KARAKTERISTIK DIODA
Jumran, Nurul Qadri, Anny Yusliani, Rostina
Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Tarbiyah
UIN Alauddin Makassar Abstrak
Telah dilakukan praktikum elektronika dasar 1 dengan judul “Karakteristik Dioda”. Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Jurusan Pendidikan Fisika. Praktikum ini bertujuan untuk memahami prinsip kerja dioda penyearah serta untuk menggambarkan karakteristik Arus-Tegangan (I-V) dari dioda penyearah. Ada beberapa variabel dalam praktikum ini, yaitu: variabel kontrol yakni potensiometer, variabel manipulasi yakni tegangan potensiometer, dan variabel ukur yakni kuat arus dan tegangan pada dioda. Percobaan dilakukan dalam dua kegiatan yakni pengukuran kuat arus dan tegangan pada dioda untuk panjar maju dan pada panjar mundur. Hasil pengamatan kuat arus dan tegangan dioda penyearah pada panjar maju pada tegangan Vs = 9 V dan 12 V dioda melewatkan arus yang meningkat sering bertambahnya tegangan, namun jika dioda diberikan tegangan yang melewati tegangan potong dioda maka arus yang melewati dioda akan melonjak. Untuk hasil pengamatan kuat arus dan tegangan dioda pada panjar mundur ditemukan bahwa dengan tegangan Vs = 9 V dan 12 V tidak dapat melewatkan arus namun terkadang terdapat arus yang lewat yang jumlahnya sangat kecil disebut arus bocor. Tegangan sumber lebih besar dari titik potong sehingga arus bocor dapat terjadi. Jadi dioda peyearah hanya melewatkan arus pada satu arah saja hanya pada
panjar maju dan tidak melewatkan arus pada panjar mudur.
Kata kunci: Dioda - Dioda penyearah – Panjar maju – Panjar mundur
TUJUAN
1. Mengetahui perbedaan dari Dioda penyearah dan dioda zener.
2. Memahami prinsip kerja diode penyearah
3. Menggambarkan dan menjelaskan karakteristik Arus-Tegangan (I-V) dari diode penyearah
METODOLOGI EKSPERIMEN Teori Singkat
Dioda merupakan suatu elemen saklar elektronis yang hanya mengalirkan arus kesatu arah saja. Sebuah dioda terdiri dari kristalnya terdapat dua daerah N dan Gambar 1 : Simbol dari Dioda
sisi anode sedangkan bahan tipe –n menjadi katode (Prihono, 2010 : 19).
Ciri (karakteristik) dioda adalah hubungan antara arus dioda dan beda tegangan antara tegangan antara kedua ujung dioda. Untuk dioda sambungan p-n, lengkung cirinya adalah seperti pada gambar 1. Pada lengkung ciri dioda, arus dioda iD =
0 jika VD= 0. Ini sesuai dengan yang sudah
dibahas sebelumnya, yaitu pada keadaan tanpa tegangan (VD = 0) arus mioritas dan
arus mayoritas mempunyai besar sama tetapi arah yang berlawanan, sehingga arus total pada keadaan tanpa tegangan panjar sama dengan nol. Jika dioda diberi tegangan maju yaitu VD>0, arus ID mula-mula mempunyai
nilai iD ≅0 , sehingga VD = V potong,
setelah mana arus dioda naik dengan cepatnya terhadap perubahan tegangan dioda VD. Untuk dioda VD. Untuk dioda silikon V
potong ≅0 ,6 V sedang untuk dioda germanium V potong ≅0 ,3 V (Sutrisno, 1985 : 85).
Sumber: (Stan Amos & Mike James, 2000 : 11].
Gambar 2: Grafik panjar maju dan panjar mundur
terbalik saat ini . Sebuah fitur penting dari persimpangan reverse bias adalah bahwa lebar daerah deplesi dikendalikan oleh bias terbalik, peningkatan sebagai bias meningkat (Stan Amos & Mike James, 2000 : 11].
(Sumber © Stan Amos & Mike James, 2000 : 11 dan 13]. Gambar 3: Panjar Maju Dioda Alat dan Komponen
1. Alat
a.Power Supply 9 V dan 12 V 1 buah b. Voltmeter DC 20 Volt
1 buah
c.Ammeter DC 200 mA 1 buah 2. Komponen
a.Potensiometer 1 buah b. Dioda penyearah IN 5395
1 buah
c.Resistor 330 Ω 1 buah d. Kabel penghubung
8 buah
Identifikasi Variabel
Adapun identifikasi variabel pada percobaan ini adalah sebagai berikut :
a. Hubungan arus dan tegangan pada panjar maju
Variabel Kontrol : Tegangan sumber dan Hambatan beban Variabel Manipulasi: Potensiometer Variabel Respon : Arus dioda dan
Tegangan dioda
b. Hubungan arus dan tegangan pada panjar mundur
Variabel Kontrol : tegangan sumber dan hambatan beban Variabel Manipulasi: potensiometer Variabel Respon : Arus dioda dan
Tegangan dioda
Definisi Operasional Variabel Variabel Kontrol:
1. Tegangan sumber yakni alat yang digunakan untuk memberi beda potensial pada rangkaian karakteristik diode panjar maju.
