Laporan Praktikum [EL2140]_[modul ke 1]_[Agus K]

(1)

MODUL 1 Dioda:

MODUL 1 Dioda: Karakteristik dan Aplikasi

Karakteristik dan Aplikasi

Dzikril Hakim (18010031)

Asisten: Agus Krisdianto

Tanggal Percobaan:

Tanggal Percobaan: 14/02/2014/02/201212

EL2140-Pra

EL2140-Praktikum ktikum ElektronikaElektronika

Laboratori

um Dasar Teknik Elektro -

Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB

Abstrak

Pad

a

pra

prakti

ktikum

kum

per

pertam

tama

a

ini

ini,

,

Diod

Dioda

a

:

Kar

Karakt

akteris

eris

tik

dan

Apl

Aplika

ika

si,

pra

prakti

ktikan

kan

dituntut untuk memahami karakteristik

d

di

io

od

de

e

s

se

ec

ca

ar

ra

a

u

um

mu

um

m

s

se

er

rt

ta

a

penggunaannya

baik

dalam

sebuah

penggunaannya

baik

dalam

sebuah

r

ra

an

ng

gk

ka

ai

ia

an

n

c

cl

li

ip

pp

pe

er

r,

,

c

cl

la

am

mp

pe

er

r

s

se

er

rt

ta

a

p

pen

enga

garu

ruh

h

f

fil

il

ter

te

r

s

sed

eder

erha

hana

na

ya

yang

ng

didala

mnya terdapat diode

pada suatu

sumber DC. Dengan harapan kesimpulan

ya

yang

ng

ada

ses

sesuai

uai

den

dengan

gan

teo

teori

ri

yan

yang

g

berlak

u,

namun kenyata

namun kenyataan

an

nya masih

terdapat kesalahan dalam melakukan

pengambilan data.

Kata kunci: Dioda, clipper, clamper,

cut-in

in

1. 1. P

P

ENDAHULUANENDAHULUAN

Seper

Seperti ti yang kita yang kita ketaketahui, hui, diode mempundiode mempunyaiyai

banyak aplikasi dan fungsi nya dalam sebuah

rangkaian elektronika. Pada percobaan kali

ini sedikit akan dibahas dan dianalisis

kara

karakteriskteristik tik diode tersebut baik diode tersebut baik itu itu diodediode

biasa ataupun diode

biasa ataupun diode zener, memahami fungsizener, memahami fungsi

uta

utama ma diodiode de sebsebagaagai i sebsebuah uah komkomponponenen

penyearah arus dalam rangkaian serta

mempelajari bagaimana pengaruh filter

sederhana menggunakan komponen diode

pada suatu sumber DC serta sedikit

membahas mengenai clipper dan clamper.

2. 2. S

S

TUDITUDI

P

USTAKAUSTAKA

Dioda pada umumnya memang digunakan

untuk penyearah. Namun terlepas dari pada

itu diode banyak memiliki aplikasi. Sebelum

kita belajar mengena

kita belajar mengenai i modmodel el operaoperasi si padapada

s

sebebuauah h trtranansisiststor or yayang ng beberurupa pa BJBJT T kikitata

terlebih dahulu harus mengenal apa itu

dio

diode, de, bagbagaimaimana ana karkaraktakterierististik k nyanya, , sesertarta

aplikasinya.

2.1

2.1 K

K

ARAKTERISTIK ARAKTERISTIK

D

IODAIODA

D

Daallaam m ppeerrccoobbaaaan n kkaalli i iinni i kkiitta a aakkaann

mengamati 3 buah dioda yaitu dioda silikon,

dioda germanium, serta dioda zener yang ke

3 nya memiliki ciri khas masing-masing yang

da

dapapat t kikitta a lilihahat t dadari ri grgraafifik k i-i-v v . . llewewaatt

pra

praktiktikum kum kakali li ini ini kitkita a dapdapat at menmencarcari i dandan

m

meemmaahhaammi i aappa a iittu u tteeggaannggaan n ccuutt--iinn,,

tegangan breakdown, serta kemiringan kurva

ya

yang ng beberarartrti i reressisistatansnsi i didiododa a nynya, a, sesertrtaa

kemu

kemungkinangkinan n penggupenggunaan naan jenis-jenis-jenis jenis diodadioda

tertentu dalam sebuah rangkaian [1].

