter pada dioda.
e. Naikkan perlahan nilai tegangan dengan merubah resistor variabel hingga nilai maksimum yang didapat.
g. Catat arus dan tegangan dioda.
h. Buatlah grafik arus dengan tegangan, amati perubahan nilai tegangan jatuh pada dioda. Tarik kesimpulan dari fenomena tersebut.
Tabel 1.
Gambar 3. Rangkaian Dioda
2. Dioda Zener
a. Setting rangkaian seperti pada gambar berikut.
b. Beritahukan kepada asisten pada saat memulai praktikum
c. Atur nilai V dc pada nilai 4 Volt, tutup saklar. Ukur nilai arus yang mengalir dan tegangan pada dioda zener, catat harga yang didapat
d. Ulangi prosedur percobaan diatas untuk nilai 2 V, 3V, 4V, 5V dan 6V, catat harga yang didapat.
3. LED
a. Setting rangkaian seperti pada gambar berikut,
b. Beritahukan kepada asisten pada saat memulai praktikum
c. Biarkan S1 dalam posisi terbuka, naikan perlahan nilai V AC variabel (pada posisi R2 minimum), amati perubahan kecemerlangan dari LED merah. Buat kesimpulan atas pengamatan tersebut.
d. Setting V AC sebesar 6 Volt, naikan perlahan nilai resistor variabel (R2), amati perubahan kecemerlangan dari LED merah. Buat kesimpulan atas fenomena tersebut dan amati fenomena yang terjadi. Pada V AC 6 Volt ini, balik polaritas dari LED Merah, ulangin prosedur (e) dan amati fenomena yang terjadi. Kembalikan pada posisi semula.
MODUL II
RANGKAIAN PENYEARAH GELOMBANG
I. Tujuan Praktikum
1. Membuat rangkaian penyearah gelombang arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC).
2. Mengetahui kegunaan dari dioda semikonduktor.
II. Alat dan Bahan Praktikum
1. Transformator Step Down 2. Osiloskop
3. Multimeter
4. Dioda, Resistor, Kapasitor
5. Kabel penghubung dan jepit buaya
III. Te ori Dasar
Transformator berfungsi untuk menurunkan atau menaikkan tegangan AC. Dalam percobaan ini digunakan transformator untuk menurunkan tegangan sekunder. Perhatikan diagram transformator pada gambar.
Gambar 4. Pembebanan transformator RL
CT T
PLN V
Setiap transformator memiliki hambatan keluaran Ro, yang akan menyebabkan turunnya tegangan sekunder dari trafo jika dipasang beban antara CT dan V. Tegangan turun sebesar V = IL Ro, dimana IL adalah arus beban. Makin besar arus beban yang ditarik, makin kecil tegangan keluaran.
Tegangan keluaran dalam keadaan terbebani (Vob) adalah Vob = Voo-IL Ro, sedangkan Voo adalah tegangan keluaran tanpa beban yang merupakan tegangan keluaran transfor-mator diukur dengan multimeter tanpa beban. Hal tersebut perlu kita lakukan untuk dapat menentukan hambatan keluaran transformator, karena kita tidak memiliki amperemeter yang dapat mengukur langsung arus beban.
Gambar 6. Penyearah gelombang penuh
Gambar 5. Penyearah setengah gelombang CT
Gambar 7. Penyearah dengan tapis
D1
CATU DAYA TEREGULASI ZENER
Gambar 8. Penyearah dengan regulator zener D1
Tegangan keluaran dari penyearah akan mengalami penurunan tegangan jika kita bebani. Kita dapat mencegah terjadinya hal ini sehingga kita memperoleh penyearah yang tidak akan turun tegangan keluarannya jika kita bebani dalam batas-batas tertentu. Dengan menggunakan dioda zener maka tujuan tersebut akan dapat dicapai.
