BAB II
UNIT PERCOBAAN EL 02 KARAKTERISTIK DIODA
2.1. Maksud dan Tujuan Percobaan
Agar praktikum dapat membuat grafik karakteristik diode di daerah forward bias dan daerah reverse bias.
Tujuannya adalah :
Ingin mengetahui cara memasang perlengkapan praktikum karakteristik diode.
Mengenal jenis – jenis diode.
Memberikan pengalaman kepada praktikan dalam mencoba
Sebuah sumber tegangan 0 – 30 volt DC.
Sebuah sumber tegangan 12,5 volt DC.
Sebuah unit alat percobaan El 02.
2.3. Teori Singkat
Sebuah diode semi konduktor dapat dipakai untuk menggantikan sebuah tabung hampa. Sebuah dioda semi konduktor dibuat dari bahan jenis N yang mempunyai sifat kelebihan elektron, disambung dari bahan jenis P yang kekurangan elektron. Bahan jenis N dan P tersebut dihasilkan dengan cara penodaan ( Doping ) pada bahan semi konduktor germanium atau silicon. Cara penyambungan dari kedua bahan ini tidak secara mekanik akan tetapi secara kimia, yaitu proses pemanasan agar berfusi, dimana kedua jenis bahan itu terselubung menjadi sebuah susunan Kristal tunggal.
dari wilayahnya masing – masing dan beberapa diantaranya akan bergabung menjadi satu yang disebut rekombinasi.
Hole adalah suatu tempat kosong yang ditinggalkan oleh elektron. Dalam waktu singkat perembesan pada sambungan ini akan dapat dicapai kesetimbangan. Pada sambungan ( junction ) PN itu terbentuklah daerah yang kehabisan pendukung muatan P dan N yang disebut deflection region, yang merupakan penghambat kuat ( potential barrier ). Diode adalah komponen elektronika aktif yang berfungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Diode terdiri dari 2 elektroda yaitu anoda dan katoda. Gambar dibawah ini merupakan macam – macam diode dan pengertian serta kegunaanya.
PN – Junction
Kristal tunggal dapat dibentuk dengan menghubungkan dua daerah P dan N seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.1 Dioda Grown Junction. Reza Radiannor/151041006
Kedua daerah dapat dibentuk dalam Kristal dengan hasil penumbuhan ( grown crystal ) yaitu dengan memasukkan impuritas N ke dalam cairan dari mana Kristal ditumbuhkan yang secara cepat dengan memasukkan impuritas P yang cukup banyak untuk mengalahkan pengaruh impuritas N dan akan menghasilkan konduksi P. dengan demikian maka, sekarang terjadi junction antara P dan N yang kita sebut dengan nama Dioda Grown Junction.
bahan P di atas kepingan N tadi. Dengan mengawasi dan mengatur secara cermat proses pengerjaannya maka peralihan dari daerah N ke P dapat dibuat dengan tiba – tiba seperti terlihat hasilnya pada gambar berikut.
Gambar 2.2 Dioda Fused junction. Reza Radiannor/151041006
Gambar 2.2 macam – macam diode. Reza Radiannor/151041006
Diode Rectifier ( Dioda Penyearah )
Diode Zener
Diode zener adalah diode yang memiliki karkteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “ tegangan tembus “ ( breakdown voltage ) atau “ Tegangan Zener ”. ini berlainan dari diode biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah. Sebuah diode Zener memiliki sifat yang hamper sama dengan diode biasa. Dioda Zener khusu dirancang untuk beroperasi dalam modus bias reverse. Ia memiliki tegangan tertentu dikenal sebagai memecah tegangan, dimana break down sementara reverse bias diode. Dalam kasusu normalnya kerusakan diode pada tegangan rusak. Tetapi diode zener dirancang khusus untuk beroperasi di wilayah sebaliknya. Prinsip diode zener adalah kerusakan zener. Ketika diode adalah sangat doping, penipisan daerah itu akan menjadi sempit. Ketika tegangan reverse tinggi dikenakan di junction, akan ada medan listrik yang sangat kuat pada sambungan.
Dan generasi pasangan elektron lubang terjadi. Jadi saat arus berat. Hal ini dikenal sebagai Zener rusak. Jadi, diode zener, dalam kondisi ke depan bias bertindak sebagai diode normal. Dalam modus bias terbalik setelah memecah sambungan dari arus yang melalui diode meningkat tajam. Tapi tegangan tetap dalam keadaan konstan ( Stabil ).
Diode Varactor
Diode jenis ini merupakan diode yang unik. Karena diode ini memiliki kapasitas yang dapat berubah – ubah sesuai dengan besar atau kecilnya tegangan yang diberikan kepada diode ini, contohnya jika tegangan yang diberikan besar, maka kapasitasya akan menurun, berbanding terbalik apabila diberikan tegangan yang rendah akan semakin besar kapasitasnya, pembiasan diode ini secara reverse. Diode jenis ini banyak digunakan sebagai pengaturan suara pada televisi, dan pesawat penerima radio.
