LAPORAN PRATIKUM FISIKA DASAR 1 DIODA SEBAGAI PENYEARAH

(1)

Disusun Oleh :

Ni Nyoman Dian Luswiantini 1910521006

Tripika Sudarma 1910521012

Yandi Andika 1910521016

Lilis Banna Paseru 1910521020

Risky Simarmata 1910521024

Muhammad Agung Erlangga 1910521028

Ariel Gladus Nanuru 1910521037

Muhammad Rizqi Amirulloh 1910521032

Paulina Havia 1910521001

Nama Dosen : Drs. I Made Satriya Wibawa, M.Si

Asisten Dosen : Ryan Julistan Simanjuntak 1708521051

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS UDAYANA 2019

(2)

I. Tujuan

1. Mempelajari sifat dan kegunaan dioda sebagai penyearah.

2. Memahami karakteristik rangkaian penyearah setengah gelombang dan satu gelombang.

II. Dasar Teori

Dioda adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, dioda sering digunakan sebagai penyearah dalam rangkaian elektronika (Kho Dickson, 2017).

Dioda sering disebut PN Junction. Dioda adalah gabungan bahan semikonduktor tipe N yang merupakan bahan dengan kelebihan elektron dan tipe P adalah kekurangan satu elektron sehingga membentuk hole. Hole dalam hal ini berfungsi sebagai pembawa muatan, apabila kutub P pada dioda (anoda) dihubungkan dengan kutub positif sumber maka akan terjadi pengaliran arus listrik dimana elektron bebas sisi N (katoda) akan berpindah mengisi hole sehingga terjadi pengaliran arus. Sebaliknya apabila P dihubungkan dengan negatif sumber, maka elektron akan berpindah ke arah terminal positif sumber (Atmadja, 2017).

Gambar 2.1 Simbol Dioda

Fungsi dioda secara umum adalah untuk alat sensor panas misalnya pada amplifer, sebagai saklar atau pengaman, untuk rangkaian clamper dapat memberikan partikel DC untuk sinyal AC, untuk menstabilkan tegangan, sebagai penyearah, sebagai indikator, sebagai alat menggandakan tegangan, dan untuk alat sensor cahaya biasanya menggunkan dioda photo (Sari, 2019).

Dioda memiliki beberapa jenis yang dapat dibedakan berdasarkan fungsi yang dimilikinya yaitu dioda LED yang berfungsi sebagai lampu indikator ataupun lampu

Katoda Anoda

- +

(3)

penerangan, dioda penyearah yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC, dioda Scotlky yang berfungsi sebagai pengendali, dioda zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan, serta yang terakhir yaitu dioda photo sebagai sensor photo atau cahaya (Kho Dickson, 2017).

Tidak semua dioda dikatakan sebagai penyearah, dioda sebenarnya tidak menunjukkan kesearahan hidup mati yang sempurna tetapi mempunyai karakteristik listrik tegangan arus tak linier kompleks yang bergantung pada teknologi yang digunakan dari kondisi pengunaanya (Pratiwi, 2012).

Dioda sebagai penyearah adalah jenis dioda yang terbuat dari bahan silikon yang berfungsi sebagai penyearah tegangan atau arus bolak balik (AC) ke arus searah (DC) atau mengubah arus AC menjadi DC. Ada dua jenis penyearah yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah satu gelombang (Forester, 2018).

Rangkaian penyearah yang paling sederhana adalah penyearah setengah gelombang, terdiri dari sebuah dioda yang dipasang pada sisi sekunder trafo. Transformator mengubah tegangan bolak bail menjadi tegangan sesuai untuk disearahkan (Atmadja, 2017).

Penyearah setengah gelombang memiliki hasil penyearah hanya pada bagian positif, yaitu setengah gelombang dari tegangan bolak balik sebagai sumbernya. Untuk mengurangu besaran tegangan yang sampai ke dioda digunakan trafo yang kumparan primernya dapat langsung dihubungan ke jala jala listrik. Kumparan dihitung sedimikian rupa sehingga tegangan sekundernya masih dalam batas tegangan dioda yang diperkenankann (Agusalim, 2018).

Bentuk gelombang tegangan keluaran pada rangkaian penyearah setengah gelombang ditunjukan pada gambar dibawah ini. Karena menghasilkan tegangan keluaran searah hanya dalam setengah periode positif dari gelombang tegangan masuk, maka penyearah disebut penyearah setengah gelombang (Atmadja, 2017).