2. Hambatan beban yakni komponen yang digunakan pada rangkaian karakteristik diode panjar maju untuk menghambat arus yang lewat dan mengimbangi nilai tegangan sumber pada power supply. Variabel Manipulasi:
perubahan tegangan dari minimum sampai dengan maksimum.
Variabel Respon:
1. Arus dioda adalah besarnya arus yang melewati dioda penyearah yang nilainya diukur dengan amperemeter 200 mA. 2. Tegangan dioda adalah besarnnya
tegangan yang terdapat pada dioda penyearah yang nilainya diukur dengan menggunakan voltmeter 20 volt.
Prosedur Kerja
Prosedur kerja pada percobaan ini adalah:
1. Panjar maju untuk dioda penyearah
a. Menbuat rangkaian seperti rangkaian berikut:
Gambar 4: Rangkaian dioda panjar maju
b. Mengatur tegangan pada pada power supply yaitu 9 volt
c. Mengatur potensiometer pada posisi minimun dan memutar alat ukur voltmeter dengan batas ukur 20 V dan amperemeter dengan batas ukur 200 mA.
d. Menaikkan tegangan bias dengan memutar potensiometer hingga voltmeter menunjukkan tegangan 0,01 volt, mencatat penunjukkan kedua alat ukur pada tabel pengamatan
e. Mengulangi kegiatan d, untuk tiap kenaikan tegangan bias.
f. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan.
g. Mengulangi kegiatan b sampai d, untuk tegangan 12 volt
h. Mencatat kembali hasil pengamatan pada tabel pengamatan.
2. Panjar mundur pada dioda penyearah
a. Menbuat rangkaian seperti rangkaian berikut:
b. Mengatur tegangan pada pada power supply yaitu 9 volt
c. Mengatur potensiometer pada posisi minimun dan memutar alat ukur voltmeter dengan batas ukur 20 V dan amperemeter dengan batas ukur 200 mA.
d. Menurunkan tegangan bias dengan memutar potensiometer hingga voltmeter menunjukkan tegangan -0,01 volt, mencatat penunjukkan kedua alat ukur pada tabel pengamatan
e. Mengulangi kegiatan d, untuk tiap penurunan tegangan bias.
f. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan.
g. Mengulangi kegiatan b sampai d, untuk tegangan 12 volt
h. Mencatat kembali hasil pengamatan pada tabel pengamatan.
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA
Hasil Pengamatan
Kegiatan 1: karakteristik dioda dengan panjar maju
a. Hubungan arus dan tegangan pada panjar maju
Tegangan sumber : 9 volt Batas Ukur Ammeter : 200 mA BatasUukur Voltmeter : 20 v Resistor : 330 Ω
NST Ammeter : 0,1 mA NST Voltmeter : 0,01 v
Tabel 1.1 : Hubungan antara tegangan dioda (VD) dengan arus dioda (ID) pada panjar
maju
No .
