LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA KARAKTERISTIK DAN RANGKAIAN DIODE
DISUSUN OLEH :
I MADE SUKADANA (2005541013)
I GEDE MADE ARIF ARIMBAWA (2005541016)
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS UDAYANA
2021
PERCOBAAN I
DIODE DAN RANGKAIAN DIODE
1.1 Tujuan
1. Memeriksa Kondisi Dioda.
2. Mempelajari karakteristik I = f (V), bias reversedan biasforward.
3. Memahami penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier).
4. Memahami penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier).
5. Memahami penyearah dengan Filter RC.
1.2 Tinjauan Pustaka
Silikon dan germanium merupakan dua jenis semikonduktor yang sangat penting dalam elektronika. Keduanya terletak pada kolom empat dalam tabel periodik dan mempunyai elektron valensi empat. Struktur kristal silikon dan germanium berbentuk tetrahedral dengan setiap atom memakai bersama sebuah elektron valensi dengan atom- atom tetangganya. Gambar 1.1 memperlihatkan bentuk ikatan kovalen dalam dua dimensi. Pada temperatur mendekati harga nol mutlak, elektron pada kulit terluar terikat dengan erat sehingga tidak terdapat elektron bebas atau silikon bersifat sebagai isolator.
Gambar 1.1 Ikatan kovalen silikon dalam dua dimensi.
Energi yang diperlukan untuk memutus sebuah ikatan kovalen adalah sebesar 1,1 eV untuk silikon dan 0,7 eV untuk germanium. Pada temperatur ruang (300K), sejumlah elektron mempunyai energi yang cukup besar untuk melepaskan diri dari ikatan dan tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi menjadi elektron bebas.dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik.
1.2.1 Dioda
Dioda adalah suatu komponen elektronika yang mempunyai dua elektroda yaitu anoda dan katoda. Pada dioda terdapat dua lapisan elektroda N (katroda) dan lapisan P (anoda). Lapisan N (katoda) bermuatan negatif, sedangkan pada lapisan P (anoda) adalah positif. Dioda termasuk komponen aktif semikonduktor.
Sifatnya adalah mengalirkan atau menghantarkan arus listrik pada tegangan maju dan menghambat arus listrik pada tegangan balik. Dioda memiliki bentuk seperti sejenis
vacum tube yang mempunyai dua elektroda yang pembuatannya dari bahan semikonduktor.
Gambar 1.2 Simbol dan Komponen Dioda
1.2.2 Fungsi dan Jenis-Jenis Dioda
Berdasarkan Fungsi Dioda, Dioda dapat dibagi menjadi beberapa Jenis, diantaranya adalah :
a. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
b. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
c. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu indikator ataupun lampu penerangan d. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya
e. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.
1.2.3 Prinsip Kerja Dioda
Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan ( Unbiased ), diberikan tegangan positif ( Forward Biased ), dan tegangan negatif ( Reverse Biased ).
1.2.3.1 Tanpa Tegangan ( Unbiased )
Pada kondisi tanpa tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.
Gambar 1.3 Tanpa Tegangan
1.2.3.2 Tengangan Positif ( Forward Biased )
Gambar di bawah merupakan gambar karakteristik dioda pada saat diberi bias maju. Lapisan yang melintang antara sisi P dan sisi N diatas disebut sebagai lapisan deplesi (depletion layer), pada lapisan ini terjadi proses keseimbangan hole dan electron.
Secara sederhana cara kerja dioda pada saat diberi bias maju adalah sebagai berikut, pada saat dioda diberi bias maju, maka electron akan bergerak dari terminal negative baterai menuju terminal positif baterai (berkebalikan dengan arah arus listrik). Elektron yang mencapai bagian katoda (sisi N dioda) akan membuat electron yang ada pada katoda akan bergerak menuju anoda dan membuat depletion layer akan terisi penuh oleh electron, sehingga pada kondisi ini dioda bekerja bagai kawat yang tersambung.
Gambar 1.4 Dioda dengan bias maju 1.2.3.3 Tegangan Negatif ( Reverse Biased )
Berkebalikan dengan bias maju, pada bias mundur electron akan bergerak dari terminal negative baterai menuju anoda dari dioda (sisi P). Pada kondisi ini potensial positif yang terhubung dengan katoda akan membuat electron pada katoda tertarik menjauhi depletion layer, sehingga akan terjadi pengosongan pada depletion layer dan membuat kedua sisi terpisah. Pada bias mundur ini dioda bekerja bagaikan kawat yang
terputus dan membuat tegangan yang jatuh pada dioda akan sama dengan tegangan supply.
Gambar 1.5 Dioda dengan bias negatif
1.2.4 Karakteristik Umum Dioda
Karakteristik dioda pada garis besarnya dapat dibedakan atas karakteristik forward dan karakteristik reverse. Untuk membuat karakteristik dioda yang menunjukkan besarnya arcs pada bermacam-macam harga tegangan yang diberikan digunakan rangkaian seperti pada gambar.
Gambar 1.6 Skema untuk membuat karakteristik dioda
Percobaan dengan rangkaian ini terdiri dari dua bagian, bagian pertama untuk mendapatkan karakteristik forward dan bagian kedua reverse. Bagian pertama memerlukan tahanan R = 50 ohm yang terpasang seri seperti pada gambar, gunanya.untuk membatasi arus reverse; bila tidak dioda akan rusak jika tegangan 1,5 volt langsung dihubungkan padanya. Tegangan maksimum yang boleh diberikan adalah 1,5 volt dan voltmeter harus mampu membaca dari 0 sampai 1,5 volt dengan selang 0,1 volt.
Amperemeter (mA) harus mempunyai skala maksimum 50 mA. Tegangan dinaikkan secara bertahap mulai dari nol sampai J ,S volt dengan selang kenaikkan 0,1 volt, arus I yang ditunjukan oleh mA dicatat, Bila data-data tersebut dinyatakan dalam grafik akan diperoleh karakteristik forward seperti pada gambar di bawah.
Gambar 1.7 KarakteristikForward Biased Diode
Untuk membuat karakteristikreverse pertama-tama polaritas baterai harus dibalik. Untuk percobaan yang kedua ini diperlukan sumber tegangan yang lebih besar ialah sekitar 10 volt. Batas ukur voltmeter diperbesar ialah sekitar 10 volt. Besarnya arus reverse sangat kecil hanya beberapa persepuluhan mikroampere akibat tahananreverse yang mencapai beberapa megaohm. Oleh karena itu meter mA harus sanggup membaca dari 0 sampai 0.1 rnicroampere dengan selang 0,01 mikroampere.
Bila karakteristik forward ini diperhatikan tampak bahwa mula-mula lengkungnya berbentuk parabola yaitu pada tegangan VD yang kecil, begitu VD mulai membesar arus forward ID akan naik dengan cepat praktis secara linier. Pada daerah linier ini perubahan tegangan yang kecil saja akan mengakibatkan perubahan arus yang besar.