IV. Prosedur Percobaan
1. Penyearah Setengah Gelombang
RL = 1K ohm
Virms = tegangan input dioda, diukur dengan Multimeter
Vipp = tegangan input dioda, diukur dengan Osiloskop (CRO)
VoDC = tegangan out put, diukur dengan Osiloskop
Tabel Pengamatan
Teganga Trafo
Virms
(V)
Vipp
(V)
VoDC
(V)
Gambar Vi
pada CRO
Gambar Vo
pada CRO
12V 15V 18V
2. Penyearah Gelombang Penuh
Tabel Pengamatan
3. Penyearah Gelombang Penuh dengan Filter Kapasitor
MODUL III
PENGUAT OPERASIONAL (OP AMP)
I. Tujuan Praktikum
1. Membuat rangkaian penguat operasional membalik dan tak membalik menggunakan IC OP-AMP
II. Alat dan Bahan Praktikum
1. Osiloskop
Penguat Operasiaonal (yang selanjutnya disebut Op-Amp) adalah penguat tegangan dengan peroleh tinggi yang dirancang untuk menguatkan sinyal (isyarat) pada rentang frekuensi yang lebar. Lumrahnya Op-Amp mempunyai dua terminal input dan satu terminal output dan peroleh tegangan sekurang-kurangnya 105. Simbol Op-Amp adalah sebagai berikut.
Input terdiri atas dua buah, Vn (input membalik = inverting) dan Vp (input tak membalik = non inverting). Output pada pin Vo. Penyedia tegangan berifat dua tegangan, yaitu +Vcc dan –Vcc. Untuk penggambaran selanjutnya penyedia daya tidak digambar. Biasanya Op-Amp dikonfigurasi dengan jaringan umpan balik eksternal untuk membentuk fungsi tertentu.
Karakteristik Op-Amp ideal:
Meskipun ini adalah spesifikasi ekstrim, tetapi secara komersial spesifikasinya mendekati ideal, sehingga banyak rangkaian praktis dapat dirancang dengan karakteristik ini. Op-Amp secara komersial mempunyai banyak jenis, misalnya tipe LM741, LM351, TL 074 dan lain-lainya.
Non inverting Amplifier
masukan yang dibuat melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya. Untuk menganalisa rangkaian penguat op-amp non inverting, caranya sama seperti menganalisa rangkaian inverting.
Gambar 2 : penguat non-inverter
Dengan menggunakan aturan 1 dan aturan 2, kita uraikan dulu beberapa fakta yang ada, antara lain :
vin = v+ v+ = v- = vin
Dari sini ketahui tegangan jepit pada R2 adalah vout – v- = vout – vin, atau iout = (vout-vin)/R2. Lalu tegangan jepit pada R1 adalah v- = vin, yang berarti arus iR1 = vin/R1.
Hukum kirchof pada titik input inverting merupakan fakta yang mengatakan bahwa : iout + i(-) = iR1
Aturan 2 mengatakan bahwa i(-) = 0 dan jika disubsitusi ke rumus yang sebelumnya, maka diperoleh
iout = iR1 dan Jika ditulis dengan tegangan jepit masing-masing maka diperoleh (vout – vin)/R2 = vin/R1 yang kemudian dapat disederhanakan menjadi vout = vin (1 + R2/R1)
Jika penguatan G adalah perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan, maka didapat penguatan op-amp non-inverting :
Impendasi untuk rangkaian Op-amp non inverting adalah impedansi dari input non-inverting op-amp tersebut. Dari datasheet, LM741 diketahui memiliki impedansi input Zin = 108 to 1012 Ohm.
Inverting Amplifier
gambar 3 : penguat inverter
Input non-inverting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground, atau v+ = 0. Dengan mengingat dan menimbang aturan 1 (lihat aturan 1), maka akan dipenuhi v- = v+ = 0. Karena nilainya = 0 namun tidak terhubung langsung ke ground, input op-amp v- pada rangkaian ini dinamakan virtual ground. Dengan fakta ini, dapat dihitung tegangan jepit pada R1 adalah vin – v- = vin dan tegangan jepit pada reistor R2 adalah vout – v- = vout. Kemudian dengan menggunakan aturan 2, di ketahui bahwa :
iin + iout = i- = 0, karena menurut aturan 2, arus masukan op-amp adalah 0. iin + iout = vin/R1 + vout/R2 = 0
Selanjutnya
vout/R2 = - vin/R1 .... atau vout/vin = - R2/R1
Jika penguatan G didefenisikan sebagai perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan, maka dapat ditulis
G = R2/R1
Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari sinyal masukan terhadap ground. Karena input inverting (-) pada rangkaian ini diketahui adalah 0 (virtual ground) maka impendasi rangkaian ini tentu saja adalah Zin = R1.
