Dioda

3,070 views
2,971 views

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
3,070
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
177
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Dioda

  1. 1. DIODA (Laporan Praktikum Elektronika Dasar I) Penyusun : 1. Eka Nurhayanti (0913022088) 2. Febrianti Manulang (0913022044) 3. Hanny Kruisdiarti (0913022048) 4. Mitha P. Mahardika (0913022054) 5. Merta Dhewa Kusuma (0913022052) Program Studi : Pendidikan Fisika Kelas : B Dosen : Drs. Eko Suyanto, M. Pd PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2011
  2. 2. ISI 1. Judul : Dioda 2. Tujuan : a. Menguji arah aliran arus sebuah dioda dan untuk mengenali terminal-terminalnya b. Menguji penghalusan dan suplai daya c. Menguji suplai daya d.c. radio transistor sederhana d. Menguji aturan kerja suplai daya d.c. sederhana 3. Tinjauan Pustaka Dioda Dioda ialah jenis vacum tube yang memiliki dua buah elektroda. Dioda tabung pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904. Dioda adalah salah satu komponen elektronika pasif. Dioda memiliki buah dua kutub yaitu kaki anoda dan kaki katoda. Dioda terbuat dari bahan semi konduktor tipe P dan semi konduktor tipe N yang di saling dihubungkan. Gambar Konfigurasi Dioda Masing-masing konduktor yang terdapat pada dioda memiliki fungsi. Untuk Semi konduktor tipe P berfungsi sebagai Anoda dan untuk semi konduktor tipe N berfungsi sebagai katoda. Pada daerah sambungan 2
  3. 3. jenis semi konduktor yang berlawanan ini akan muncul daerah deplesi yang akan membentuk gaya barier. Gaya barier ini dapat ditembus dengan tegangan + sebesar 0.7 volt yang dinamakan sebagai break down voltage, yaitu tegangan minimum dimana dioda akan bersifat sebagai konduktor/penghantar arus listrik. Anoda dan Katoda Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensional dimana arus mudah mengalir dari sisi P ke sisi N. Untuk mengetahui letak anoda dan katoda biasanya diberi tanda pada ujungnya berupa gelang atau berupa titik yang menandakan letak katoda, seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Gambar 1 : Simbol dan struktur dioda Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. 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 untuk bebas merdeka. Lalu
  4. 4. jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N. Gambar 2 : dioda dengan bias maju Sebalikya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P. Gambar 3 : dioda dengan bias negatif Tentu jawabanya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus. Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (deplesion layer). Untuk dioda
  5. 5. yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah diatas 0.7 volt. Kira-kira 0.2 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium. Gambar 4 : grafik arus dioda Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi. Pencatu daya listrik Secara garis besar, pencatu daya listrik dibagi menjadi dua macam, yaitu pencatu daya tak distabilkan dan pencatu daya distabilkan. Pencatu daya tak distabilkan dan Pencatu daya distabilkan.Pencatu daya tak distabilkan merupakan jenis pencatu daya yang paling sederhana. Pada pencatu daya jenis ini, tegangan maaupun arus keluaran dari pencatu daya tidak distabilkan, sehingga berubah-ubah sesuai keadaan tegangan masukan dan beban pada keluaran. Pencatu daya jenis ini biasanya digunakan pada peranti elektronika sederhana yang tidak sensitif akan perubahan tegangan. Pencatu jenis ini juga banyak digunakan pada penguat daya tinggi untuk mengkompensasi lonjakan tegangan keluaran pada penguat. Pencatu daya distabilkan, pencatu jenis ini menggunakan suatu mekanisme loloh balik untuk menstabilkan tegangan keluarannya, bebas dari variasi tegangan
  6. 6. masukan, beban keluaran, maupun dengung. Ada dua jenis kalang yang digunakan untuk menstabilkan tegangan keluaran, antara lain: Penyearah Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar-1 berikut ini. Transformator (T1) diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya. Pada rangkaian ini, dioda (D1) berperan hanya untuk merubah dari arus AC menjadi DC dan meneruskan tegangan positif ke beban R1. Ini yang disebut dengan penyearah setengah gelombang (half wave). Untuk mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan transformator dengan center tap (CT) seperti pada gambar-2. Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT
  7. 7. transformator sebagai common ground.. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun terlihat di sini tegangan ripple dari kedua rangkaian di atas masih sangat besar. Gambar 3 adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata. Gambar-4 menunjukkan bentuk keluaran tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor. Garis b-c kira-kira adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu, dimana pada keadaan ini arus untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor. Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat pengosongan kapasitor.