Bentuk karakteristik reverse berbeda dengan karakteristik forwardnya, mula, mula arus naik secara parabola kernudian setelah mencapai harga tertentu, arus reverse ini akan tetap konstan walaupun tegangan reverse VD dinaikkan, hal ini disebabkan oleh terbatasnya minority carriers sehingga arus tak dapat naik lagi. Tetapi bila tegangan reverse dinaikkan terus, suatu saat arus reverse akan naik dengan tiba-tiba menjadi besar sekali. Peristiwa semacam ini disebut breakdown dan tegangan pada saat mana teriadi breakdown disebut tegangan breakdown. Pada umumnya tegangan reverse maksimum yang diijinkan (VDM) selalu lebih kecil dari tegangan breakdownnya, kecuali pada diode zener.
a. Karakteristik dioda umumnya dinyatakan dengan grafik hubungan antara tegangan pada diodaversus arus yang melewatinya sehingga disebut karakteristik tegangan-arus(V-I)
b. Secara teoritis, hubungan antara tegangan dan arus dioda dinyatakan oleh persamaan:
ID= IS(eVD/ηVT− 1) ………(1.1) Keterangan:
ID = arus dioda, positif jika didalam dioda arahnya dari anode ke katode IS = arus mundur jenuh(10-8s.d. 10-14A)
VT = tegangan kesetaraan suhu :
T
11600volt =kT
q ……….………(1.2)
Pada T=300oK, VT=26mV dan pada T=273oK, VT=25mV η= koefisien
emisi, antara1 sampai dengan 2 dan untuk silikon pada arus normal mendekati 2e= bilangan natural=2,72)
1.2.5 Dioda Kristal
Dioda kristal ini terdiri dari 2 jenis yaitu diode silikon (Si) dan dioda germanium (Ge). Berikut penjelasan dari masing-masing jenis diode tersebut.
1.2.5.1 Dioda Silikon (Si)
Dioda silikon termasuk salah satu komponen aktif, yang terbuat dari bahan semikonduktor yaitu silikon. Karakteristik dari bahan semikonduktor adalah setengah penghantar listrik. Jadi, sifatnya terletak antara penyekat (isolator) dan penghantar (konduktor). Pada kondisi biasa semikonduktor bersifat menyekat listrik, namun jika suhunya dinaikkan (dalam arti diberi sejumlah energi) maka sifatnya akan berubah menjadi penghantar listrik. Sebuah atom silikon terisolasi mempunyai 14 proton dan 14 elektron. Orbit yang pertama mengandung 2 elektron dan orbit yang kedua mempunyai 8 elektron.4 elektron yang tersisa terdapat dalam orbit valensi.
Pada saat dioda silikon ini dibias maju, agar arus dapat mengalir maka tegangan harus sebesar 0,7 Volt. Apabila tidak mencapai tegangan minimal tersebut, arus yang datang dari anoda tidak akan mengalir ke katoda. Apabila tegangan tersebut sudah mencapai tegangan minimal, maka arus akan naik dengan cepat seperti yang terlihat pada gambar 1.5 yaitu kurva karakteristik dioda silikon ini. Dimana pada kurva terlihat, saat tegangan mencapai 0,7 Volt, maka arus akan naik dengan cepat.
Gambar 1.8 Grafik karakteristik Dioda Silikon
1.2.5.2 Dioda Germanium (Ge)
Konduktor terbaik (perak, tembaga dan emas) mempunyai satu elektron valensi dimana insulator terbaik mempunyai delapan elektron valensi.Sebuah semikonduktor adalah sebuah elemen dengan kemampuan listrik diantara sebuah konduktor dan insulator. Seperti yang mungkin anda pikirkan, semikonduktor yang terbaik mempunyai empat elektron valensi.
Germanium adalah contoh dari sebuah semikonduktor. Dioda germanium, seperti halnya dioda selenium dioda germanium bentuknya juga kecil dan sesuai dengan namanya maka dioda ini dibuat dari germanium bentuknya mirip resistor sehingga kadang kala kita sering keliru. untuk membedakan diode germanium dengan komponen resistor yang perlu diperhatikan adalah tanda yang melingkar dekat salah satu ujungnya.
Bagian ujung yang dekat dengan tanda yang melingkar adalah tanda positive merupakan kutub katodanya. Dioda germanium dalam operasinya banyak dipakai sebagai rangkaian detector dalam pesawat penerima radio atau sebagai pembatas tegangan.Ia mempunyai empat elektron dalam orbit valensi. Beberapa tahun yang lalu germanium adalah satu-satunya bahan yang cocok untuk membuat peralatan semikonduktor.Tetapi peralatan germanium mempunyai sebuah kekurangan yang fatal yaitu arus balik yang sangat besar dimana insinyur tidak dapat mengatasinya. Akhirnya semikonduktor lain dinamakan silikon menjadi sesuatu yang dipakai dan membuat germanium menjadi usang dalam sebagian besar pemakian elektronik. Untuk jenis diode germanium (Ge), arus akan dilewatkan apabila tegangan harus mencapai tegangan 0,3 Volt. Jadi, pada prinsipnya sama seperti diode silikon, apabila tegangan belum mencapai 0,3 Volt maka arus tidak akan dilewatkan. Jika tegangannya sudah mencapai tegangan minimal sebesar 0,3 Volt, maka arus sudah dapat dilewatkan.
1.2.6 Zener
Dioda Zener (Zener Diode) adalah komponen elektronika yang terbuat dari semikonduktor dan merupakan jenis dioda yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi di rangkaian reverse bias (bias balik). Pada saat dipasangkan pada rangkaian forward bias (bias maju), dioda zener akan memiliki karakteristik dan fungsi sebagaimana dioda normal pada umumnya. Efek dioda jenis ini ditemukan oleh seorang fisikawan Amerika yang bernama Clarence Melvin Zener pada tahun 1934 sehingga nama diodanya juga diambil dari nama penemunya yaitu Dioda Zener.
Sebenarnya tidak ada perbedaan struktur dasar dari zener, melainkan mirip dengan dioda. Tetapi dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt, pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di datasheet ada zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 1.5 volt, 3.5 volt dan sebagainya.
Gambar 1.9 Bentuk Asli dan Simbol Dioda Zener
Dioda Zener atau juga dikenal sebagai voltage regulation diode adalah silikon PN juction. yang. bekerja pada reverse bias yang di daerah breakdown. Simbol dari suatu
zener dioda ditunjukkan pada gambar a dan karakteristik reverse biasnya (gambar b) ternyata sama dengan dioda lainnya.
Gambar 1.10 (a) simbol zener dioda (b) Karakteristik
Tegangan zener VZ adalah tegangan reverse di mana terjadi breakdown. Bila tegangan reverse VD kurang dari VZ tahanan zener dioda di sekitar 1 megaohm atau lebih.