Vo (Volt) Io (mA)
1 0,00 0,0
2 0,01 0,0
3 0,07 0,2
4 0,10 1,1
5 0,33 2,0
6 0,41 2,4
7 0,48 3,1
8 0,52 5,4
9 0,56 7,4
10 0,59 10,9
11 0,61 11,25
12 0,62 12,5
13 0,64 13,1
14 0,66 15,1
15 0,68 17,8
16 0,69 27,5
17 0,70 23,2
18 0,71 25,01
19 0,72 25,02
20 0,73 25,03
Penentuan tegangan kerja dioda
Tegangan Maksimum (VDD) : Vs = 9
RL : 330 Ω
Grafik 1.1 : Hubungan Antara Tegangan Dioda (VD) dengan Arus Dioda (ID) pada
Grafik Hubungan Antara Arus dan Tegangan pada Panjar Maju dengan Vs= 9 Volt
Tegangan Dioda VD (Volt)
K
b. Hubungan arus dan tegangan pada panjar maju dengan Vs = 12 Volt Tegangan sumber : 12 volt
Batas Ukur Ammeter : 200 mA BatasUukur Voltmeter : 20 v
Resistor : 330 Ω
NST Ammeter : 0,1 mA NST Voltmeter : 0,01 v
Tabel 1.2 : Hubungan antara tegangan dioda (VD) dengan arus dioda (ID) pada panjar
Penentuan tegangan kerja dioda
Tegangan Maksimum (VDD) : Vs =
RL : 330 Ω
Grafik 1.2 : Hubungan Antara Tegangan Dioda (VD) dengan Arus Dioda (ID) pada
Grafik Hubungan Antara Arus dan Tegangan pada Panjar Maju dengan Vs= 12 Volt
Tegangan Dioda VD (Volt)
K
Kegiatan 2. : Karakteristik dioda dengan panjar mundur
a. Hubungan arus dan tegangan pada panjar mundur dengan Vs = 9 Volt Tegangan sumber : 9 volt Batas Ukur Ammeter : 200 mA
BatasUukur Voltmeter : 20 v
Resistor : 330 Ω
NST Ammeter : 0,1 mA NST Voltmeter : 0,01 v Tabel 2.1 : hubungan antara tegangan dioda (VD) dengan arus dioda (ID) pada panjar
Grafik 2.1 : Hubungan Antara Tegangan Dioda (VD) dengan Arus Dioda
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0
Grafik Hubungan Antara Arus dan Tegangan pada Panjar Mundur dengan Vs= 9 Volt
Tegangan Dioda (VD)
b. Hubungan arus dan tegangan pada panjar mundur dengan Vs = 12 Volt Tegangan sumber : 12 volt Batas Ukur Ammeter : 200 mA Batas Uukur Voltmeter : 20 v
Resistor : 330 Ω
NST Ammeter : 0,1 mA NST Voltmeter : 0,01 v Tabel 2.2 : hubungan antara tegangan dioda (VD) dengan arus dioda (ID) pada panjar
Grafik 2.2 : Hubungan Antara Tegangan Dioda (VD) dengan Arus Dioda
Grafik Hubungan Antara Arus dan Tegangan pada Panjar Mundur dengan Vs= 12 Volt
Tegangan Dioda (VD) tegangan pada panjar maju.
Pada percobaan ini, kami menggunakan resistor 330Ω, batas ukur amperemeter 200 mA, batas ukur voltmeter 20 v. Pada kegiatan ini, kami menggunakan panjar maju sehingga kutub positif sumber tegangan dihubungkan dengan anoda. Sedangkan kutub negatif sumber tegangan dihubungkan dengan katoda pada anoda.
Pada percobaan ini, kami melakukan pengambilan data sebanyak 20 data, yaitu pada tegangan 0,73 volt. Pada tegangan 0-0,48 volt arus pada dioda belum mengalami peningkatan drastis.
Dari hasil pengamatan, kami peroleh bahwa dioda mulai bekerja pada tegangan 0,68 Volt dengan arus 17,8 mA sehingga titik potongnya yaitu 0,68 volt dan memiliki tegangan ambang sebesar 0,69 V dan arus 27,5 mA dengan kenaikan 10,3 mA dari titik kerja diode penyearah. Sedangkan pada teori, dioda silikon mulai bekerja pada tegangan 0,5-0,7 volt. Hal ini menunjukkan bahwa pada tegangan Vs = 9 volt, Vp yang ditunjukkan pada jenis bahan dioda penyearah yakni silikon dengan mendekati (Vp ≅ 0,6).
b. Hubungan arus dan tegangan pada panjar maju dengan Vs = 12 Volt Pada percobaan ini, kami menggunakan resistor 330Ω, batas ukur amperemeter 200 mA, batas ukur voltmeter 20 v. Pada kegiatan ini, kami menggunakan
panjar maju sehingga kutub positif sumber tegangan dihubungkan dengan anoda. Sedangkan kutub negatif sumber tegangan dihubungkan dengan katoda pada anoda.
Pada percobaan ini, kami melakukan pengambilan data sebanyak 24 data, yaitu pada tegangan 0,74 volt. Pada tegangan 0-0,33,8 mA arus pada dioda belum mengalami peningkatan drastis.
Dari hasil pengamatan, kami peroleh bahwa dioda mulai bekerja pada tegangan 0,68 Volt dengan arus 19,0 mA sehingga titik potongnya yaitu 0,59 volt dan memiliki tegangan ambang sebesar 0,69 V dan arus 30,0 mA dengan kenaikan 11 mA dari titik kerja diode penyearah 0,68 volt. Sedangkan pada teori, dioda silikon mulai bekerja pada tegangan 0,5-0,7 volt. Hal ini menunjukkan bahwa pada tegangan Vs = 12 volt, Vp yang ditunjukkan pada jenis bahan dioda penyearah yakni silikon dengan mendekati (Vp ≅ 0,6).
