Karakteristik Dioda

JURNAL ELEKTRONIKA DASAR

1

Karakteristik Dioda Irwansyah Ramadhani, Adis Prasetyo Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: [email protected] Abstrak— Telah dilakukan percobaan yang berjudul penyearah yang bertujuan untuk mengetahui karakteristik penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh dengan tapis (filter) dan tanpa tapis. Prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang AC dari transformator. Sedangkan prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda ini dapat bekerja karena menggunakan transformator dengan CT. Alat-alat yang digunakan dalam peraktikum ini adalah transformator CT 2 Amp, dua buah dioda 1N4002, resistor 33Ω, kapasitor 100µF 25 V dan 1000µF 25 V, osiloskop, project boar, dan kabel penghubung. Dalam percobaan ini menggunakan dua jenis gelombang, yaitu full wave dan half wave. Untuk tiap jenis gelombang tersebut menggunakan variasi filter dan tanpa filter. Dalam percobaan ini juga digunakan variasi resistor, yaitu sebesar 100µF 25 V dan 1000µF 25 V. Langkah kerja dalam peraktikum ini yaitu alat yang telah disiapkan dirangkai sesuai gambar rangkaian. Rangkaian yang dibentuk adalah rangkaian half wave dengan menggunakan filter dan tanpa menggunakan filter. Untuk variasi dengan penggunaan filter, digunakan pula variasi kapasitor. Percobaan ini dilakukan dengan lima kali perulangan. Rangkaian yang kedua adalah rangkaian full wave dengan menggunakan filter dan tanpa filter. Untuk variasi dengan penggunaan filter, digunakan pula variasi kapasitor. Percobaan ini dilakukan dengan lima kali perulangan. Maka dari kedua rangkaian diatas, akan didapatkan data nilai dari Vpp, V max, V rms, Periode, dan Frekuensi. Kata Kunci— Arus Listrik, Dioda, Foward Bias, Reverse Bias. dan Tegangan.

I. PENDAHULUAN ioda merupakan komponen elektronika yang mempunyai dua elektroda(terminal), dapat berfungsi sebagai penyearah arus listrik. ada dua jenis dioda, yaitu dioda tabung dan dioda semikonduktor. Dioda yang paling banyak digunakan adalah dioda semikonduktor. Simbol dioda adalah sebagai berikut [1],

D

Gambar 1. Simbol dioda pada rangkaian

Berdasarkan tingkat kemurniaannya, semikonduktor dibedakan menjadi dua, yaitu semikonduktor intrinsik dan semikonduktor ekstrinsik. Semikonduktor intrinsik adalah semikonduktor murni yang tidak mendapatkan pengotoran dari atom-atom asing. Sedangkan semikonduktor ekstrinsik adalah semikonduktor yang mendapatkan pengotoran dari atom-atom asing dari luar semikonduktor. Untuk kelompok ekstrinsik terdapat dua jenis/tipe semikonduktor, aitu tipe p dan tipe n. Bahan semikonduktor yang banyak dipelajari dan secara luas telah dipakai adalah bahan sikikon(Si). Semikonduktor tipe n dibuat dari bahan silikon murni dengan menambahkan sedikit pengotor berupa atom-atom asing yang memiliki elektron valensi lima. Empat elektron terluar dari donor ini berikatan kovalen dan menasakan satu elektron lainnya yang dapat meninggalkan atom induknya sebagai elektron bebeas. Dengan demikian pembawa muatan mayoritas dari bahan ini adalah elektron. Hal yang sama, semjikonduktor tipe p dibuat dengan mengotori silikon murni dengan atom-atom asing yang memiliki elektorn valensi tiga, sehingga meninggalkan kemungkinan untuk menarik elektron. Pengotor sebagai aseptor menghasilkan proses konduksi dengan lubang sebagai pembawa muatan mayortas[2]. Jika suatu semikonduktor separuh dikotori sehingga menjadi semikonduktor tipe P dan separunya lagi dikotori lagi sehingga menjadi semikonduktor tipe n, maka bidang yang membatasi kedua tipe semikonduktor ini disebut sambungan tipe p-n. Ada beberapa sifat yang dimiliki sambungan semikonduktor ini. Yang pertama adalah juka kedua