Bila VD naik sedikit saja di atas VZ arus reverse akan naik dengan cepat, oleh karena itu di dalam pernakaian zener dioda selalu digunakan suatu tahanan seri untuk mencegah terjadinya arus yang berlebihan. Bila tegangan reverse dihubungkan pada PN-juction, lebar depletion layer akan bertambah karena elektron dan hole tertolak dari juction. Lebar depletion layer tergantung dari kadar doping, bila digunakan silikon dengan doping tinggi akan dihasilkan depletion layer yang tipis. Sehingga bila tegangan reversedihubungkan akan menimbulkan medan listrik yang kuat di dalam dioda dan jika tegangan reverse mencapai tegangan zener VZ maka medan listrik yang dibangkitkan demikian kuatnya sehingga sejumlah besar elektron akan terlepas dan daya tarik intinya diikuti dengan kenaikan arus reverse secara mendadak. Peristiwa inilah yang disebut dengan Zener breakdown.
Jadi dioda zener sebenarnya adalah PN juction dengan doping tinggi menghasilkan depletion layer tipis, biasanya zener breakdown terjadi di bawah tegangan 5 volt dan masih tergantung pada temperatur. Di bawah pengaruh medan listrik yang kuat, atom-atom lebih mudah melepaskan elektronnya menjadi ion-ion bila temperatumya naik. Jadi VZ turun bila temperatur zener diode naik.
PN juction dioda yang dibuat dengan doping rendah depletion layernya lebih lebar. Medan listrik harus lebih kuat untuk menghasilkan zener breakdown. Tetapi sebelum zener breakdown terjadi elektron-elektron minority carriers sudah akan memperoleh tenaga kinetik demikian besarnya hingga pada saat menabrak atom akan menimbulkan ionisasi yang menimbulkan elektron baru. Elektron-elektron baru akan ikut bergerak akibatnya tabrakan akan berlangsung secara berantai sehingga makin banyak elektron yang dihasilkan dan arusreverse naik dengan cepat. Peristiwa semacam ini disebut avalanchebreakdown. Bila temperatur dioda naik laju gerakan elektron dalam depletion layer menurun sehingga diperlukan tegangan yang lebih besar untuk memberikan kecepatan yang cukup bagi elektron-elektron.
Jadi kita mengenal zener breakdown yaitu ionisasi karena kekuatan medan listrik dan avalanche breakdown yaitu ionisasi karena tubrukan. Yang pertama terjadi pada bahan dengan tahanan jenis rendah (doping tinggi) yang dipisahkan oleh depletion layer tipis yaitu untuk Vz di bawah 5 volt. Yang kedua terjadi pada bahan dengan tahanan
jenis tinggi (doping rendah) yang dipisahkan oleh depletion layer lebar untuk Vz di atas 5 volt. Meskipun demikian dalam prakteknya kedua type di atas tetap dinamakan zener diode. Membeloknya karakteristik pada saat breakdown (knee) pada dioda silikon lebih tajam (gambar a) dibandingkan dengan dioda germanium (gambar b).
Gambar 1.11 (a) Knee dari dioda silikon (b) knee dari dioda germanium
Karena alasan inilah maka zener dioda dibuat dari silikon. Data-data zener dioda yang perlu diketahui adalah:
1. Tegangan zener VZ terletak antara 3,3 Volt sampai 200 Volt. Tiap zener mempunyai VZ tertentu dengan toleransi 5 sampai 10 persen.
2. Arus zener IZ ialah arus yang mengalir pada saat breakdown. IZ minimum adalah besarnya Iz tepat pada knee. IZ maksimum adalah arus yang tidak boleh dilampaui, karena dapat menimbulkan panas yang berkelebihan. Misalkan sebuah zener dioda dengan: VZ = 5,8 volt, IZ min = 1 mA dan IZ mak = 50 mA pada temperatur 40° C.
3. Tahanan zener rz ialah suatu nilai yang menunjukkan perbandingan perubahan tegangan zener (VZ) terhadap perubahan arus zener (IZ).
rZ =ΔVZ
ΔIZ ……… (1.3)
Tahanan zener minimum sekitar 10 ohm bila VZ nya sckitar 6 volt. Tahanan ini akan naik bila Vz lebih atau kurang dari 6 volt. Hubungan antara VZ dan rZ ini dapat dilihat pada gambar dibawah.
Gambar 1.12 Hubungan antara tahanan zener (Rz) dan tegangan zener (Vz)
Oleh karena itu penggunaan zener sebagai stabilisator Vz yang terbaik adalah sekitar 6 volt. Bila tegangan yang akan distabilkan lebih dari 6 volt dapat digunakan beberapa zener yang dihubungkan seri.
1.2.7 LED
Light Emitting Diode atau yang sering disingkat LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda.
LED dapat memancarkan berbagai warna, tergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan. LED juga dapat memancarkan cahaya inframerah yang tak tampat, seperti pada remote TV. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.
Gambar 1.13 Bentuk dan Simbol LED
Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak ada adalah warna merah, kuning dan hijau. LED berwarna biru sangat langka pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi daya-nya.
Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam macam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong. LED terbuat dari berbagai material setengah penghantar campuran seperti misalnya gallium arsenida fosfida (GaAsP), gallium fosfida (GaP), dan gallium aluminium arsenida (GaAsP). Karakteristiknya yaitu kalau diberi panjaran maju, pertemuannya mengeluarkan cahaya dan warna cahaya bergantung pada jenis dan kadar material pertemuan. Ketandasan cahaya berbanding lurus dengan arus maju yang mengalirinya. Dalam kondisi menghantar, tegangan maju pada LED merah adalah 1,6 sampai 2,2 volt, LED kuning 2,4 volt, LED hijau 2,7 volt. Sedangkan tegangan terbaik maksimum yang dibolehkan pada LED merah adalah 3 volt, LED kuning 5 volt, LED hijau 5 volt. LED mengkonsumsi arus sangat kecil, awet dan kecil bentuknya (tidak makan tempat), selain itu terdapat keistimewaan tersendiri dari LED itu sendiri yaitu dapat memancarkan cahaya serta tidak memancarkan sinar infra merah (terkecuali yang memang sengaja dibuat seperti itu). Cara pengoperasian LED yaitu :
Gambar 1.14 Cara pengoperasian LED
Selalu diperlukan perlawanan deretan R bagi LED guna membatasi kuat arus dan dalam arus bolak balik harus ditambahkan dioda penyearah.
Prinsip kerja LED adalah Pada saat dioda di-bias forward, elektron dari pita konduksi ke pita valensi melewati junction dan jatuh ke dalam hole, maka akan disertai dengan pemancaran energi. Untuk dioda penyearah (rectifier), berupa energi panas.Sedangkan untuk LED (Light Emitting Diode), berupa energi cahaya. Warna cahaya LED tergantung unsur-unsur penambahnya.
LED memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan lampu pijar biasa, antara lain : 1. Umurnya lebih panjang (> 20 tahun),
2. Konsumsi tegangan dan arus listriknya lebih rendah (maksimal sekitar 2 V / 20 mA), dan Saklar nyala-matinya lebih cepat (dalam orde nano / pico detik).