IV. Prosedur Percobaan 1. Penguat membalik
a. Buatlah rangkaian penguat membalik/inverting seperti gambar diatas.
b. Amatilah bentuk gelombang dan tegangan pada Vi dan Vo dengan osiloskop. Vi
dari AFG gelombang sinus f = 1 kHz.
R1=10k,RF=100k R1=22k,RF=100k R1=47k,RF=100k
Gambar gelombang Vi = 20 mV
(peak to peak) Gambar gelombang
Vo Vo = ... Vo = ... Vo = ...
Hitung AF
AF = ... AF = ... AF = ...
Hitung AF dr rumus
2. Penguat tak membalik
a. Buatlah untai penguat tak membalik/ non inverting seperti gambar diatas. b. Amatilah bentuk gelombang dan tegangan pada Vi dan Vo dengan osiloskop. Vi
dari AFG gelombang sinus f = 1 kHz.
R1=10k,RF=100k R1=22k,RF=100k R1=47k,RF=100k
Gambar gelombang Vi = 20 mV
(peak to peak) Gambar gelombang
Vo Vo = ... Vo = ... Vo = ...
Hitung AF AF = ... AF = ... AF = ...
Hitung AF dr rumus
MODUL IV
TRANSISTOR BIPOLAR
I. Tujuan Percobaan
1. Mengetahui karakteristik transistor bipolar
2. Menentukan pengaruh bias maju dan bias balik pada junction basis-emiter. 3. Menguji dan mengukur penguatan arus pada transistor NPN dan PNP
II. Alat dan Bahan
1. Power supply 2. Transistor BD139 3. Mult meter
4. Resistor 5. Breadboard 6. Kabel penghubung
III. Teori Dasar
Karakteristik Transistor Bipolar
Salah satu cara untuk membayangkan bagaimana transistor bekerja, yaitu dengan membuat grafik yang menghubungkan arus dan tegangan transistor. Dapat diperoleh kurva kolektor CE dengan membentuk suatu rangkaian seperti gambar 3.1, yaitu dengan mengubah-ubah tegangan VBB dan VCC untuk memperoleh tegangan dan arus transistor yang berbeda-beda.
Gambar 3.1 Rangkaian untuk mengatur arus dan tegangan kolektor
Untuk mendapatkan hasil yang baik, prosedur yang biasa digunakan yaitu dengan menentukan suatu nilai dari IB dan menjaganya tetap stabil sambil VCC diubah. Dengan mengukur IC dan VCE, diperoleh data untuk menggambar grafik IC dan VCE. Misalkan seperti gambar 3.1, kita tentukan IB konstan sebesar 10 uA.
Gambar 3.2 Kurva transistor dengan IB = 10 Ua
Kurva pada gambar 3.2 menggambarkan penjelasan tentang kerja transistor. Jika VCE = 0, dioda kolektor tidak terbias balik, karena itu arus koletor sangat kecil. Untuk VCE antara 0 dan mendekati 1 V, arus kolektor naik dengan cepat dan kemudian menjadi hampir konstan. Ini berhubungan dengan gagasan membias balik dioda kolektor. Dibutuhkan kira-kira 0,7 V untuk membias dioda kolektor.
Jika digambarkan beberapa kurva untuk IB yang berbeda-beda, diperoleh grafik
seperti gambar 3.3. Karena menggunakan transistor dengan βdc kira-kira 100, maka arus kolektor 100 kali lebih besar daripada arus basis. Kurva ini seringkali disebut kurva kolektor statik karena yang digambarkan arus dan tegangan DC.
Gambar 3.3 Kurva transistor dengan IB variabel
Juga diperhatikan tegangan breakdown, tegangan breakdown menjadi lebih kecil pada arus yang lebih besar. Ini berarti bahwa voltage compliance dari transistor berkurang untuk arus yang lebih besar. Semuanya ini dibutuhkan untuk mencegah breakdown pada segala keadaan. Ini menjamin bahwa transistor akan bekerja pada daerah aktif.
Bias Transistor
Makin besar VBE, maka makin banyak jumlah elektron yang diinjeksikan sehingga arus yang dapat dihantarkan akan lebih besar.