Kegiatan 2 : hubungan antara arus dan tegangan pada panjar mundur
a. Hubungan arus dan tegangan pada panjar mundur dengan Vs = 9 volt
sumber tegangan dihubungkan dengan katoda pada dioda. Sedangkan kutub negatif sumber tegangan dihubungkan dengan anoda pada anoda.
Pada percobaan ini, kami melakukan pengambilan data sebanyak 24 data, yaitu pada tegangan (-0,01) sampai (-9,66) volt. Pada tegangan -0,01 hingga -0,1 volt, tidak ada arus yang mengalir (ID=0). arus yang
mengalir sangat kecil yaitu -0,01mA. Hal ini menunjukkan bahwa panjar mundur dengan tegangan Vs = 9 volt dan 12 volt tidak dapat melewatkan arus namun terkadang terdapat arus yang lewat yang jumlahnya sangat kecil yang disebut arus bocor. Ketika melewati titik potong pada diode penyearah.
b. Hubungan arus dan tegangan pada panjar mundur dengan Vs = 12 volt
Pada percobaan ini, kami menggunakan batas ukur amperemeter 200 mA, batas ukur voltmeter 20 v dan resistor 330 KΩ. Pada kegiatan ini, kami menggunakan panjar mundur sehingga kutub positif sumber tegangan dihubungkan dengan katoda pada dioda. Sedangkan kutub negatif sumber tegangan dihubungkan dengan anoda pada anoda.
Pada percobaan ini, kami melakukan pengambilan data sebanyak 30 data, yaitu pada tegangan (-0,00) sampai (-12,75) volt. arus yang mengalir sangat kecil yaitu -0,01mA. Hal ini menunjukkan bahwa
panjar mundur tidak dapat melewatkan arus namun terkadang terdapat arus yang lewat yang jumlahnya sangat kecil yang disebut arus bocor. Ketika melewati titik potong pada diode penyearah.
SIMPULAN DAN DISKUSI 1. Simpulan
a. Hubungan arus dan tegangan pada panjar maju
Pada tegangan Vs = 9 volt dioda mulai bekerja pada tegangan 0,68 dengan arus 17,8 sehingga titik potongnya yaitu 0,59 volt dan memiliki tegangan ambang sebesar 0,69 dan arus 27,5 dengan kenaikan 10 mA dari titik kerja diode penyearah. Sedangkan pada tegangan Vs = 12 Volt dioda mulai bekerja pada tegangan 0,68 dengan arus 19,0 sehingga titik potongnya yaitu 0,59 volt dan memiliki tegangan ambang sebesar 0,69 dan arus 30,0 dengan kenaikan 11 mA dari titik kerja diode penyearah 0,68 volt. Sedangkan pada teori, dioda silikon mulai bekerja pada tegangan 0,5-0,7 volt. Hal ini menunjukkan bahwa antara teori dengan hasil pengamatan sesuai.
b. Hubungan arus dan tegangan pada panjar mundur
Pada tegangan Vs = 9 volt pengambilan data sebanyak 24 data, yaitu pada tegangan (-0,01) sampai (-9,66) volt. Pada tegangan -0,01 hingga -0,1 volt, tidak ada arus yang mengalir (ID=0). arus yang mengalir sangat
tegangan Vs = 12 Volt pengambilan data sebanyak 30 data, yaitu pada tegangan (-0,00) sampai (-12,75) volt. arus yang mengalir sangat kecil yaitu -0,01mA. Hal ini menunjukkan bahwa panjar mundur tidak dapat melewatkan arus namun terkadang terdapat arus yang lewat yang jumlahnya sangat kecil yang disebut arus bocor.
2. Diskusi
Dalam percobaan ini, kita terfokus pada diode penyearah saja. Sebaiknya dalam percobaan selanjutnya diadakan percobaan dengan jenis dioda zener atau jenis dioda yang lainnya.
DAFTAR RUJUKAN
Ing. G. Van der Wal . E.H. Knol. 1983. Ringkasan Elektro Teknik. Jakarta : Erlanngga
Bird, Jhon , 2003. Electrical And Electroic Principles And Technology. London : TLFe Book.
Prihoro, ST, MT,dkk, 2010. Jago Elektronika Secara Otodidak. Jakarta : Kawan Pustaka.
Sutrisno, 1985 . Elektronika Teori dan Penerapannya. Bandung : ITB press.