1.2.8 Photo Dioda
Photo dioda adalah suatu jenis dioda yang resistansinya berubah-ubah kalau cahaya yang jatuh pada dioda berubah-ubah intensitasnya. Dalam gelap nilai tahanannya sangat besar hingga praktis tidak ada arus yang mengalir. Semakin kuat cahaya yang jatuh pada dioda maka makin kecil nilai tahanannya, sehingga arus yang mengalir semakin besar. Jika photo dioda persambungan p-n bertegangan balik disinari, maka arus akan berubah secara linier dengan kenaikan fluks cahaya yang dikenakan pada persambungan tersebut.
Photo dioda terbuat dari bahan semikonduktor. Biasanya yang dipakai adalah silicon (Si) atau gallium arsenide (GaAs), dan lain-lain termasuk indium antimonide (InSb), indium arsenide (InAs), lead selenide (PbSe), dan timah sulfide (PBS). Bahan- bahan ini menyerap cahaya melalui karakteristik jangkauan panjang gelombang, misalnya: 250 nm ke 1100 untuk nm silicon, dan 800 nm ke 2,0 μm untuk GaAs.
Dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Berbeda dengan diode biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik.
Cahaya yang dapat dideteksi oleh diode foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi diode foto mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis.
Gambar 1.15 Simbol, Struktur dan Bentuk Photo Dioda
1.2.9 Dioda Kapasiansi Variabel
Dioda Kapasiansi Variabel yang disebut juga dioda varicap atau dioda varactor.
Sifat dioda ini ialah bila dipasangkan menurut arah terbalik akan berperan sebagai kondensator.Kapasitansinya tergantung pada tegangan yang masuk. Dioda jenis ini banyak digunakan pada modulator FM dan juga pada VCO suatu PLL (Phase Lock Loop).Berikut adalah simbol dioda varicap dalam skema rangkaian.
Gambar 1.16 Dioda Kapasiansi Variabel
1.2.10 Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier)
Half Wave Rectifier atau Penyearah Setengah Gelombang merupakan penyearah yang paling sederhana karena hanya menggunakan 1 buah dioda untuk menghambat sisi sinyal negatif dari gelombang AC dari power supply dan melewatkan sisi sinyal positif- nya. Pada prinsipnya, arus AC terdiri dari 2 sisi gelombang yakni sisi positif dan sisi negatif yang bolak-balik. Sisi positif gelombang dari arus AC yang masuk ke dioda akan menyebabkan dioda menjadi bias maju (Forward Bias) sehingga melewatkannya, sedangkan sisi negatif gelombang arus AC yang masuk akan menjadikan dioda dalam posisi Reverse Bias (Bias Terbalik) sehingga menghambat sinyal negatif tersebut.
Gambar 1.17 Penyearah Setengah Gelombang
1.2.11 Penyearah Gelombang Penuh 2 Diode
Penyearah Gelombong Penuh 2 Dioda memerlukan Transformer khusus yang dinamakan dengan Transformer CT (Centre Tapped). Transformer CT memberikan Output (Keluaran) Tegangan yang berbeda fasa 180° melalui kedua Terminal Output Sekundernya.
Katoda Anoda
Gambar 1.18 Penyearah Gelombang Penuh 2 Diode
Di saat Output Transformer CT pada Terminal Pertama memberikan sinyal Positif pada D1, maka Terminal kedua pada Transformer CT akan memberikan sinyal Negatif (-) yang berbeda fasa 180° dengan Terminal Pertama. D1 yang mendapatkan sinyal Positif (+) akan berada dalam kondisi Forward Bias (Bias Maju) dan melewatkan sisi sinyal Positif (+) tersebut sedangkan D2 yang mendapatkan sinyal Negatif (-) akan berada dalam kondisi Reverse Bias (Bias Terbalik) sehingga menghambat sisi sinyal Negatifnya.
Sebaliknya, pada saat gelombang AC pada Terminal Pertama berubah menjadi sinyal Negatif maka D1 akan berada dalam kondisi Reverse Bias dan menghambatnya.
Terminal Kedua yang berbeda fasa 180° akan berubah menjadi sinyal Positif sehingga D2 berubah menjadi kondisi Forward Bias yang melewatkan sisi sinyal Positif tersebut.
1.2.12 Penyearah Gelombang penuh 4 Diode
Penyearah Gelombang Penuh dengan menggunakan 4 Dioda adalah jenis Rectifier yang paling sering digunakan dalam rangkaian Power Supply karena memberikan kinerja yang lebih baik dari jenis Penyearah lainnya. Penyearah Gelombang Penuh 4 Dioda ini juga sering disebut dengan Bridge Rectifier atau Penyearah Jembatan.
Gambar 1.19 Penyearah Gelombang Penuh 4 Diode
1.3 Daftar Komponen dan Alat 1. Modul elektronika dasar 2. 1 buah multimeter 3. Penjepit buaya 4. Osiloskop
5. Mistar / penggaris 6. Pulpen / pensil
1.4 Cara Kerja
1.4.1 Memeriksa Keadaan Diode
Gunakan alat ukur multimeter untuk memeriksa diode – diode yang ada. Pada saat pengukuran R maju gunakan range yang paling kecil (ohm) dan range yang besar untuk R mundur (10 K ohm), untuk multimeter analog. Pada multimeter digital gunakan range untuk mengukur. Catat hasil pengukuran anda pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Pemeriksaan Kondisi Baik-Buruknya Diode
No Jenis dan tipe diode Multimeter Resistansi diode Keadaan diode Forward Reverse Baik Buruk Ket
1 diode penyearah
IN 4002 Analog Digital Ge IN34 Analog Digital
2 Diode
zener 1 W
5,1 V Analog Digital 3,3 V Analog Digital
3 LED
Red Analog Digital Green Analog Digital
1.4.2 Karakteristik Tegangan dan Arus (V-I) Diode Menggunakan Multimeter 1. Buatlah rangkaian seperti gambar 1.11, untuk pengukuran Vd1 gunakan
multimeter digital dan Id dengan multimeter analog.
Gambar 1.17 Rangkaian Diode pada Karakteristik V – I Diukur dengan Multimeter
2. Atur Vs agar didapat harga seperti pada tabel 1.2 (untuk bias forward). Dan harga Vd sesuai dengan tabel 1.3 (untuk bias reverse).Lakukan untuk diode Si, Ge, dan zener.
Tabel 1.2 Pengukuran Diode pada Karakteristik V – I dengan Multimeter pada Forward Bias Vs (V)
Forward Bias Vd
Diode Penyearah LED Diode Zener
IN 4002 GEIN 34 Red Green 3,3V 5,1V
0,0 0,1 0,2 0,3 ....
....
1,0 1,5 2,0 ...
...
3,3 ....
....
