1. Judul Percobaan : Dioda 2. Tujuan Percobaan
Mengenal diada dan pemakaiannya
Memahami polaritas dan cara pemakaian yang benar 3. Alat dan Bahan
Modul praktikum elektronika Board praktikum elektronika dasar Voltmeter
Ampermeter Fungtion generator 4. Teori Dasar
Dioda (Diode) 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 dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.
Gambar 1. Ilustrasi sambungan P-N
Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan P-N memiliki lapisan deplesi (depletion layer), yaitu lapisan yang memiliki keseimbangan antara hole dan elektron atau juga disebut dengan daerah pengosongan. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron, sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap bebas. Lalu bila dioda diberi bias positif, yaitu memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N (bias maju/forward bias), maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk
Gambar 2. Bias Maju (Forward Bias)
Gambar 3. Bias Mundur (Reverse Bias)
Sebaliknya yang akan terjadi apabila polaritas sumber tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas lebih besar dari pada sisi P.
Tentu jawabannya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron dari N ke P atau aliran hole dari P ke N. kerana baik hole atau elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (lapisan pengosongan) semakin besar dan menghalangi terjadinya aliran hole dari P ke N (aliran arus).
Demikianlah prinsip kerja dioda yang hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja yaitu dari P (anoda) ke N (katoda). Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta di atas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding lapisan deplesi. Untuk dioda dari bahan silicon tegangan konduksi adalah di atas 0,7 Volt, sedangkan untuk dioda dari bahan germanium tegangan konduksinya adalah di atas 0,3 Volt.
Gambar 4. Grafik forward dan reverse bias
disebut breakdown, dimana dioda tidak dapat lagi menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi. Tegangan yang mampu melewati rangkaian reverse bias dioda disebut dengan teganganbreakdown.
Dioda dinyatakan dalam ukuran menurut kemampuan kuat arus yang mampu dialirkan. Semakin besar ukuran fisik dioda, semakin besar kuat arus yang mampu dialirkan. Ukuran arus tersebut merupakan nilai maksimal yang tidak boleh
dilampaui, apabila dilampaui maka dioda akan mengalami kerusakan. Khusus bagi dioda dengan kempuan besar biasanya disertai dengan plat pendingin.
Fungsi Dioda and Jenis-jenisnya
Berdasarkan Fungsi Dioda, Dioda dapat dibagi menjadi beberapa Jenis, diantaranya adalah :
Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan
Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali
Simbol Dioda
Gambar dibawah ini menunjukan bahwa Dioda merupakan komponen Elektronika aktif yang terdiri dari 2 tipe bahan yaitu bahan tipe-p dan tipe-n :
Light Emiting Diode (Dioda Emisi Cahaya)
Dioda yang sering disingkat LED ini merupakan salah satu piranti elektronik yang menggabungkan dua unsur yaitu optik dan elektronik yang disebut juga sebagai Opteolotronic.dengan masing-masing elektrodanya berupa anoda (+) dan katroda (-), dioda jenis ini dikategorikan berdasarkan arah bias dan diameter cahaya yang dihasilkan, dan warna nya.
Gambar 6. Light emiting dioda
Diode Photo (Dioda Cahaya)
Dioda jenis ini merupakan dioda yang peka terhadap cahaya, yang bekerja pada pada daerah-daerah reverse tertentu sehingga arus cahaya tertentu saja yang dapat melewatinya, dioda ini biasa dibuat dengan menggunakan bahan dasar silikon dan geranium. Dioda cahaya saat ini banyak digunakan untuk alarm, pita data berlubang yang berguna sebagai sensor, dan alat pengukur cahaya (Lux Meter).
Gambar 7. Dioda Photo Diode Varactor (Dioda Kapasitas)
secara reverse. Dioda jenis ini banyak digunakan sebagai pengaturan suara pada televisi, dan pesawat penerima radio.
Gambar 8. Dioda Varactor Diode Rectifier (Dioda Penyearah)
Dioda jenis ini merupakan dioda penyearah arus atau tegangan yang diberikan, contohnya seperti arus berlawanan (AC) disearahkan sehingga menghasilkan arus searah (DC). Dioda jenis ini memiliki karakteristik yang berbeda-beda sesuai dengan kapasitas tegangan yang dimiliki.
Gambar 9. Diode Rectifier Diode Zener
Dioda jenis ini merupakan dioda yang memiliki kegunaan sebagai penyelaras tegangan baik yang diterima maupun yang dikeluarkan, sesuai dengan kapasitas dari dioda tersebut, contohnya jika dioda tersebut memiliki kapasitas 5,1 V, maka jika tegangan yang diterima lebih besar dari kapasitasnya, maka tegangan yang dihasilkan akan tetap 5,1 tetapi jika tegangan yang diterima lebih kecil dari kapasitasnya yaitu 5,1, dioda ini tetap mengeluarkan tegangan sesuai dengan inputnya.
Gambar 10. Diode Zener
tersebut. Jenis-jenis Dioda diatas merupakan beberapa contoh jenis dioda yang saat ini sudah ada dan dikembangkan, masih banyak lagi contoh lain dari jenis dioda ini. Rangkaian – rangkaian dioda
Rangkaian penyearah setengah gelombang
Rangkaian penyearah adalah rangkaian yang mampu mengkonversikan tegangan AC menjadi tegangan DC. Rangkaian Penyearah Setengah
Gelombang adalah rangkaian penyearah yang hanya menghasilkan arus output dari setengah siklus arus input. Rangkaiannya terdiri dari sebuah diode
penyearah saja.