ujung yang tidak tersambung tidak dihubungkan dengan rangkaian luar maka dikatakan sambungan p-n dalam keadaan terbuka. Dalam keadaan ini, maaka disekitar sambungan akan terjadi daerah pengosongan pembawa muatan bebas yang juga disebut sebbagai daerah muatan ruang serta terbentuk potensial penghalang. Sifat yang kedua adalah bila terminal P dihubungkan dengan kutup positif baterai, sedangkan terminal N dihubungkan dengan kutub negatif baterai, maka dikatakan sambungan tersebut diberi prasikap maju. Dan sifat yang ketiga adalah jika terminal p dihubungkan dengan kutub negatif baterai, sedangkan terminal n dihubungkan dengan kutub positif baterai, maka dikatakan sambungan diberi prasikap balik[3]. Dioda digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus dan tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulakan gangguan bagi peralatan ang dicatu. Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat populer digunakan dalam rangkaian elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam rangkaian dioda, diantaranya adalah penyearah setengah gelombang, penyearah gelombang penuh, rangkaian pemotong, rangka penjepit maupun rangkaian pengganda tegangan. Sisi positif pada dioda disebut anoda dan sisi negatifnya disebut sebagai katoda. Ada beberapa jenis dioda, yaitu dioda germanium, silikon, selenium, zener, dan led. Karakteristik dioda dapat dilihat pada hubungan antara arus yang lewat dengan beda potensial ujungujungnya[1]. Pengertian dari panjar maju adalah sebagai berrikut. Besarnya komponen arus difusi sangat sensitif terhadap besarnya potensial penghalang V0. Pembawa muatan mayoritas yang memiliki energi lebih besar dari eV0 dapat melewati potensial penghalang. Jika keseimbangan potensial terganggu oleh berkurangny ketinggian potensial penghalang menjadi VO-V, probabilitas pembawa muatan mayortas mempunyai cukup energi unuk melewati sambungan akan meningkat dengan drastis. Sebagai akibat turunnya potensial penghalang, terjadi aliran arus lubang dari material tipe p ke tipe n, demikiannya untuk elektron. Dengan kata lain menurunnya potensial penghalang memberi kesempatan pada pembawa muatan untuk mengalir dari daerah mayoritas ke daerah minoritas. Jika

2

potensial penghalangnya diturunkan dengan pemasangan panjar maju eksternal V, maka arus akan mengalir[1]. Penjelasan dari panjar mundur adalah sebagai berikut. Jika potensial penghalang dinaikkan menjadi V0+V dengan memeasang panjar munjur sebesar V, maka probabilitas pembawa muatan mayoritas memiliki cukup energi untuk melewati potensial penghalang akan turun secara drastis. Jumlah pembawa muatan maoritas yang melewati sambungan praktis turun ke nol dengan memasang panjar munjur sebesar sekitar sepersepuluh volt. Pada kondisi panjar mundur, terjadi aliran arus munjur ang sanat kecil dari pembawa muatan minoritaspembawa muatan minoritas hasil generasi termal didekat sambungan akan mengalami drift searah medan listrik. Arus mundur akan mencapai harga jenuh pada harga panjar mundur yang rendah. [1]

II. METODELOGI

PERCOBAAN Mula-mula, peralatan yang dibutuhkan untuk melakukan percobaan disiapkan terlebih dahulu. Peralatan yang dibutuhkan adalah dioda, power suppl, resistor variabel 50 kilo ohm dan 10 kilo ohm, ampermeter DC, dan voltmeter DC. Peralatan yang telah disiapkan dirangkai seperti gambar berikut,

Gambar 2. Rangkaian percobaan

dalam percobaan ini, digunakan dua sifat dari diode, yaitu forward bias dan reverse bias. Dengan sifat dioda forward bias ini , digunakan tegangan cut-in sebesar 0,25 volt. Dan untuk sifat diode reverse bias, digunakan tegangan cut-in sebesar 0 volt. Mulamula power supply di nyalakan dan diatur tegangan yang keluar pada power supply sebesar 5 volt. Lalu dengan menggunakan resistor variabel, tegangan yang masuk pada dioda diatur dengan menggunakan resistor variabel. Cara mengaturnya yaitu dengan memutar pemutar pada resistor variabel lalu diamati skala yang terbaca pada voltmeter yang dirangkai


paralel dengan dioda. Setelah mendapatkan nilai tegangan yang diinginkan, lalu amati skala yang terbaca pada ampermeter yang dipasang secara seri dengan dioda untuk mengetahui berapa arus yang masuk ke dioda. Pada percobaan ini, digunakan variasi tegangan yang masuk pada dioda yaitu 0,1 V; 0,2 V; 0,4 V; 0,8 V; 1 V; 3V; dan 5 V. Setiap kita mengubah tegangan yang masuk pada dioda, maka amati pula besarnya arus yang masuk pada dioda. Maka dari percobaan ini akan didapatkan data nilai tegangan dan nilai arus yang masuk pada dioda dengan menggunakan dua sifat dioda, yaitu forward bias dan reverse bias. Selain itu juga akan didapatkan grafik hubungan antara nilai tegangan dan arus tersebut. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Setelah dilakukan percobaan karakteristik dioda, didapatkan data nilai tegangan dan arus yang masuk pada dioda dengan sifat forward bias dan reverse bias. Dalam percobaan ini digunakan variasi tegangan input ke dioda. Datanya adalah sebagai berikut Tabel 1. Data Hasil Percobaan Karakteristik Dioda Forward Bias Dengan cut-in 0,25 V Tegangan (V) Arus (µA) 0,1 0 0,2 0 0,4 5 0.8 44 1 65 3 254 5 450