(4)

Gambar 2.2 dioda setengah gelombang (a) brntuk sinyal input, (b) bentuk sinyal output

Pada gelombang penuh atau satu gelombang agar dapat mengalirkan arus dalam satu gelombang penuh sehingga tegangan keluaran lebih mudah diratakan dan dapat menghasilkan nilai konstan, kita gunakan penyearah gelombang penuh ( 4 dioda) yang dihubungkan seperti jembatan wheatstone, disebut juga penyearah jembatan. Dapat dikatakan pada rangkaian ini bahwa tegangan masukan yang bernilai negatif dijadikan positif. Selanjutnya bentuk gelombang tegangan masukan dan tegangan keluaran ditunjukan pada gambar di bawah (Atmadja, 2017).

Gambar 2.3 dioda satu gelombang (a) bentuk sinyal input (b) bentuk sinyal output

Pada dioda bridge (jembatan) hanya 2 dioda saja yang menghantarkan arus listrik untuk setiap siklus tegangan AC sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus yang sama, jembatan dioda (dioda bridge) tersedia dalam bentuk 1 komponen saja ataupun bisa dibuat dengan menggunakan 4 dioda yang sama karakteristiknya. Yang

(5)

harus diperhatikan adalah besaran arus yang dilewakan oleh dioda harus lebih besar dari besar arus yang dilewatkan pada rangkaian (Santoso, 2016).

Tegangan yang dihasilkan oleh (rectifier) penyearah gelombang belum benar benar rata seperti tegangan DC pada umumnya. Oleh karena itu diperlukan kapasitor yang berfungsi sebagai filter atau penyaring atau perata untuk menekan riple yang terjadi pada proses penyearahan gelombang AC. Kapasitor yang umumnya dipakai adalah kapasitor jenis ELCO ( electolyte capacitor ) (Kho Dickson, 2018).

III. Alat dan Bahan 1. Osiloskop 2. Voltmeter

3. Rangkaian Penyearah - Transfornator - Dioda

- Kapasitor - Resistor - Saklar

IV. Prosedur Percobaan

4.1 Penyearah Setengah Gelombang

1. Penyearah setengah gelombang tanpa perata (kapasitor) dihubungkan, dan bentuk gelombang pada osiloskop diamati, tinggi puncak (simpangan tertinggi), kemudian dibaca dari acuan lembah gelombang (simpangan terendah). Voltase antara TEST + dan TEST – diukur dengan voltmeter.

2. Perata dihubungkan dengan menekan saklar S1 dan diamati bentuk gelombang pada osiloskop, kemudian tinggi puncak (simpangan tertinggi) dibaca dari acuan lembah gelombang (simpangan terendah). Voltase antara TEST + dan TEST – diukur dengan voltmeter.

(6)

3. Lakukan pembacaan dan pengukuran sekurang-kurangnya 5 kali untuk mendapatkan variasi data.

4.2 Penyearah Satu Gelombang

1. Penyearah satu gelombang tanpa perata (kapasitor) dihubungkan, dan bentuk gelombang pada osiloskop diamati, kemudian tinggi puncak (simpangan tertinggi) dibaca dari acuan lembah gelombang (simpangan terendah).

Voltase antara TEST + dan TEST – diukur dengan voltmeter.

2. Perata dihubungkan dengan menekan saklar S1 dan diamati bentuk gelombang pada osiloskop, kemudian tinggi puncak (simpangan tertinggi) dari acuan lembah gelombang (simpangan terendah) di baca. Voltase antara TEST + dan TEST – diukur dengan voltmeter.

3. Lakukan pembacaan dan pengukuran sekurang-kurangnya 5 kali untuk mendapatkan variasi data.

(7)

V. Data Pengamatan

5.1 Penyearah Setengah Gelombang 5.1.1 Tanpa Perata

5.1.2 Dengan Perata Vm (Volt) Vos (Volt)

7,5 10

7,53 10

7.57 10

7,45 10

7,48 10

5.2 Penyearah Satu Gelombang 5.2.1 Tanpa Perata

Vm (Volt) Vos (Volt)

5,4 10

5,41 10

5,44 10

5,36 10

5,39 10

5.2.2 Dengan Perata

Vm (volt) Vos(Volt)

8,4 10

8,42 10

8,47 10

8,38 10

8,36 10

VI. Analisis Data

Vm (Volt) Vos (Volt)

2,7 10

2,73 10

2,65 10

2,74 10

2,69 10

•

• Skala Maksimum = 5 Volt

• Skala resolusi = 15 Volt

(8)