5,1
Tabel 1.3 Pengukuran Diode pada Karakteristik V – I dengan Multimeter pada Reverse Bias Vs (V)
Bias Reverse Vd
Diode Penyearah LED Diode Zener
IN 4002 GEIN 34 Red Green 3,3V 5,1V
0,0 0,1 0,2 0,3 ....
....
1,0 1,5 2,0 ...
...
3,3 ....
....
5,1
1.4.3 Penyearah Setengah Gelombang dengan 1 Diode
1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 1.12, untuk pengukuran VRL dan IRL gunakan multimeter digital.
Gambar 1.18 Rangkaian Dioda Penyearah Setengah Gelombang dengan 1 Dioda
2. Hubungkan Vs = 18 Vrms dengan Dioda Silicon (Di Si), kemudian ukur besarnya IRL (arus DC), dan VRL1 (tegangan DC), catat pada tabel 1.4 3. Ulangilah langkah – langkah diatas untuk RL10Ω/15W.
4. Catatlah hasil pengukuran anda pada tabel 1.4.
5. Gambarkan bentuk gelombang keluaran VS dan VRL masing-masing terhadap 0/Ground di osiloskop
Tabel 1.4 Pengukuran Diode Penyearah Setengah Gelombang dengan 1 Diode
V
Prms (V)
R
LV
Srms (V)
Pengukuran Perhitungan
I
RL(A) V
P(V) V
S(V)
V
RL(V)
F (Hz)
I
RL(A) V
RL(V)
P
RL(W) 220 10
Ω 18
1.4.4 Penyerah Gelombang Penuh 1.4.4.1 Menggunakan 2 Diode
1. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 1.13.
Gambar 1.19 Rangkaian Dioda Penyearah Gelombang Penuh Dengan 2 Dioda
2. Kemudian isilah tabel 1.5 untuk RL sama dengan RL10Ω/15W
3. Gambarkan bentuk gelombang keluaran Vs dan VRL masing-masing terhadap 0/Ground di osiloskop.
Tabel 1.5 Pengukuran Dioda Penyearah Setengah Gelombang dengan 2 Dioda
V
Prms (V)
R
LV
Srms (V)
Pengukuran Perhitungan
I
RL(A) V
P(V) V
S(V)
V
RL(V)
F (Hz)
I
RL(A) V
RL(V)
P
RL(W) 220 10
Ω 18
1.4.4.2 Menggunakan 4 Diode
1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 2.25
Gambar 1.20 Dioda Penyearah Gelombang Penuh dengan 4 Dioda
2. Kemudian isilah tabel 1.6 untuk RL sama dengan RL 10Ω15W
3. Gambarkan bentuk gelombang keluaran Vs dan VRL masing-masing terhadap 0/Ground di osiloskop
Tabel 1.6 Pengukuran Dioda Penyearah Gelombang Penuh dengan 4 Dioda
V
Prms (V)
R
LV
Srms (V)
Pengukuran Perhitungan
I
RL(A) V
P(V) V
S(V)
V
RL(V)
F (Hz)
I
RL(A) V
RL(V)
P
RL(W) 220 10
Ω 18
1.4.5 Rangkaian Diode Penyearah dengan Filter C
1.4.5.1 Penyearah Setengah Gleombang 1 Diode dengan Filter C 1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 1.15
Gambar 1.21 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Menggunakan 1 Diode dengan Filter C
2. Ukurlah besarnya Vo tanpa beban, VRL, IRL dan gambar VRL dan Vr, untuk harga C sesuai dengan Tabel 1.7, kemudian isilah Tabel 1.7.
3. Gambarkan bentuk gelombang keluaran Vs, VRL masing-masing terhadap Ground di osiloskop.
Tabel 1.7 Pengukuran Penyearah Setengah Gelombang Menggunakan 1 Diode dengan Filter C
Vp rms (V)
C (50
V)
RL (15 W)
Vs rms (V)
Pengukuran Perhitungan
Multimeter Digital
IRL
(A)
VRL
(V)
PRL
IRL (W) (A)
Vp (V)
VS
(V) VRL
(V) F (Hz)
220
1000
µF 10 Ω 12
2200
µF 10 Ω 12
3300
µF 10 Ω 12
4700
µF 10 Ω 12
1.4.5.2 Penyearah Gelombang Penuh 2 Diode dengan Filter C 1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 1.16
Gambar 1.22 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Menggunakan 2 Diode dengan Filter C
2. Ukurlah besarnya Vo tanpa beban, VRL, IRL dan gambar VRL dan Vr, untuk harga C sesuai dengan Tabel 1.8, kemudian isilah Tabel 1.8.
3. Gambarkan bentuk gelombang keluaran Vs, VRL masing-masing terhadap Ground di osiloskop.
Tabel 1.8 Pengukuran Penyearah Gelombang Penuh Menggunakan 2 Diode dengan Filter C
Vp rms (V)
C (50
V)
RL (15 W)
Vs rms (V)
Pengukuran Perhitungan
Multimeter Digital
IRL
(A)
VRL
(V)
PRL
IRL (W) (A)
Vp (V)
VS
(V) VRL
(V) F (Hz)
220
1000
µF 10 Ω 12
2200
µF 10 Ω 12
3300
µF 10 Ω 12
4700
µF 10 Ω 12
1.4.5.3 Penyearah Gelombang Penuh 4 Diode dengan Filter C 1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 1.17
Gambar 1.23 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Menggunakan 4 Diode dengan Filter C
2. Ukurlah besarnya Vo tanpa beban, VRL, IRL dan gambar VRL dan Vr, untuk harga C sesuai dengan Tabel 1.9, kemudian isilah Tabel 1.9.