2

2. .2

2 P

P

ENYEARAHENYEARAH Pa Pada da prprakaktitikukum m kakali li inini i akakan an kikita ta amamatatii be bebeberarapa pa pepenynyeaeararah h gegelolommbabang ng sisinynyalal ya yaititu u : : pepenynyeaeararah h gegelolombmbanang g sesetetengngahah,, penye

penyearah arah gelomgelombang bang penuh penuh (deng(dengan an traftrafoo

cent

center er tappetapped) d) sertserta a penyepenyearah arah gelomgelombangbang

pe penunuh h titipe pe jejembmbatatanan. . DeDengngan an bebermrmododalal r raannggkkaaiiaan n kkiit t pprraakkttiikkuum m yyaanng g tteellaahh di disesedidiakakan an akakan an kikita ta amamatati i babagagaimimananaa perbe

perbedaan antara daan antara ke ke 3 3 penyepenyearah tersebutarah tersebut

[1].

Penggunaan dioda yang paling dasar adalah

seba

sebagai gai penyepenyearah arah arus arus bolabolak‐bak‐balik lik jala‐jala‐jalajala

me

menjnjadadi i ararus us seseararah ah papada da susuatatu u susumbmberer

tega

tegangan DC, ngan DC, seperseperti ti catu daya. catu daya. TegaTeganganngan

pada rangkaian penyearah gelombang penuh

diperoleh sebesar diperoleh sebesar Vo=Vp-12Vr Vo=Vp-12Vr Di Dimamana na Vp Vp adadalalah ah mmagagninitutuda da tetegagangnganan pu puncncak ak sisinynyal al AC AC yayang ng didiseseararahahkakan n dadann

tegangan ripple sebesar

Vr=Vp2fCR Vr=Vp2fCR De

Dengngan an f f adadalalah ah frfrekekueuensnsi i jajalala-j-jalala a yayangng

digun

digunakan, C akan, C kapakapasitansitansi si filtefilter r dan R dan R adaladalahah

beban pada rangkaian penyearah dan filter.

Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni),

tegangan ripple harus bernilai nol. Keadaan

ini dapat diperoleh bila (i) nilai resistansi R

be

bebban an aadadalalah h ttak ak hihingnggga a dadan n (i(ii) i) nnililaaii

kapasitansi C sangat besar (tak hingga). Nilai

resistansi resistansi beban tak hingga berarti

ra

rangngkakaiaian n tatanpnpa a bebebaban n (b(bebeban an teterbrbukuka)a)..

Dengan demikian untuk keadaan praktis hal

ya

yang ng dadapapat t didiggununaakakan n adadalalaah h dedengnganan

menggunakan kapasitansi C yang besar. Nilai

kapasitansi C yang besar akan memberikan

tegangan ripple yang kecil. Dalam percobaan

ini

(2)

nilai kapasitansi dan resistansi beban terhadap tegangan ripple [1].

Sebuah catu tegangan ideal juga seharusnya tidak mengalami degradasi tegangan outputnya bila mendapat beban, yang berarti catu tegangan ideal dapat dimodelkan dengan sumber tegangan. Pada kenyataannya catu tegangan seperti ini selalu mengalami degradari dengan naiknya arus beban. Perilaku seperti ini dapat dimodelkan dengan Rangkaian Thevenin berupa hubungan seri sumber tegangan dan resistansi output. Besaran resistansi output ini menentukan berapa degradasi tegangan yang diperoleh. Untuk rangkaian penyearah gelombang penuh, besar resistansi output efektif dapat dihitung.

Ro=14fC

Besaran lain yang dapat digunakan untuk menunjukkan perilaku yang sama adalah faktor regulasi tegangan VR. Besaran ini tidak bersatuan dan didefinisikan sebagai VR=Vnl-VflVfl x 100%

dimana Vnl adalah tegangan tanpa beban dan Vfl adalah tegangan beban penuh. Nilai regulasii tegangan VR yang kecil menunjukkan sumber tegangan yang lebih baik [1].