Dari tabel 1 diatas, diketahui bahwa semakin besar tegangannya, maka semakin besar pula arus yang masuk ke dioda. Hal ini disebabkan oleh sifat dioda yaitu panjar maju (forward bias). Panjar maju (forward bias) terjadi apabila terminal P pada dioda dihubungkan dengan kutub positif baterai, sedangkan terminal N dihubungkan dengan kutub negatif baterai. Besarnya komponen arus difusi sangat sensitif terhadap besarnya potensial penghalang V0 . Bila pembawa muatan mayoritas yang memiliki energi lebih besar dari eV0 dapat melewati potensial penghalang. Bila ketinggian potensial penghalang bekurang akibat terganggunya keseimbangan potensial (V0 – V), maka pembawa muatan mayoritas akan memiliki energi yang cukup

3

untuk melewati potensial penghalang tersebut. Sebagai akibat turunnya ptensial penghalang, maka arus listrik dapat mengalir. Dengan kata lain, menurunnya potensial penghalang memberi kesempatan pembawa muatan untuk mengalir dari daerah mayoritas menuju daerah minoritas. Tabel 2. Data Hasil Percobaan Karakteristik Dioda Reverse Bias Dengan cut-in 0 V Tegangan (V) Arus (µA) 0,1 0 0,2 0 0,4 0 0.8 0 1 0 3 0 5

0

Dari data diatas, dapat diketahui bahwa semakin besar nilai tegangan, nilai arusnya tetap konstan yaitu sebesar 0 µA. Hal ini disebabkan karena sifat diode yaitu Reverse bias. Panjar mundur (reverse bias) dapat terjadi apabila terminal P dihubungkan dengan kutub negatif baterai, sedangkan terminal N dihubungkan dengan kutub positif baterai. Jika potensial penghalang dinaikkan mnjadi (V0 + V) dengan memasang panjar mundur sebesar , maka pembawa muatan mayoritas memiliki cukup eneri untuk melewati potensial penghalag akan turun drastis. Jumlah pembawa muatan mayoritas yang melewati sambungan praktis turun ke nol dengan memasang panjar mundur. Pada kondisi panjar mundur, terjadi aliran arus mundur yang sangat kecil dari pembawa muatan minoritas. Dari tabel 1 dan 2 diatas, dapat dibuat grafik hubungan antara tegangan dan arus yaitu sebagai berikut

Gambar 3. Grafik Hubungan Tegangan (V) dan Arus Pada Dioda Forward Bias


Dari grafik diatas, dapat diketahui bila semakin besar nilai tegangan, maka semakin besar pula nilai arusnya. Inim merupakan salah satu sifat dari dioda, yaitu sebagai forward bias. Apabila dioda memiliki nilai arus yang semakin meningkat apabila tegangannya dinaikkan, maka diode tersebut bersifat sebagai konduktor.

Gambar 4. Grafik Hubungan Tegangan (V) dan Arus Pada Dioda Reverse Bias

Dari grafik diatas, dapat diketahui bila semakin besar nilai tegangan, maka nilai arusnya tetap konstan yaitu sebesar 0 µA. Ini merupakan salah satu sifat dari dioda, yaitu sebagai reverse bias. Apabila dioda memiliki nilai arus yang nilainya konstan sedangkan nilai tegangannya semakin meningkat, maka diode tersebut bersifat sebagai isolator. IV. KESIMPULAN

Kesimpulan yang didapatkan dari percobaan karakteristik dioda ini adalah apabila dioda bersifat Forward bias, maka dioda dapat di masuki oleh arus listrik. Sedangkan apabila dioda bersifat Reverse bias, maka dioda tidak dapat dilewati arus listrik. Forward bias dan Reverse bias. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten laboratorium Elektronika, Adis Prasetyo sebagai asisten dalam percobaan karakteristik dioda, karena telah bersedia membantu baik sebelum maupun pada saat percobaan hingga jurnal ini selesai ditulis. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan tim atas kerja samanya dalam melaksanakan praktikum ini.

4

DAFTAR PUSTAKA [1] Sadiku. 2000. “Fundamentals of Electric Circuit Fourth Edition”. New York: McGraw-Hill Companies, Inc. [2] Sutrisno. 1986. “Elektronika Teori dan Penerapannya”. Bandung: ITB [3] Yohanes, H. C. 1979. “Dasar-Dasar Elektronika”. Jakarta: Ghalia Indonesia.

Karakteristik Dioda

Recommend Documents