  8. 8. Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus (I) yang mengalir ke beban R. Jika arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan semakin tajam. Tegangan yang keluar akan berbentuk gigi gergaji dengan tegangan ripple yang besarnya adalah : Vr = VM -VL dan tegangan dc ke beban adalah Vdc = VM + Vr/2 Rangkaian penyearah yang baik adalah rangkaian yang memiliki tegangan ripple (Vr) paling kecil. VL adalah tegangan discharge atau pengosongan kapasitor C, sehingga dapat ditulis : VL = VM e -T/RC Jika persamaan (3) disubsitusi ke rumus (1), maka diperole Vr = VM (1 – e -T/RC) Jika T << RC, dapat ditulis : e -T/RC 1 – T/RC sehingga jika ini disubsitusi ke rumus (4) dapat diperoleh persamaan yang lebih sederhana : Vr = VM(T/RC) VM/R tidak lain adalah beban I, sehingga dengan ini terlihat hubungan antara beban arus I dan nilai kapasitor C terhadap tegangan ripple Vr. Perhitungan ini efektif untuk mendapatkan nilai tegangan ripple yang diinginkan. Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian gambar 2. Bisa juga dengan menggunakan transformator yang tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada gambar-5 berikut ini.
  9. 9. Sebagai contoh, anda mendisain rangkaian penyearah gelombang penuh dari catu jala-jala listrik 220V/50Hz untuk mensuplai beban sebesar 0.5 A. Berapa nilai kapasitor yang diperlukan sehingga rangkaian ini memiliki tegangan ripple yang tidak lebih dari 0.75 Vpp. Jika rumus (7) dibolak- balik maka diperoleh. C = I.T/Vr = (0.5) (0.01)/0.75 = 6600 uF Untuk kapasitor yang sebesar ini banyak tersedia tipe elco yang memiliki polaritas dan tegangan kerja maksimum tertentu. Tegangan kerja kapasitor yang digunakan harus lebih besar dari tegangan keluaran catu daya. Anda barangkali sekarang paham mengapa rangkaian audio yang anda buat mendengung, coba periksa kembali rangkaian penyearah catu daya yang anda buat, apakah tegangan ripple ini cukup mengganggu. Jika dipasaran tidak tersedia kapasitor yang demikian besar, tentu bisa dengan memparalel dua atau tiga buah kapasitor 4. Alat dan Bahan Adapun alat dan bahan yang digunakan antara lain : 1. Project board 2. Dioda 1N4001
  10. 10. 3. Transformator 4. Catu daya 5. Osiloskop 6. Multimeter Digital 7. Multimeter Analog 8. Kabel 9. Kapasitor 100 µ F 10. Resisitor 11. Lampu 12 Volt 5. Prosedur Percobaan Percobaan 5a : Menguji Diode Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam percobaan ini adalah
  11. 11. 1. Menghubungkan suplai d.c. 12 V kesebuah lampu 12 V, kemudian menyalakan, dan memperhatikan berapa kuat nyala lampu 2. Menambahkan diode secara seri dengan lampu, seperti pada gambar dibawah ini 12 Volt 1N4001 Lampu 12 Volt 3. Mengukur besar tegangan yang melewati lampu dan tegangan yang melewati tiap arah dioda. 4. Mengukur tahanan dalam rangkaian menggunakan multimeter analog dengan rentang Ω : 100 Rentang Ω : 100 ohmmeter Ω -Ve Ω+ Ve Batang penguji hitam Batang penguuji merah
  12. 12. 5. Mengukur tahanan dalam rangkaian menggunakan multimeter digital dengan rentang Ω x 1000K Ω 1000 K + - Batang penguji merah Batang penguji hitam Percobaan 5b : Penghalusan dan Suplai Daya Adapan langkah-langkah yang dilakukan dalam percobaan ini adalah 1. Menyusun sirkit seperti gambar dibawah ini dengan sebuah resistor muatan sebesar 1 K0 0 Volt 1N4001 Kabel a.c. 20 Volt 20 Volt 1N4001 C1 A B Beban 1 K0
  13. 13. 2. Mengukur tegangan pada AB dengan memakai CRO dan menyelidiki bentuk gelombangnya  Tanpa menyertakan C1 dalam sirkit  Dengan menyertakan C1 dalam sirkit 3. Mengulangi dengan memakai ukuran-ukuran kapasitor yang berlainan. 4. Mengulangi pengukuran diatas dengan beberapa seri “sumbatan” dan kapasitor kedua yang dihubungkan untuk membentuk filter π Percobaan 5c : Suplai daya d.c. radio transistor sederhana Menyusun sirkit suplai daya sederhana seperti gambar di bawah ini : Kemudian menyalakan suplai daya dan radio. Pengamat lalu memperhatikan distorsi suara yang muncul. Percobaan 5e : Aturan kerja suplai daya d.c. yang sederhana Menyusun sirkit seperti gambar di bawah ini : Kemudian mencatat besar tahanan muatan, tegangan muatan, dan arus muatan ketika tahanan diubah dari 10k0 ke 100R0. Setelah itu, menggambar grafik arus/tegangan pada rentang ukurannya yang lengkap.
