PRAKTIKUM DASAR ELEKTRONIKA UNIT 01
KARAKTERISTIK DIODA
LABORATORIUM DASAR ELEKTRO
MUHAMMAD SOFYAN ABIYYU 3332200060
DASEL-29
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA
2021
1 BAB I
METODOLOGI PENELITIAN
1.1 Prosedur Percobaan
Gambar 1.1 Rangkaian Dioda[1]
1. Dibuatlah rangkaian sebagai berikut
2. Diamati dan catat hasil tegangan cut-in, tegangan break down dan bentuk karakteristik dioda.
3. Diulangi untuk beberapa jenis dioda lainnya.
2 BAB II TUGAS
2.1 Tugas Pendahuluan
1. Apa yang kalian ketahui tentang
Dioda
Forward Bias
Reverse Bias
Tegangan Cut-in
Tegangan Break Down Jawab :
Dioda adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan punya fungsi buat menghantarkan arus listrik ke satu arah, tapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya[1].
Forward Bias adalah Forward Bias adalah suatu kondisi dimana kaki dari Dioda yaitu Anoda bertemu langsung dengan tegangan positif dari power supply.
Reverse Bias adalah merupakan kebalikan dari Forward Bias.
Reverse bias adalah suatu kondisi dimana kaki dari diode yaitu Katoda bertemu langsung dengan tegangan negatif dari power supply.
Tegangan Cut-in adalah adalah pembatas arus tegangan seperti pada PN Junction.
Tegangan Break Down adalah tegangan maksimum yang dimiliki oleh dioda. Suatu komponen memiliki batas maksimum dari arus, tegangan, dll.
2. Cara Kerja dari Dioda?
Jawab :
Dioda dapat bekerja ketika diberikan tegangan dari daya pada kutub positif dan negatif dari tegangan.
3
3. Jenis-jenis diode?
Jawab :
PN Junction, LED, PIN Dioda, Varactor Dioda, Dioda Zener, Laser Dioda[1].
4. Apa yang kalian ketahui tentang Depletion Layer?
Jawab :
Merupakan area kekosongan dari PN Junction yang didalamnya terdapat ruang hampa untuk reverse dan forward bias.
2.2 Tugas Unit
1. Berapa Tegangan Cut-in diode (Volt):
a. Ge:
b. Si:
c. Zener:
Jawab : a. 0,3 V b. 0,7 V
c. Bergantung pada jenis Dioda yang digunakan apakah menggunakan germanium ataupun silikon dalam pembuatannya
2. Berapa Tegangan Break Down diode (Volt):
a. Ge:
b. Si:
c. Zener:
Jawab : a. 50 V b. 100 V
c. Bergantung pada jenis Dioda yang digunakan apakah menggunakan germanium ataupun silikon dalam pembuatannya.
3. Jelaskan perbedaan utama Forward Bias dan Reverse Bias pada Dioda!
Jawab:
Perbedaan utama pada Forward bias dan Reverse bias terletak pada diodanya dirangkaian. Dimana pada forward bias dioda dimulai dan
4
menerima tegangan positif dari power supply dan arusnya akan semakin dipercepat ketika tegangan Cut-in nya memenuhi syarat yaitu 0,3 V atau 0,7 V dan diatasnya. Sebaliknya, pada reverse bias diode dimulai dan menerima tegangan negatif terlebih dahulu dari power supply dan arusnya akan menjadi 0 dikarenakan hambatan yang dimiliki oleh dioda untuk membuat suatu komponen tersebut rusak adalah 50 – 100 V keatas.
5 BAB III ANALISIS
3.1 Dasar Teori
Dioda (diode) yaitu komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan punya fungsi buat menghantarkan arus listrik ke satu arah, tapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya[1].
Di ilmu Fisika dioda dipakai penyeimbang arah rangkaian elektronika.
Elektronika ada 2 terminal yaitu anoda berarti positif dan katoda berarti negatif.
Prinsip kerja dari anode berdasarkan teknologi pertemuan positif dan negative semikonduktor. Jadi, anode bisa menghantarkan arus litrik dari anoda menuju katoda, tapi kalo sebaliknya katoda ke anoda[1].
Ada beberapa fungsi dari Dioda, antara lain dibawah ini:
Buat alat sensor panas, misalnya dalam amplifier.
Sebagai sekering(saklar) atau pengaman.
Buat rangkaian clamper bisa memberikan tambahan partikel DC buat sinyal AC.
Buat menstabilkan tegangan pada voltage regulator
Buat penyearah
Buat indikator
Buat alat menggandakan tegangan.
Buat alat sensor cahaya, biasanya memakai dioda photo.