3. Gambarkan bentuk gelombang keluaran Vs, VRL masing-masing terhadap Ground di osiloskop.
Tabel 1.9 Pengukuran Penyearah Gelombang Penuh Menggunakan 4 Diode dengan Filter C
Vp rms (V)
C (50
V)
RL (15 W)
Vs rms (V)
Pengukuran Perhitungan
Multimeter Digital
IRL
(A)
VRL
(V)
PRL
IRL (W) (A)
Vp (V)
VS
(V) VRL
(V) F (Hz)
220
1000
µF 10 Ω 12
2200
µF 10 Ω 12
3300
µF 10 Ω 12
4700
µF 10 Ω 12
1.5 Data Hasil Percobaan 1.5.1 Memeriksa Keadaan Dioda Tabel 1.10 Pemeriksaan baik buruknya dioda
No Jenis dan tipe dioda Multimeter
Resistansi Dioda Keadaan dioda Forwar
d (Ω)
Reverse
(Ω) Baik Buruk
1 Dioda penyearah
IN 4002
Simulasi
20 ∞
✓-
Ge
IN34 20 ∞
✓-
2 Dioda zener 1 W
5,1 V 20 ∞
✓-
9 V 22 ∞
✓-
3 LED
Red ∞ ∞ -
✓Green 120 ∞
✓-
1.5.2 Pengukuran Dioda pada Karakteristik V – I dengan Multimeter pada Forward Bias dan Reverse Bias
Tabel 1.11 Pengukuran dioda pada karakteristik V–I (Forward) dengan multimeter Bias forward Vd
Dioda Penyearah LED Dioda Zener
Tabel 1.12 Pengukuran dioda pada karakteristik V–I (Reverse) dengan multimeter
1.5.3 Penyearah Setengah Gelombang Dengan 1 Dioda
Tabel 1.13 Pengukuran dioda penyearah setengah gelombang dengan 1 dioda
Vp rms (V)
RL (15 W)
Vs Rms
(V)
Pengukuran Perhitungan
Multimeter
Digital IRL
(A)
VRL
(V) PRL
IRL (W) (A)
Vp (V)
VRL
(V) Vs (V)
F (Hz)
220 10 Ω 18 0,594 220 5,93 18 50,00 0,615 6,15 3,78
Vs (V)
IN 4002 GE IN34 Red Green 5,1 V 9 V
ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V)
0,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0,1 0 0,1 0 0,1 0 0,1 0 0,1 0 0,1 0 0,1
0,2 0 0,2 0 0,2 0 0,2 0 0,2 0 0,2 0 0,2
0,5 0 0,5 0 0,5 0 0,5 0 0,5 0 0,5 0 0,5
1,0 0,734 0,734 0,026 0,74 0 1,0 0 1,0 0,021 0,794 0,017 0,836 1,5 0,774 0,774 0,072 0,782 0 1,5 0 1,5 0,067 0,826 0,061 0,888 2 0,792 0,792 0,119 0,802 0 2,0 0,003 1,93 0,115 0,84 0,108 0,904
Vs (V)
Bias reverse Vd
Dioda Penyearah LED Dioda Zener
IN 4002 GE IN34 Red Green 5,1 V 9 V
VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A)
0,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0,1 -0,1 0 -0,1 0 -0,1 0 -0,1 0 -0,1 0 -0,1 0 0,2 -0,2 0 -0,2 0 -0,2 0 -0,2 0 -0,2 0 -0,2 0 0,5 -0,5 0 -0,5 0 -0,5 0 -0,5 0 -0,5 0 -0,5 0
1,0 -1 0 -1 0 -1 0 -1 0 -1 0 -1 0
1,5 -1,5 0 -1,5 0 -1,5 0 -1,5 0 -1,5 0 -1,5 0
2 -2 0 -2 0 -2 0 -2 0 -2 0 -2 0
Gambar gelombang penyearah 1 dioda
1.5.4 Penyearah Setengah Gelombang Dengan 2 Dioda
Tabel 1.14 Pengukuran dioda penyearah setengah gelombang dengan 2 dioda
Vp Rms
(V)
RL (15 W)
Vs Rms
(V)
Pengukuran Perhitungan
Multimeter
Digital IRL
(A)
VRL
(V)
PRL
IRL (W) (A)
Vp (V)
VRL
(V) Vs (V)
F (Hz)
220 10 Ω 18 1,179 220 11,78 18 99,6 1,254 12,54 15,727
Gambar gelombang penyearah 2 diode 1.5.5 Penyearah Gelombang Penuh Dengan 4 Dioda
Tabel 1.15 Pengukuran dioda penyearah gelombang penuh dengan 4 dioda
Vp Rms
(V) Vs Rms
(V)
RL (15 W)
Pengukuran Perhitungan
Multimeter
Digital IRL
(A) VRL
(V)
PRL
IRL (W) (A)
Vp (V)
VRL
(V) Vs (V)
F (Hz)
220 18 10 Ω 0,91 220 9,11 18 100,4 1,23 12,3 15,129
Gambar gelombang penyearah 4 diode
1.5.6 Penyearah Gelombang Penuh 1 Dioda dengan Filter C
Tabel 1.16 Pengukuran dioda penyearah gelombang penuh 1 dioda dengan filter C
Vp Rms
(V) C (50V)
Vs rms (V)
RL (15 W)
Pengukuran Perhitungan
Multimeter
Digital IRL
(A) VRL
(V) PRL
IRL (W) (A)
Vp (V)
VRL
(V) Vs (V)
F (Hz)
220
1000
µF 12 10 Ω 0,936 220 9,39 12 49,93 1,115 11,15 12,43 2200 µF
12 10 Ω 1,012 220 10,16 12 50,00 1,115 11,15 12,43 3300
µF 12 10 Ω 1,026 220 10,30 12 50,00 1,115 11,15 12,43 4700
µF 12 10 Ω 1,012 220 10,20 12 49,90 1,115 11,15 12,43
Gambar gelombang penyearah 1 diode dengan filter
1.5.7 Penyearah Gelombang Penuh 2 Dioda dengan Filter C
Tabel 1.17 Pengukuran dioda penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan filter C
Vp Rms
(V) C (50V)
Vs rms (V)
RL (15 W)
Pengukuran Perhitungan
Multimeter
Digital IRL
(A) VRL
(V) PRL
IRL (W) (A)
Vp (V)
VRL
(V) Vs (V)
F (Hz)
220
1000
µF 12 10 Ω 1,321 220 13,36 12 98,81 1,15 11,5 13,225 2200 µF
12 10 Ω 1,338 220 13,52 12 99,6 1,15 11,5 13,225 3300
µF 12 10 Ω 1,353 220 13,68 12 100 1,15 11,5 13,225 4700
µF 12 10 Ω 1,337 220 13,49 12 99,6 1,15 11,5 13,225
Gambar gelombang penyearah 2 diode dengan filter C
1.5.8 Penyearah Gelombang Penuh 4 Dioda dengan Filter C
Tabel 1.18 Pengukuran dioda penyearah gelombang penuh 4 dioda dengan filter C
Vp Rms
(V)
C (50V)
Vs rms (V)
RL (15 W)
Pengukuran Perhitungan
Multimeter
Digital IRL
(A)
VRL
(V)
PRL
IRL (W) (A)
Vp (V)
VRL
(V) Vs (V)
F (Hz)
220
1000
µF 12 10 Ω 1,034 220 10,38 12 98,81 1,115 11,15 12,43 2200 µF
12 10 Ω 1,008 220 10,51 12 99,21 1,115 11,15 12,43 3300
µF 12 10 Ω 1,000 220 10,20 12 99,80 1,115 11,15 12,43
4700
µF 12 10 Ω 1,000 220 10,21 12 99,60 1,115 11,15 12,43
Gambar gelombang penyearah 4 diode dengan filter C
1.6 Analisis Data Hasil Percobaan
1.6.1 Memeriksa Keadaan Dioda
Pada percobaan pemeriksaan keadaan baik buruknya dioda digunakan alat ukur multimeter analog. Pada pengukuran resistansi dioda dalam keadaan forward bias digunakan range terkecil yaitu 0,1 Ωdan pada pengukuran resistansi dioda dalam keadaan reverse bias digunakan range yang paling besar yaitu 10K Ω. Cara pengukuran untuk forward bias yaitu dengan menghubungkan kabel probe merah pada kaki anoda dan probe hitam pada kaki katoda. Untuk reverse bias yaitu dengan menghubungkan secara berlawanan yaitu probe merah pada kaki katoda dan probe hitam pada kaki anoda. Dan didapatkan hasil sebagai berikut
:
Tabel 1.20 Pemeriksaan baik buruknya dioda
No Jenis dan tipe diode Multimeter
Resistansi Dioda Keadaan diode Forward
(Ω)
Reverse
(Ω) Baik Buruk
1 Dioda
penyearah
IN 4002 Analog 20 ∞ ✓ -
Ge IN34 Analog 20 ∞ ✓ -
2 Dioda
zener 1 W
5,1 V Analog 20 ∞ ✓ -
9 V Analog 22 ∞ ✓ -
3 LED
Red Analog ∞ ∞ - ✓
Green Analog 120 ∞ ✓ -
4 Dioda
varaktor MV 2209 Analog 22 ∞ ✓ -
Untuk hasil pengukuran dari masing-masing dioda, dapat disimpulkan hasilnya sebagai berikut :
1.6.1.1Dioda Penyearah
Berikut ini adalah data hasil percobaan memeriksa keadaan dioda penyearah:
Tabel 1.21 Hasil Pemeriksaan Dioda Penyearah
No Jenis dan tipe dioda Multimeter
Resistansi Dioda Keadaan diode Forward
(Ω)
Reverse
(Ω) Baik Buruk
1 Dioda
penyearah
IN 4002 Analog 20 ∞ ✓ -
Ge IN34 Analog 20 ∞ ✓ -
Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa saat Dioda penyearah (IN 4002 dan Ge IN34) dalam keadaan forward bias, didapatkan hasil bahwa resistansi (R) pada kedua
komponen tersebut adalah 20 Ω dan 20 Ω. Sedangkan dalam keadaan reverse bias, didapatkan hasil bahwa resistansi (R) pada kedua komponen tersebut adalah tak terhingga (∞). Maka, dapat dikatakan bahwa komponen tersebut dalam keadaan baik.