2.3 R

ANGKAIAN

C

LIPPER DAN

C

LAMPER Dalam percobaan ini akan dilakukan pengamatan sinyal output yang dihasilkan oleh rangkaian Clipper dan Clamper. Rangkaian clipper adalah rangkaian yang digunakan untuk membatasi tegangan agar tidak melebihi dari suatu nilai tegangan tertentu. Rangkaian ini dapat dibuat dari dioda dan sumber tegangan DC yang ditunjukkan oleh gambar berikut

3. M

ETODOLOGI

Alat-alat yang digunakan antara lain ,

 Kit Praktikum Karakteristik Dioda &

Rangkaian Penyearah

 Sumber tegangan DC (2 buah)

Trafo CT 15 V (1 buah)

 Osiloskop (1 buah)  Multimeter (2 buah)

 Dioda 1N4001 /1N4002 (3 buah)  Dioda Zener 5V1 (2 buah)

 Resistor Variabel (1 buah)  Resistor 150 KΩ (1 buah)  Kapasitor 10 uF (1 buah)  Breadboard (1 buah)

 Kabel ‐ kabel (2 buah kabel Banana‐BNC, 1

buah

kabel BNC‐BNC ) Langkah percobaan # karakteristik diode

1. Susun rangkaian seperti berikut

2. Gunakan DC offset nol untuk sinyal dari generator.

3. Gunakan mode x-y untuk mengamti sinyal.

4. Tekan tombol invert untuk channel B. 5. Ulangi langkah di atas untuk diode

germanium, silikon dan zener.

# Penyearah dan Filter

1. Susun rangkaian seperti gambar berikut dengan memberi tegangan 220V/50Hz

2. Amati bentuk, frekuensi gelombang serta pengaruh pemasangan C pada

(3)

Ulangi dengan nilai C yang konstan serta R yang diubah-ubah.

3. Selanjutnya rangkai kembali seperti gambar berikut

4. Lakukan langkah yang sama seperti pada rangkaian sebelumnya, hitung juga tegangan output serta hambatan outputnya menggunakan bantuan resistor variable.

5. Setelah itu kembali susun rangkaian seperti gambar berikut

6. _{Lakukan langkah yang sama seperti}

pada rangkaian sebelumnya, hitung juga tegangan output serta hambatan

outputnya menggunakan bantuan resistor variable.

7. Lanjutkan kembali membuat rangkaian berikut

8. Kembali lakukan langkah-langkah seperti pada rangkaian sebelumnya.

# Rangkaian Clipper

1. Buat rangkaian seperti gambar berikut menggunakan breadboard

2. Amati menggunakan osiloskop sinyal output serta gambarkan bentuk sinyal nya.

3. Kembali susun rangkaian seperti gambar berikut

4. Lanjutkan seperti langkah-langkah di atas.

5. Bandingkan hasilnya.

# Rangkaian Clamper

1. Susun rangkaian seperti pada gambar berikut

2. Amati sinyal output menggunakan osiloskop serta gambarkan bentuk keluaran sinyalnya.

1. H

ASIL DAN

A

NALISIS

# Untuk percobaan karakteristik diode di dapat hasil

(4)

Tabel 4–1 karakteristik dioda

Jenis diode Tegangan cut in Tegangan breakdown catatan Silicon 0,4 - Saat menggunan akan mode xy dibagin diode silicon dan germanium tegangan breakdownn ya tidak dapat terbaca Germanium 0,2 -Zener 1,2 6

Untuk diode silicon didapat grafik

Gambar 4–1 karakteristik diode silikon

Untuk diode germanium

Gambar 4–2 karakteristik diode germanium

Untuk diode zener

Gambar 4–3 karakteristik diode zener

Terlihat bagaimana diode silicon dan diode germanium yang masing-masing memiliki tegangan cut in 0,4 dan 0,2 merupakan jenis diode yang bekerja pada forward bias. Dimana tegangan cut in sendiri ialah tegangangan minimum yang dibutuhkan diode untuk dapat mengalirkan arus listrik, dapat dilihat dari grafik yang naik ketika melewati sumbu dimana sumbu Y disini menggambarkan tegangan yang ada pada resistor sehingga jelas terlihat, pada titik tegangan tertentu lah(sb-X) terdapat arus yang lewat sehingga bentuk grafiknya pun seperti itu.