Gambar 11. Rangkaian penyearah setengah gelombang
Pada rangkaian dibawah, diperlihatkan kondisi pada kondisi setangah siklus positif fase memiliki tegangan lebih tinggi (+) dari netral (-) sehingga dioda mendapat bias maju (forward bias) sehingga dapat menghantarkan arus. Arus mengalir melewati dioda ke beban dan kembali menuju trafo melewati jalur 0 volt.
Gambar 12. Forward bias
Gambar 13. Reverse bias
Bentuk gelombang arus yang melewati beban dapat dilihat pada gambar dibawah. Meskipun terlihat naik turun, tegangan tetap bernilai positif. Tegangan semacam ini setara dengan tegangan DC.
Gambar 14. Gelombang output
Dengan membandingkan grafik tegangan input AC dan tegangan output DC kita dapat mengetahui bahwa:
Ø Tidak terdapat output selama setengah siklus negatif. Setengah dari daya input terbuang sia-sia.
Ø Amplitudo (tinggi gelombang) / tegangan output lebih kecil dibandingkan dengan amplitudo input. Hal ini disebabkan oleh timbulnya tegangan maju (tegangan konduksi) pada diode. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh
Sesuai dengan namanya, rangkaian penyearah gelombang penuh akan
Gambar 15. Rangkaian penyearah gelombang penuh
Selama setenga siklus positif, dioda D1 dan diode D2 mendapat bias maju, sehingga keduanya menghantarkan arus. Diode D3 dan diode D4 mendapatkan bias mundur, sehingga tidak menhantarkan arus. Arus mengalir melewati beban sebagaimana diperlihatkan gambar berikut ini:
Gambar 16. Siklus positif
Selama setengah siklus negatif, diode D1 dan diode D2 mendapat bias mundur sehingga keduanya tidak mengalirkan arus. Diode D3 dan D4 memperoleh bias maju sehingga menghantarkan arus.
Gambar 17. Siklus negatif
Kesimpulan yang dapat kita peroleh adalah bahwa arus terus mengalir
Gambar 18. Grafik input output
Rangkaian penyearah tetap menghasilkan output selama berlangsungnya kedua siklus setengah gelombang, sehingga rangkaian ini efisien 100 %. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh juga dapat dibuat menggunakan 2 buah diode saja, tetapi menggunakan transformator tipe center tap (CT). Trafo CT memiliki 2 buah fase dan sebuah terminal CT sebagai 0 atau netral. setiap fase memiliki sudut yang berbeda 180°. Perbedaan sudut fase inilah yang dimanfaatkan untuk mendapatkan hasil penyearahan gelombang penuh. Apabila diperhatikan rangkaian penyearah gelombang penuh menggunakan trafo CT sebenarnya sama dengan 2 buah rangkaian penyarah setengah gelombang.
Gambar 19. Trafo CT
5. Prosedur Percobaan
1. Hubungkan titik 3 dengan titik 4 2. Pasang volt meter di titik 6 dan 7 3. Pasang ampermeter di titik 8 dan 9
4. Nyalakan catu daya dan atur potensiometer sehingga volt meter terbaca 10 volt 5. Catat nilai arus yang terbaca pada ampermeter
6. Matikan catu daya
7. Lepas sambungan di titik 4 dan pindahkan ke titik 5 sehingga titik 3 tersambung dengan titik 5dan lakukan seperti pada langkah 4 dan 5.
8. Catat hasil pengukuran pada table hasil percobaan. 6. Data Percobaan
Rangkaian Arus (mA)
Forward bias 200
Reverse bias
-Table 1. data hasil percobaan 7. Analisis Data
Analisis Deskriptif
Pada percobaan pertama yang berjudul diode dengan tujuan Mengenal diada dan pemakaiannya
Memahami polaritas dan cara pemakaian yang benar
Mendapatkan data arus pada rangkaian forward bias sebesar 200 mA sedangkan pada reverse bias arus tidak terbaca dikarenakan arus tidak
mengalir atau terblok karena tegangan tidak melebihi batas minimal tegangan yang dapat mengakibatkan arus mengalir (breakdown).
8. Kesimpulan
dari P (anoda) ke N (katoda). Mengakibatkan adanya forward bias dan reverse bias. Pada forward bias arus dapat mengalir karena kutub negatif batere akan menolak elekton-elektron bebas yang ada dalam semikonduktor tipe N, jika energi listrik yang digunakan adalah melebihi tegangan barir, maka elektron yang tertolak tersebut akan melintasi daerah deplesi dan bergabung dengan hole yang ada pada tipe P, hal ini terjadi terus menerus selama rangkaian tersebut adalah tertutup. Kondisi inilah yang menyebabkan adanya arus listrik yang mengalir dalam rangkaian.
Sedangkan pada reverse bias arus tidak mengalir dikarenakan tidak ada aliran arus listrik yang melewati dioda. Hal ini dikarenakan elekton bebas yang ada pada tipe N tertarik oleh kutub positif batere dan demikian juga hole pada tipe P
Daftar Pustaka
Anonim.(2014). Jenis-Jenis Dioda dan Fungsinya. [Online]. Terdapat di :
http://komponenelektronika.biz/jenis-jenis-dioda-dan-fungsinya.html. Diakses pada 19 September 2015.
Kholis,Nur. 2015.Paduan Praktikum Elektronika. Surabaya. Teknik elektro – Unesa. Verero,Arif.(2013).Dioda.[Online].Terdapat di :