Diode photo ( Dioda Cahaya )
saja yang dapat melewatinya , diode ini biasa dibuat dengan menggunakan bahan dasar silicon dan germanium. Diode cahaya saaat ini banyak digunakan pada alarm, pita data berlubang yang berguna sebagai sensor, dan alat pengukur cahaya ( Lux Meter ).
Light Emiting Diode ( Dioda Emisi Cahaya )
Diode yang disingkat LED ini merupakan piranti elektronik yang menggabungkan dua unsur yaitu optic dan elektronik yang disebut juga sebagai Opteolotronic. Dengan masing – masing elektrodanya berupa anoda ( + ) dan Katoda ( - ), diode jenis ini dikategorikan berdasarkan arah bias dan diameter cahaya yang dihasilkan dan warnanya.
Dioda Schottky
Diode Schocttky adalah diode yang menggunakan logam emas, perak, atau platina pada salah satu sisi junction dan silicon yang dop ( biasanya tipe – n ) pada sisi yang lain. Diode semacam ini adalah piranti unipolar karena elektron bebas merupakan pembawa mayoritas pada kedua sisi junction. Diode Schocttky tidak mempunyai lapisan pengosongan atau penyimpanan muatan. Sebagai akibatnya, ia dapat di switch nyala dan mati lebih cepat daripada diode bipolar. Sebagai hasilnya, piranti ini dapat menyearahkan frekuensi di atas 300 Mhz, jauh di atas kemampuan diode bipolar dengan pembatasan waktu reversenya.
Dioda Step Recovery
Prinsip Kerja Dioda Secara Umum
Prinsip kerja diode pada umunnya adalah sebagai alat yang terbentuk dari beberapa bahan semi konduktor dengan muatan A ( Anode ) dan K ( Katode )
Gambar 2.3 Simbol Dioda. Reza Radiannor/151041006
Hubungan arah maju ( Forward Bias ) adalah bila kutub negative suatu sumber tegangan dihubungkan dengan bagian diode jenis N dan kutup positifnya dihubungkan pada bagian diode jenis P, maka bagian yang kelebihan elektron akan mudah mengalirkan elektronnya ke bagian yang kekurangan elektron.
Gambar 2.4 Forward Bias. Reza Radiannor/151041006
Gambar 2.5 Reverse Bias. Reza Radiannor/151041006
Bagian grafik sebelah kanan dari titik menyajikan arus forward, lonjakan terjadi pada tegangan relative rendah, yaitu antara 0,6 sampai 0,8 volt untuk silicon, antara 0,2 sampai 0,3 volt untuk bahan germanium.
Gambar 2.6 Grafik Karakteristik diode semi konduktor silicon. Reza Radiannor/151041006
Dari grafik karakteristik diode itu dapat dilihat adanya arus bocor yang sangat kecil di daerah reverse bias, yang nilainya kurang berarti bila dibandingkan dengan besarnya terhadap arus di daerah forward bias.
Diode semi konduktor adalah bahan atau peralatan yang tidak tahan terhadap arus yang berlebihan. Sekali hal ini terjadi, maka diode itu dapat manjadi rusak untuk selamanya.
2.4. Langkah Percobaan
2.4.1. Mengukur tahanan forward dan tahanan reverse pada diode.
B. Ukurlah tahanan diode itu pada kondisi reverse bias.
Diode yang baik akan menunjukkan tahanan yang relative rendah pada kondisi forward bias dan tahanan yang sangat tinggi tak terhingga pada kondisi reverse bias.
Gambar 2.7 Skema R = 0. Reza Radiannor/151041006
2.4.2. Buat rangkaian berikut : ( Forward Caracteristic )
Gambar 2.8 Rangkaian Percobaan Forward Caracteristic. Reza Radiannor/151041006
A. Aturlah ES = 0 – 10 volt secara bertahap, dengan kenaikan 1 Volt. Tahapan yang digunakan R – 1 K Ohm, dan 270 Ohm.
B. Catat besarnya tegangan pada R ( VR ), tegangan diode ( VD ) dan besarnya kuat arus ( mA ).
C. Buatlah grafik hubungan antara VD dengan arus (I), mana yang linier ? D. R = 0, buatlah ES = 0 volt kemudian hubungkan pada diode dibalik.
2.4.3. Buatlah rangkaian sebagai berikut : ( Reverse Caracteristic )
Gambar 2.9 Rangkaian Percobaan Reverse Caracteristic. Reza Radiannor/151041006
A. Perhatikan kutub terminalnya. B. Percobaan seperti point 2.4.2.
C. Amati alat ukur dan catat besarnya besaran masing – masing. D. Buatlah grafik hubungan antara ES dan I ( µA ).
2.4.4. Mengamati bentuk gelombang tegangan yang ditimbulkan oleh penyearah diode.
Gambar 2.10 Skema Rangkaian Penyearah Dioda. Reza Radiannor/151041006
A. Buatlah rangkaian seperti di atas, tegangan sekunder sebesar 12 volt AC. B. Hidupkan Osciloscope ( CRO ).
Hubungan ground CRO dan B, Vert Input dengan A dan amati bentuk