6.1. Ralat Nisbi

6.1.1. Penyearah Setengah Gelombang 6.1.1.1. Vm Tanpa Perata

Vm (Volt) (Volt) (Vm- )(Volt) (

2,7 2,702 -0,002 0,0004 x 10^-2

2,73 2,702 0,028 0,0784 x 10^-2

2,65 2,702 -0,052 0,2704 x 10^-2

2,74 2,702 0,038 0,1444 x 10^-2

2,69 2,702 0,012 0,0144 x 10^-2

∑ = 0,508 x 10^-2

=

= 0,0159 Volt

➢ Maka ( ± ) = (2,702 ± 0,0159) Volt

➢ Ralat Nisbi =

=

= 0,5884%

➢ Ralat Kebenaran = 100 % - Ralat Nisbi = 100 % - 0,5884 % = 99, 4116 % 6.1.1.2. Vos Tanpa Perata

Vos (Volt) (Volt) (Vos- )(Volt) (

10 10 0 ⁰

10 10 0 0

∑ = 0

➢ Maka ( ± ) = (10 ± 0,5) Volt

(9)

➢ Ralat Nisbi =

= = 5 %

➢ Ralat Kebenaran = 100 % - Ralat Nisbi = 100 % - 5%

= 95 % 6.1.1.3. Vm Dengan Perata

7,5 7,506 -0,006 0,0036 x 10^-2

7,53 7,506 0,024 0,0576 x 10^-2

7,57 7,506 0,064 0,4096 x 10^-2

7,45 7,506 -0,056 0,3136 x 10^-2

7,48 7,506 -0,026 0,0676 x 10^-2

∑ = 0,582 x 10^-2

=

= 0,0206 Volt

➢ Maka ( ± ) = (7,506± 0,0206) Volt

➢ Ralat Nisbi =

=

= 0,2744 %

➢ Ralat Kebenaran = 100 % - Ralat Nisbi = 100 % - 0,2744 % = 99, 7256 %

(10)

6.1.1.4. Vos Dengan Perata

10 10 0 ⁰

10 10 0 0

∑ = 0

➢ Maka ( ± ) = (10 ± 0,5) Volt

➢ Ralat Nisbi =

= = 5 %

= 95 % 6.1.2. Penyearah Satu Gelombang

6.1.2.1. Vm Tanpa Perata

5.4 5,4 0 0

5,41 5,4 0.01 0,01 x 10^-2

5,44 5,4 0,04 0,16 x 10^-2

5,36 5,4 -0,04 0,16 x 10^-2

5,39 5,4 -0,01 0,01x 10^-2

∑ = 0,34 x 10^-2

=

= 0,013Volt

➢ Maka ( ± ) = (5,4± 0,013) Volt

(11)

➢ Ralat Nisbi =

=

= 0,2407%

➢ Ralat Kebenaran = 100 % - Ralat Nisbi = 100 % - 0,2407%

= 99, 7593 % 6.1.2.2. Vos Tanpa Perata

10 10 0 ⁰

10 10 0 0

∑ = 0

➢ Maka ( ± ) = (10 ± 0,5) Volt

➢ Ralat Nisbi =

= = 5 %

= 95 % 6.1.2.3. Vm Dengan Perata

8,4 8,406 -0,006 0,0036 x 10^-2

8,42 8,406 0,014 0,0196 x 10^-2

8,47 8,406 0,064 0,4096 x 10^-2

8,38 8,406 -0,026 0,0676 x 10^-2

8,36 8,406 -0,046 0,2116 x 10^-2

∑ = 0,712 x 10^-2

(12)

=

= 0,0189Volt

➢ Maka ( ± ) = (8,406± 0,0189) Volt

➢ Ralat Nisbi =

=

= 0,2248 %

➢ Ralat Kebenaran = 100 % - Ralat Nisbi = 100 % - 0,2248 % = 99, 7752 % 6.1.2.4. Vos Dengan Perata

10 10 0 ⁰

10 10 0 0

∑ = 0

➢ Maka ( ± ) = (10 ± 0,5) Volt

➢ Ralat Nisbi =

= = 5 %

= 95 %

(13)

6.2. Perhitungan

6.2.1. Penyearah Setengah Gelombang 6.2.1.1 Tanpa Perata

▪ Skala = 5

▪ Tinggi Puncak (Vos) =… x ….DIV

= 5

= 10 Volt 6.2.1.2. Dengan Perata

▪ Skala = 5

= 5

= 10 Volt

(14)

6.2.2. Penyearah Satu Gelombang 6.2.2.1. Tanpa Perata

▪ Skala = 5

= 5

= 10 Volt 6.2.2.2. Dengan Perata

▪ Skala = 5

= 5

= 10 Volt

(15)

VII. Pembahasan

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan yaitu dioda sebagai penyearah.