Dioda dalam percobaan ini dikatakan baik karena memenuhi persyaratan dioda ideal yaitu memiliki tahanan atau resistansi pada saat mendapatkan forward bias dan nilai tahanan tak terhingga pada saat mendapat reverse bias sehingga jenis dioda penyearah mampu mengalirkan arus ke satu arah dan dan menghambat aliran arus dari arah sebaliknya.
1.6.1.2Dioda Zener 1 W
Berikut ini adalah data hasil percobaan memeriksa keadaan dioda zener:
Tabel 1.22 Hasil Pemeriksaan Dioda Zener 1 W
No Jenis dan tipe dioda Multimeter
Resistansi Dioda Keadaan diode Forward
(Ω)
Reverse
(Ω) Baik Buruk
1. Dioda zener 1 W
5,1 V Analog 20 ∞ ✓ -
9 V Analog 22 ∞ ✓ -
Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa saat Dioda zener 1 W (5,1 V dan 9 V) dalam keadaan forward bias, didapatkan hasil bahwa resistansi (R) pada kedua komponen tersebut adalah 20Ω dan 22 Ω. Sedangkan dalam keadaan reverse bias, didapatkan hasil bahwa resistansi (R) pada kedua komponen tersebut adalah tak terhingga (∞). Maka, dapat dikatakan bahwa komponen tersebut dalam keadaan baik.
Dioda dalam percobaan ini dikatakan baik karena memenuhi persyaratan dioda ideal yaitu memiliki tahanan atau resistansi pada saat mendapatkan forward bias dan nilai tahanan tak terhingga pada saat mendapat reverse bias sehingga jenis dioda Zener mampu melakukan tugasnya sebagai penstabil tegangan.
1.6.1.3LED
Berikut ini adalah data hasil percobaan memeriksa keadaan Light Emitting Diode (LED):
Tabel 1.23 Hasil Pemeriksaan LED
No Jenis dan tipe dioda Multimeter
Resistansi Dioda Keadaan diode Forward
(Ω)
Reverse
(Ω) Baik Buruk
1 LED
Red Analog ∞ ∞ - ✓
Green Analog 120 ∞ ✓ -
Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa saat LED (Green dan Red) dalam keadaan forward bias, didapatkan hasil bahwa resistansi (R) pada kedua komponen
tersebut adalah ∞ dan 120Ω. Sedangkan dalam keadaan reverse bias, didapatkan hasil bahwa resistansi (R) pada LED Red adalah ∞, sedangkan pada LED Green adalah tak terhingga (∞). Ini menandakan bahwa LED Green dapat dikatakan dalam keadaan baik karena dalam keadaan reverse bias menunjukkan resistansi (R) yaitu tak terhingga (∞), sedangkan pada LED Red dikatakan komponen dalam keadaan buruk dikarenakan resistansi reversenya ∞.
Dioda dalam percobaan ini dikatakan baik karena memenuhi persyaratan dioda ideal yaitu memiliki tahanan atau resistansi pada saat mendapatkan forward bias dan nilai tahanan tak terhingga pada saat mendapat reverse bias. Namun, pada LED Red rusak karena terdapat nilai tahanan saat mendapat reverse bias. Hal ini disebabkan oleh kondisi LED Red yang sudah rusak.
1.6.1.4Dioda Varaktor
Berikut ini adalah data hasil percobaan memeriksa keadaan dioda zener:
Tabel 1.24 Hasil Pemeriksaan Dioda Varaktor
No Jenis dan tipe diode Multimeter
Resistansi Dioda Keadaan dioda Forward
(Ω)
Reverse
(Ω) Baik Buruk
1 Dioda varaktor MV 2209 Analog 22 ∞ ✓ -
Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa saat Dioda Varaktor (MV 2209) dalam keadaan forward bias, didapatkan hasil bahwa resistansi (R) pada komponen tersebut adalah 22 Ω. Sedangkan dalam keadaan reverse bias, didapatkan hasil bahwa resistansi (R) pada komponen tersebut adalah tak terhingga (∞). Maka, dapat dikatakan bahwa komponen tersebut dalam keadaan baik.