Sedangkan untuk diode zener terlihat bagiamana terdapat grafik yang berasal dari bawah. Seperti yang kita ketahui diode zener merupakan diode yang bekerja pada tegangan yang “rusak”. Terlihat karakteristik diode zener yang memiliki karakteristik akanmenyalurkan arus listrik kea rah yang berlawanan jika tegangan yang masuk melewati batas tegangan breakdown nya sehingga ditunjukkan oleh bentuk grafik yang pada awalnya ada dibawah sumbu X sampai pada diatas sumbu X .

# Untuk perrcobaan penyearah filter di dapat data

Tabel 4–2 penyearah filter

Rangkaian diamati R (Ω) C (F) _{n DC (V)}teganga tegangan_{ripple (V)} Penyearah gelombang setengah di R konstan 1k 0,00 22 0,00 1 0,00 47 18 18 18 0,08 0,16 0,34 Penyearah gelombang setengah di C konstan 1k 180 27 0,00 1 18 15 11 0.16 0,7 2,2 Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan R konstan 1k 0,00 22 0,00 1 0,00 47 18 18 17 0,05 0,07 0,14 Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan C konstan 1k 180 27 0,00 1 18 16 12 0,07 0,28 0,9 Penyearah gelombang penuh jembatan diode dengan R konstan 1k 0,00 22 0,00 1 0,00 47 16 16 16 0,064 0,038 0,14 Penyearah gelombang penuh jembatan diode dengan R konstan 1k 180 27 0,00 1 16 16 12 0,64 0,27 0,8

(5)

Untuk lanjutan table ada di halaman selanjutnya.

Tabel 4–2 penyearah filter

Secara teori dan dibuktikan lewat gambar dari osiloskop bahwa diode menjadi penyearah, ketika tegangan AC positif diode bekerja seperti short circuit dan kemudian arus hanya mengisi kapasitor sampai penuh kemudian ketika tegangan AC negative diode bekerja seperti open circuit sehingga arus yang tadi sudah terisi di kapasitor terbagi ke resistor juga, disinilah fungsi filtrasi tersebut. Ketika arus dibuang dari kapasitor ke resistor disinlah terdapat tegangan ripple. Terlihat

juga bahwa nilai Im lebih di pengaruhi oleh kapasitor yang terpasang dibandingkan dengan resistor nya. Terlihat juga bagaimana pengaruh perubahan nilai tegangan ripple akibat berubah nya nilai resistor nya, semakin besar resistor semakin kecil nilai tegangan ripple yang di dapat.

# Rangkaian Clipper

Didapat bentuk grafik seperti dibawah ini

Terlihat bahwa terdapat batas atas dan batas bawah tegangan output, hal ini dapat terjadi karena ketika tegangan sumber positif dan lebih besar dari pada tegangan dc nya maka arus akan mengalir melewati diode sebelah kiri sedangkan tegangan yang ada di diode di batasi pada nilai tertentu begitu juga sebaliknya sehingga terdapat batas bawah dan atas suatu nilai tegangan. Hal ini sesuai dengan fungsi rangkaian clipper sendiri yaitu untuk membatasi tegangan agar tidak melebihi dari suatu nilai tegangan tertentu.

2. K

ESIMPULAN

Wilayah kerja dioda berbeda-beda, diode zener sesuai namanya bekerja pada daerah breakdown sedangkan diode biasa bekerja pada daerah forward bias. Dalam filter diode seperti fungsi utamanya sebagai penyearah dalam rangkaian dengan mengubah tegangan ac menjadi tegangan dc. Diode pada rangkaian clipper berfungsi untuk membatasi tegangan sampai pada nilai tertentu yang muncul pada sinyal output.

D

AFTAR

P

USTAKA

[1]

Hutabarat,

Mervin

T,Praktikum

Elektronika, Hal 1-13, penerbit ITB,

Bandung, 2012.

Rangkaian diamati frippl e (Hz) f dioda Im Rout (Ω) Penyearah gelombang setengah di R konstan 3,66 7,57 14,7 7 76,4 76,3 76,25 31 33 36 Penyearah gelombang setengah di C konstan 3,43 10,8 6 40,9 0 76,25 63,5 35,35 33 23 13 Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan R konstan -Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan C konstan -Penyearah gelombang penuh jembatan diode dengan R konstan -Penyearah gelombang penuh jembatan diode dengan R konstan