Buat sebuah rangkaian VCO atau Voltage Controlled Oscilator, biasanya memakai dioda varactor[1].
3.2 Analisis
Pada praktikum Dasar Elektronika Unit 1 tentang Karakteristik Dioida, didapat bahwa pada unit ini terdapat 2 buah percobaan yaitu percobaan Dioda forward bias dan percobaan Dioda reverse bias. Percobaan ini menggunakan Dioda 1N4002 yang termasuk kedalam Dioda Junction standar sehingga digunakan untuk percobaan praktikum untuk membuktikan apakah teori dengan percobaan praktikum berbanding terbalik atau tidak. Dioda sendiri memiliki
6
fungsi sebagai penyearah, penyearah ini dilakukan untuk menyeimbangkan suatu rangkaian yang tadinya bersifat rangkaian AC menjadi rangkaian DC ataupun sebaliknya. Dioda juga disebut sebagai semi-konduktor hal ini dikarenakan diode dapat menghantarkan arus listrik kepada komponen lainnya.
Dioda memiliki 2 buah kaki yang dinamakan dengan Anoda dan Katoda.
Anoda bersifat positif dan Katoda bersifat negatif. Hal ini bertujuan untuk memberikan arus listrik pada komponen lainnya yang bergantung pada jenis Dioda itu sendiri yang memiliki nilai yang berbeda-beda tegangan maupun arusnya.
3.2.1 Dioda Forward Bias
Pada Percobaan ini, didapati bahwa kita membuktikan Teori Dioda Forward Bias pada praktikum ini menggunakan percobaan asli yang tertera pada vidio prosedur percobaan dan melakukan simulasi menggunakan aplikasi seperti Livewire ataupun Proteus. Berikut merupakan tabel percobaanya
Tabel 3.1 Karakteristrik Dioda Forward Bias
Forward Bias adalah suatu kondisi dimana kaki dari Dioda yaitu Anoda bertemu langsung dengan tegangan positif dari power supply.
Seperti yang diketahui bahwa listrik akan menghantarkan arus dan tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan rendah. Maka dari itu, forward bias ini digunakan untuk mempercepat arus yang dimiliki pada rangkaian agar sampai pada titik Katodanya. Pada Forward Bias ini termasuk kedalam tegangan Cut-in. Tegangan Cut-in adalah adalah pembatas arus tegangan seperti pada PN Junction. PN Junction memiliki 2 tempat dimana nilai P dan N dibatasi ditengah-tengah yang dinamakan dengan Depletion Layer. Depletion Layer merupakan suatu tempat pengosongan
Vcc Vb In
5 V 0,765 V 39 mA
6 V 0,775 V 43 mA
7 V 0,787 V 48 mA
0,4 V 0,399 V 0 A
0,5 V 0,497 V 0,000246 mA
7
antara nilai P dan N pada PN Junction. Hal ini memiliki sangkut pautnya dengan dengan tegangan Cut-in. Tegangan Cut-in memiliki nilai minimum sebesar 0,7V sebagai batas tegangan yang mengalir didioda dengan cepat. Apabila tegangannya kurang dari tegangan Cut-in maka yang akan terjadi adalah arus akan mengalami penurunan yang sangat jauh berbanding terbalik dengan tegangan minimumnya. Seperti yang dapat dilihat pada tabel 3.1 diatas ketika nilai tegangan inputnya dimasukan lebih dari 0,7 V, yang akan terjadi adalah nilai arus memiliki nilai yang tinggi walau dalam bentuk mili ampere. Sedangkan, ketika tegangannya kurang dari 0,7 V, yang akan terjadi adalah nilai tegangan yang melewati dioda akan sangat kecil bahkan mendekati nol. Berikut merupakan perhitungan dan simulasi dari tabel diatas sebagai berikut:
𝐼 =𝑉𝑐 − 𝑉𝑏 𝑅
Untuk 5 V
𝐼 =5 − 0,7
100 = 42,46 𝑚𝐴
Untuk 6 V
𝐼 =6 − 0,7
100 = 52,40 𝑚𝐴
Untuk 7 V
𝐼 =7 − 0,7
100 = 59,96 𝑚𝐴
Untuk 0,4 V
𝐼 =0,4 − 0,7
100 = 0 𝑚𝐴
Untuk 0,5 V
𝐼 =0,5 − 0,7
100 = 0,000246 𝑚𝐴
Berdasarkan perhitungan dan simulasi berbeda hasilnya dengan praktikumnya. Hal ini disebabkan dikarenakan adanya salah ketelitian dalam melakukan praktikum yang bisa saja pada saat peng-input-an tegangannya tidak selalu 5 V atau tepat seperti yang diperintahkan dalam modul. Alasan lainnya adalah bisa saja salah pengukuran pada saat
8
melakukan praktikum sehingga nilai yang diberikan berbeda dengan simulasi dan perhitungan yang dilakukan dan kemungkinan adanya kerusakan dalam komponen-komponen elektronika yang dipraktikan.