Pada praktikum ini dapat diketahui dioda yang digunakan sebagai penyearah maksudnya disini dioda berguna dalam mengubah gelombang AC (arus bolak-balik) ke DC (arus searah), selain kegunaan tersebut diode memiliki fungsi untuk menghambat arus dari arah sebaliknya. Dalam praktikum ini ada beberapa alat dan bahan yang digunakan seperti yang berfungsi untuk melihat bentuk gelombang. Voltmeter berfungsi untuk mengukur gelombang dan terdapat rangkaian penyearah seperti dioda, resistor yang digunakan sebagai perata, transformator sebagai penyalur aliran listrik dan yang terakhir kapasitor. Kapasitor pada rangkaian penyearah berfungsi untuk menyimpan tegangan listrik dalam waktu tertetu atau sementara.

Secara kualitatif cara kerja alat ini, dimana osiloskop pada praktikum ini selain berfungsi untuk melihat gelombang, osiloskop juga berfungsi untuk mengukur arus atau tegangan maksimum, arus atau tegangan efektif, arus atau tegangan rata-rata serta besar frekuensi gelombang yang dihasilkan oleh sumbernya. Untuk cara kerja alat ini yaitu pertama hidupkan osiloskop dan kabel-kabel yang mana yang harus terhubung misalnya hubungkan pada rangkaian setengah gelombang ataupun rangkaian satu gelombang masukan teganga yang diukur. Langkah kedua mengatur tegangan yang akan dimasukan dan mengatur skala volt/div dimana menunjukkan nilai tegangan tiap kotak yang terlihat pada osiloskop serta tegangan tiap garisnya. Dalam mengamati bentuk gelombang dengan penyearah setengah gelombang dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut hubungkan penyearah setengah gelombang tanpa perata terlebih dahulu lalu amati bentuk gelombang pada osiloskop dan tinggi puncak juga dapat dibaca pada osiloskop dengan aturan volt/div dimana 1 kotak jika volt/div 5 maka 1 kotak nilainya 5 dan satu garis nilainya 1. Setelah itu ukur tegangan dengan perata hanya dengan cara menekan saklar pada rangkaian tersebut. Cara untuk penyearah satu gelombang sama seperti cara pada setengah gelombang hanay saja perbedaan pada rangkaian saja.

Selain fungsi yang dimiliki dioda sebagai penyearah diode memiliki sifat tersendiri yaitu bekerja menurut adanya anoda dan katoda. Gelombang setengah gelombang dan satu gelombang dikatakan berbeda terdapat pada jumlah dioda yang digunakan. Pada praktikum kali ini diperoleh 4 dioda yaitu yang pertama pada

(16)

rangkaian setengah gelombang tanpa perata dengan hasil perhitungan rata-rata Vm+

total Vm sebesar (2,702 ± 0,0159) volt dengan ralat kebenaran sebesar 99,4116% . Kedua pada rangkaian setenga gelombang tanpa perata di dapatkan nilai rata-rata Vm

± total Vm sebesar (7,506 ± 0,0206) volt dengan ralat kebenaran yang didapat 99,7256%. Data ketiga yaitu pada rangkaian penyearah satu gelombang nilai yag didapat yaitu rata-rata Vm ± total Vm sebesar (5,4 ± 0,013) volt dengan ralat kebenaran sebesar 99,5793%. Data terakhir yaitu pada rangkaian satu gelombang dengan perata nilai rata-rata ± total Vm sebesar (8,406 ± 0,0189). Volt dengan ralat kebenaran sebesar 99,7752%. Sedangkan Vos yang dihasilkan pada praktikum ini untuk ke empat data sama yaitu nilai rat-rata Vos ± total Vos sebesar (10 ± 0,5) volt dengan ralat kebenaran yaitu 5 maka nilai maksimumnya adalah 5 volt dan nilai skala resolusinya 15 volt.

Tinggi puncak yang dihasilkan dari ke-empat data tersebut sebesar 10 volt. Percobaan ini dilakukan dengan pengukuran volume Test+ dan Test¯. Setiap percobaan ini dilakukan dengan perata ataupun tidak untuk mengetahui perbedaan tegangan arus antara digunakan resistor tanpa digunakan resistor.

(17)

VIII. Kesimpulan

(18)

DAFTAR PUSTAKA