Dioda dalam percobaan ini dikatakan baik karena memenuhi persyaratan dioda ideal yaitu memiliki tahanan atau resistansi pada saat mendapatkan forward bias dan nilai tahanan tak terhingga pada saat mendapat reverse bias
1.6.2 Analisis Karakteristik V – I (dengan multimeter)
Berikut ini adalah data hasil pengukuran arus dan tengangan pada dioda dalam keadaan forward bias dan reverse bias:
Tabel 1.25 Pengukuran dioda pada karakteristik V–I (Forward) dengan multimeter
Vs (V
)
Bias forward Vd
Dioda Penyearah LED Dioda Zener
IN 4002 GE IN34 Red Green 5,1 V 9 V
VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A)
0,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0,1 0,1 0 0,1 0 0,1 0 0,1 0 0,1 0 0,1 0
0,2 0,2 0 0,2 0 0,2 0 0,2 0 0,2 0 0,2 0
0,5 0,5 0 0,5 0 0,5 0 0,5 0 0,5 0 0,5 0
1,0 0,734 0,734 0,74 0,026 1,0 0 1,0 0 0,794 0,021 0,836 0,017 1,5 0,774 0,774 0,782 0,072 1,5 0 1,5 0 0,826 0,067 0,888 0,061
Tabel 1.26 Pengukuran dioda pada karakteristik V–I (Reverse) dengan multimeter
1.6.3 Analisis Penyearah Setengah Gelombang
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan menghitung IRL, VRL, PRL, dapat digunakan persamaan berikut:
VS = Vrms √2 ...(1.4) VS = VDC . ...(1.5)
VRL = VDC……...(1.6) PRL = (𝐼2𝑅𝐿) (𝑅) ...(1.7) Keterangan:
VS = Tegangan sekunder pada trafo
Berikut ini adalah perhitungan secara teori rangkaian dioda penyearah setengah gelombang dengan 1 dioda menggunakan persamaan sebagai berikut:
VRMS = 18 VS = 18√2 VDC = 18√2 VRL = 8,1V IRL = 8,1
10
= 0,81 𝐴
PRL =
𝑉. 𝐼 = 8,1 × 0,81 = 6,561 𝑊𝑎𝑡𝑡
Tabel 1.27 Pengukuran diode penyearah setengah gelombang dengan 1 diode
Vp Rms
(V)
RL (15 W)
Vs Rms
(V)
Pengukuran Perhitungan
Multimeter
Digital IRL
(A) VRL
(V)
PRL
IRL (W) (A)
Vp (V)
VRL
(V) Vs (V)
F (Hz)
220 10 Ω 18 0,675 220 6,72 18 50 0,81 8,1 6,561 2 0,792 0,792 0,802 0,119 2,0 0 1,93 0,003 0,840 0,115 0,904 0,108
Vs (V)
Bias reverse Vd
Dioda Penyearah LED Dioda Zener
IN 4002 GE IN34 Red Green 5,1 V 9 V
VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A) VD
(V) ID
(A)
0,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0,1 -0,1 0 -0,1 0 -0,1 0 -0,1 0 -0,1 0 -0,1 0
0,2 -0,2 0 -0,2 0 -0,2 0 -0,2 0 -0,2 0 -0,2 0
0,5 -0,5 0 -0,5 0 -0,5 0 -0,5 0 -0,5 0 -0,5 0
1,0 -1 0 -1 0 -1 0 -1 0 -1 0 -1 0
1,5 -1,5 0 -1,5 0 -1,5 0 -1,5 0 -1,5 0 -1,5 0
2 -2 0 -2 0 -2 0 -2 0 -2 0 -2 0
a.a
Dimana dihasilkan gelombang seperti berikut:
Gambar 1.24 Penyearah Setengah Gelombang
Gelombang memiliki bentuk seperti itu karena pada rangkaian ini merupakan rangkaian penyearah setengah gelombang, jika dilihat dari gambar diatas, maka sudah sesuai dengan teori.
1.6.4 Analisis Penyearah Gelombang Penuh dengan 2 Dioda
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan menghitung IRL, VRL, PRL, dapat digunakan persamaan berikut:
VS = 2 Vrms √2 ...(1.8) VS = VDC . ...(1.9) VRL = VDC……...(1.10) PRL = (𝐼2𝑅𝐿) (𝑅) ...(1.11) Berikut ini adalah perhitungan secara teori rangkaian dioda penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda menggunakan persamaan sebagai berikut:
VDC = 2.𝑉𝑆
𝜋 =2.𝑉𝑅𝑀𝑆√2
𝜋 =2.18√2
𝜋 = 16,2 𝑉 IRL =𝑉𝑅𝐿
𝑅𝑅𝐿=16,2 V
10 = 1,62 A
PRL =𝑉𝑅𝐿. 𝐼𝑅𝐿= 1,62 × 10Ω = 26,244 W
Tabel 1.27 Pengukuran diode penyearah gelombang penuh dengan 2 diode
Vp Rms
(V) RL (15 W)
Vs Rms
(V)
Pengukuran Perhitungan
Multimeter
Digital IRL
(A) VRL
(V)
PRL
IRL (W) (A)
Vp (V)
VRL
(V) Vs (V)
F (Hz)
220 10 Ω 18 1,317 220 13,18 18 100 1,62 16,2 26,244
Nilai arus dan tegangan yang didapatkan pada percobaan berbeda dengan nilai arus dan tegangan hasil kalkulasi atau perhitungan secara teori. Hal ini terjadi karena adanya nilai resistansi atau permakluman karena tidak ada yang ideal.
Gambar 1.25 Gelombang Hasil Percobaan Dioda Penyearah Penuh Gelombang dengan 2 Dioda
Pada gambar diatas pada percobaan penyearah gelombang penuh dengan dua buah dioda memiliki frekuensi pada channel satu yang ditandai dengan warna kuning adalah 50,20 Hz dan pada channel dua yang ditandai dengan warna biru adalah 100,4 Hz.
Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda yaitu pada saat terminal output pada D1 memberikan sinyal puncak positif maka terminal output
pada D2 memberikan sinyal puncak negatif, pada kondisi ini D1 pada posisi forward dan D2 pada posisi reverse. Sehingga sisi puncak positif dilewatkan melalui D1. Kemudian pada saat terminal output pada D1 memberikan sinyal puncak negatif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak positif, pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi forward. Sehingga sinyal puncak positif dilewatkan melalui D2. Pada gambar hasil praktikum penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda, dapat dilihat bahwa hasil percobaan sama dengan teori yang ada.
1.6.5 Analisis Penyearah Gelombang Penuh dengan 4 Dioda
Berikut ini adalah perhitungan secara teori rangkaian dioda penyearah gelombang penuh dengan 4 dioda menggunakan persamaan 1.8, 1.9, 1.10, dan 1.11 sebagai berikut:
VDC = 2.𝑉𝑆
𝜋 =2.𝑉𝑅𝑀𝑆√2
𝜋 =2.18√2
𝜋 = 16,2 𝑉 IRL =𝑉𝑅𝐿
𝑅𝑅𝐿=16,2 V10 = 1,62 A
PRL =𝑉𝑅𝐿. 𝐼𝑅𝐿= 1,62 × 10Ω = 26,244 W
Tabel 1.32 Pengukuran diode penyearah gelombang penuh dengan 4 diode
Vp Rms
(V) Vs Rms
(V)
RL (15 W)
Pengukuran Perhitungan
Multimeter
Digital IRL
(A) VRL
(V)
PRL
IRL (W) (A)
Vp (V)
VRL
(V) Vs (V)
F (Hz)
220 18 10 Ω 2,189 220 22,15 18 50 16,2 16,2 26,244
Nilai arus dan tegangan yang didapatkan pad