  14. 14. 6. Data Hasil percobaan Percobaan 5a Lampu menyala Lampu tidak menyala Lampu Diode Lampu Diode 3.15 V 0,82 V 0,03 V 9,93 V Percobaan 5b Tegangan AB dengan memakai CRO Tanpa menyertakan C1 Menyertakan C1 13,6 Volt 16,52 Volt Percobaan 5c Pada output terdapat distorsi yang sangat jelas ketika diperdengarkan suara. Percobaan 5e No. Komponen yang diukur Hasil Pengukuran 1. Hambatan (R) 10K 100R 2. Tegangan (V) 12,35 6,6 3. Arus (I) mA 0,6 A = 600 mA 10,7 A = 10.700 mA 7. Analisis Data Percobaan 5a Pada percobaan ini, praktikan menguji arah aliran arus sebuah diode. Lankah awalnya kita harus menyusun rangkaian seperti di bawa ini
  15. 15. 12 Volt 1N4001 Lampu 12 Volt Saat lampu menyala, tegangan yang melewati lampu sebesar 3,15 Volt dan tegangan yang melewati diode sebesar 0,82 Volt. Nyala lampu lebih kuat karena….. Saat lampu tidak menyala tegangan yang melewati lampu sebesar 0,03 Volt dan tegangan yang melewati diode sebesar 9,93 Volt. Jika kita menggunakan multimeter analog dengan rentang Ω : 100( baterai bertegangan rendah 1,5 Volt) maka arus akan mengalir jika terminal positif ahmmeter dihubungkan ke katoda dan terminal negatifnya ke anoda. Adapun hambatan yang di dapatkan sebesar 8 Ω. Percobaan 5b Untuk percobaan 5b, beban yang digunakan sebesar 10kΩ dan tegangan yang digunakan sebesar 21 Volt. Adapun rangkaian percobaannya adalah
  16. 16. 0 Volt 1N4001 Kabel a.c. 20 Volt 20 Volt 1N4001 C1 A B Beban 1 K0 Tegangan pada AB tanpa menggunakan C1 dalam sirkit sebesar 13,6 Volt dan saat C1 ( 10 mF) di pasang pada sirkit, tegangannya sebesar 16,52 Volt. Pada kapasitor 100 mF besar tegangannya adalah 18,40 Volt. Percobaan 5c Percobaan menguji suplai daya d.c. radio transistor sederhana ini diawali dengan merakit alat seperti pada gambar di bawah ini : Dengan muatan berupa radio transistor yang memerlukan sumber tegangan 9 V d.c. Selanjutnya menyalakan suplai daya dan radio. Percobaan ini, menguji kejelasan distorsi suara. Berdasarkan hasil percobaan, diketahui bahwa semakin besar kapasitor yang digunakan maka akan semakin jelas distorsi suara yang terjadi. Percobaan 5e
  17. 17. Percobaan aturan kerja suplai daya d.c. yang sederhana ini, diawali dengan menyusun sirkit seperti gambar di bawah ini : Setelah itu, melakukan pengukuran besar nilai tahanan muatan, tegangan muatan, dan arus muatan ketika tahanan diubah dari 10k0 ke 100R0. Hasil pengukuran telah dilampirkan pada Data dan Hasil Pengamatan. Berdasarkan data hasil pengamatan maka dapat dibuat grafik hubungan antara tegangan dan arus. Berikut grafik hubungan antara tegangan dan arus (mA) : Dapat dilihat bahwa kurva aturan kerja suplai daya d.c. sederhana ini hanya memperoleh sedikit perbaikan sehubungan dengan aturan kerja.
  18. 18. 8. Kesimpulan : Berdasarkan data hasil pengamatan dan analisis data percobaan, maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Arus akan mengalir jika terminal positif ahmmeter dihubungkan ke katoda dan terminal negatifnya ke anoda 2. Semakin besar kapasitor yang digunakan maka akan semakin jelas distorsi suara yang terjadi 3. Kurva aturan kerja suplai daya d.c. sederhana hanya memperoleh sedikit perbaikan sehubungan dengan aturan kerja

×