3.2.2 Dioda Reverse Bias
Pada Percobaan ini, didapati bahwa kita membuktikan Teori Dioda Reverse Bias pada praktikum ini menggunakan percobaan asli yang tertera pada vidio prosedur percobaan dan melakukan simulasi menggunakan aplikasi seperti Livewire ataupun Proteus. Berikut merupakan tabel percobaanya :
Tabel 3.2 Karakteristik Dioda Reverse Bias
Reverse Bias adalah merupakan kebalikan dari Forward Bias.
Dimana Forward Bias adalah suatu kondisi dimana kaki dari Dioda yaitu Anoda bertemu langsung dengan tegangan positif dari power supply.
Tetapi, pada Reverse bias dibalik menjadi Katoda yang bernilai negatif bertemu dengan power supply. Maka dari itu, arus yang akan dilewati akan menjadi 0. Hal ini dikarenakan nilai tegangan dari diode tersebut tidak dilampaui yaitu sebesar 100 V. Ketika tegangannya melebihi dari 100 V, maka yang akan terjadi adalah akan adanya arus yang masuk dari dioda. Arus bisa menjadi 0 dikarenakan teori dari tentang listrik dimana kutub positif jika bertemu kutub negatif akan menjadi suatu rangkaian, maka pada reverse bias ini bertemu dengan Katodanya terlebih dahulu sehingga nilai arusnya akan berhenti didioda dan tidak akan masuk kecuali tegangannya dilebihkan. Jika dibandingkan didalam PN Junction yang akan terjadi adalah elektro yang ada didalam PN Junction akan diam pada N, tetapi Depletion Layer akan melebar. Hal ini disebabkan oleh menumpuknya nilai elektro yang ada di N. Sehingga ketika kita
Vcc Vb In
5 V 5 V 0 mA
6 V 6 V 0 mA
7 V 7 V 0 mA
101 V 6,45 V 0,41 mA
102 V 7 V 0,55 mA
9
menggunakan tegangan yang semakin tinggi maka, Depletion Layer akan semakin membesar. Dalam Reverse bias sendiri terdapat tegangan Break Down, tegangan break down adalah tegangan maksimum yang dimiliki oleh dioda. Suatu komponen memiliki batas maksimum dari arus, tegangan, dll. Maka dalam dioda jika diberi tegangan yang lebih besar maka komponen akan rusak. Ketika teganganmya asih kurang dari nilai maksimum yang dapat ditahan oleh suatu komponen, maka yang akan terjadi adalah arus akan menjadi 0. Sebaliknya, ketika diberikan tegangan yang berlebih maka yang akan terjadi adalah arus akan terlewati. Berikut merupakan perhitungan dan simulasi dari tabel diatas sebagai berikut:
𝐼 =𝑉𝑐 − 𝑉𝑏 𝑅
Untuk 5 V
𝐼 =5 − 0,7
100 = 0 𝑚𝐴
Untuk 6 V
𝐼 =6 − 0,7
100 = 0 𝑚𝐴
Untuk 7 V
𝐼 =7 − 0,7
100 = 0 𝑚𝐴
Untuk 101 V
𝐼 =101 − 0,7
100 = 0,41 𝑚𝐴
Untuk 102 V
𝐼 =102 − 0,7
100 = 0,55 𝑚𝐴
Berdasarkan perhitungan dan simulasi yang telah dilakukan pada aplikasi Proteus dan Livewire, didapati bahwa nilainya adalah sama seperti dengan tabel yang tertera diatas. Hal ini membuktikan bahwa praktikum berjalan sesuai dengan teori.
10 BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan pada praktikum yang telah dilakukan, mengenai Karakteristik Dioda dapat diambil kesimpulan bahwa :
1. Dioda penyearah merupakan penyearah dari rangkaian tegangan dari suatu rangkaian yang dapat mengubah rangkaian dari DC menuju AC.
2. Cara kerja dari Dioda Forward Bias yaitu ketika kaki diode bertemu langsung dengan tegangan positif dari power supply. Dan Reverse Bias yaitu kaki diode bertemu langsung dengan tegangan negatif dari power supply.
11
DAFTAR PUSTAKA
[1] Rangga, Aditya. Dioda. 2021. Tersedia dari : https://cerdika.com/dioda/. [URL dikunjungi pada 28 Oktober 2021]
LAMPIRAN
Gambar Rangkaian Forward Bias (atas) dan Reverse Bias (bawah)