Bias balik pada dioda kolektor mempunyai pengaruh yang kecil pada jumlah elektron yang memasuki kolektor. Memperbesar VBE akan mempertinggi arus kolektor, namun jumlah elektron yang tiba pada lapisan pengosongan kolektor akan tetap.
Gambar 3.4 Rangkaian dasar transistor NPN
3.5. Karena dioda emiter dan kolektor menunjuk ke arah berlainan, semua arus dan tegangan dibalik.
Transistor PNP dikatakan komplemen dari transistor NPN. Kata “komplemen”
menandakan bahwa semua tegangan dan arusnya berlawanan dengan yang dimiliki transistor NPN. Semua rangkaian NPN mempunyai rangkaian komplementer. Untuk mendapatkan trasnsistor PNP komplementer:
1. Gantilah transistor NPN dengan transistor PNP 2. Baliklah semua tegangan dan arusnya
Gambar 3.5 Transistor PNP dan aliran konvensional
Gambar 3.6 Rangkaian dasar transistor PNP
III Prosedur Percobaan Karakteristik Transistor
1.Buatlah rangkaian seperti Gambar 3.7 di bawah ini.
2.Pasang power supply pada VBB = 5 V (variabel) dan VCC = 5 V. 3.Mengatur VBB sebesar 0 V dengan membuka S2.
4. Mengatur RC bernilai 5 kΩ. Menutup S1.
5. Mencatat IB, IC, VRC, VBE, VCE pada Tabel 3.1. Membuka S1 6. Menutup S2, mengatur VBB=0,5 V
7. Mengatur RC bernilai 5 kΩ. Menutup S1.
8. Mencatat IB, IC, VRC, VBE, VCE pada Tabel 3.1. Membuka S1
9. Mengulangi langkah 4-8 dengan nilai RC diubah secara berturut-turut 4 kΩ, 3 kΩ,
dan 2 kΩ.
10. Masing-masing data IB, IC, VRC, VBE, VCE dicatat pada Tabel 3.1.
Tabel pengamatan
VBB Rc(kΩ) IB IC VBE VRC VCE
0 V 5
0,5 V 5
4 3 2
4 V 5
4 3 2
5 V 5
MODUL V
TRANSISTOR SEBAGAI SAKLAR ELEKTRONIK
I. Tujuan Praktikum
1. Mengetahui cara menggunakan transistor sebagai saklar elektronik 2. Mampu merancang rangkaian transistor sebagai saklar elektronik 3. Mampu menganalisisa rangkaian transistor sebagai saklar elektronik 4. Mampu mengaplkasikan transistor sebagai saklar elektronik
II. Bahan Praktikum
1. Transistor
Transistor bipolar dapat difungsikan sebagai saklar elektronika dengan memanfaatkan dua keadaan transistor yaitu keadan saturasi ( sebagai saklar tertutup ) dan keadaan cut off ( sebagai saklar terbuka ).
Pada saat saturasi maka arus kolektor adalah
( )
Untuk mencari arus basis pada keadaan resistor basis terpasang dapat dihitung dengan persamaan berikut :
1. Apa yang dimaksud dengan saturasi dan cut off? Jelaskan !
2. Jelaskan bagaimana cara menentukan garis bebab pada kurva transistor? 3. Jelaskan cara kerja transistor sebagai saklar pada rangkaian percobaan A?
4. Berapa besar penguatan arusnya ketika saklar S1ditutup, V110V , V2 15V dan
1 2 1 R R K?
V. Langkah Percobaan
A.Transistor sebagai saklar
Gambar 5.1. Rangkaian Transistor sebagai Saklar
2. Ukur besar tegangan R2 dan LED
3. Tutup saklar. Apa yang terjadi pada LED? 4. Ukur kembali besar tegangan R2 dan LED.
5. Ukur besar IB dan IC. Hitung besar penguatan transistor. 6. Buktikan nilai IB,ICdan
1
R
V menggunakan persamaan.
B.Transistor sebagai saklar tanpa RB
1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini kemudian tentukan Q R V1, 1, 1
dan V2.
Gambar 5.2. Rangkaian Transistor sebagai Saklar tanpa RB
2. Ukur besar tegangan R1 dan LED
3. Tutup saklar. Apa yang terjadi pada LED? 4. Ukur kembali besar tegangan R1 dan LED.
