LAPORAN PRAKTIKUM ELKA ANALOG

NOMOR PERCOBAAN:1

JUDUL PERCOBAAN:Pendekatan Karakteristik Dioda

KELAS / GROUP:Telkom 3-A / 6

NAMA PRAKTIKAN:1.Ismail Fauzi

2.M.Hafidz Bishri

3.Nur AminahPROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

DEPOK

2014PERCOBAAN 1PENDEKATAN KARAKTERISTIK DIODA

1.1 TUJUAN :

Menunjukkan keadaan dimana karakteristik diode sesungguhnya dapat didekati oleh garis lurus.

Mengetahui tegangan knee pada diode silicon dan diode germanium.1.2 DASAR TEORIDiode terbuat dari 2 lapis bahan semikonduktor type P dan type N dengan junction (pertemuan) antara 2 lapisan tsb, dan terminal hubungan keluar di buat pada sisi P dan pada sisi N, dimana pada sisi P dari dioda disebut Anoda dan sisi N dari dioda disebut Katoda. Simbolnya: EMBED Multisim.Document

Karakteristik statis dioda ideal :

Jika anoda lebih positif dari pada katoda, maka dioda akan berfungsi seperti Saklar yang tertutup, pada keadaaan ini tegangan jatuh pada dioda = OV untuk setiap harga arus yang mengalir. Keadaan ini disebut Mode bias maju ( forward bias mode ).

Dan sebaliknya jika Anoda lebih negatif dari pada Katoda, maka dioda akan berfungsi seperti saklar yang terbuka, dan tidak ada arus yang mengalir melalui dioda untuk setiap harga tegangan. Keadaan ini disebut Mode bias mundur ( reverse bias mode ).

Pada prakteknya pada keadaan bias maju, untuk membuat dioda berfungsi seperti saklar yang tertutup, terdapat tegangan penghalang ( barrier potensial ) sebesar 0,3 V untuk dioda germanium dan 0,7V untuk dioda silicon. Jadi agar dioda dapat mengalirkan arus, tegangan Anoda Katoda harus terlampaui sebesar 0,3 V untuk Ge dan 0,7 V untuk Si.Karakteristik Dioda :

Dari grafik terlihat bahwa :

Pada keadaan bias maju, arus forward If yang mengalir sangat kecil sekali secara eksponensial sampai tegangan Vf sebesar 0,3 V untuk germanium dan 0,7 V untuk Silikon. Setelah melewati tegangan tsb. arus If naik sangat besar sekali hampir linier.

Pada keadaan bias mundur, arus mundur IR mengalir sangat kecil sekali dan akan tetap konstan meskipun teg. VR di naikan sampai teg. VR mencapai teg. VBR, dan setelah melewati teg. tsb ( VBR ) arus akan mengalir sangat besar sekali. Hal ini tidak di perbolehkan dalam pemakaian diode.

Bentuk kurva karakteristik diode ( bukan linier ) didapat dari persamaan diode yaitu :

If = Is (- 1 )

Dimana If = arus maju dioda

Is = arus saturasi dioda ( arus bocor )

q = muatan ( 1,6 x 10-19 coulomb )

V = tegangan dioda

K = konstanta Boltzman ( 1,38 x 10-23 J / 0K )

T = ambient Temperature ( 0 K )

Dari persamaan dioda diatas dpt di terangkan mengenai arus forward dioda yaitu :

1. Makin besar arus forward yang mengalir di dapat dengan makin besar tegangan yang di berikan. Ini terlihat pada kurva karakteristik diatas.2. Bila dioda memanas ( menghangat ) baik disebabkan oleh aliran arus maupun pengaruh luar, arus If akan mengecil. Untuk Vf yang konstan, If naik jika tempt-nya naik. Dan jika If konstan, maka Vf akan naik jika temp-nya turun.

Perbandingan antara dioda silicon dan germanium antara lain :

Dioda Germanium

Dioda Silkon

1. Teg. Operasi hingga 200 V1. Teg. Operasi tersedia hingga1000V

2. Arus forward dalam mA2. Arus forward hingga 1000 A

3. Aplikasi sinyal kecil3. Aplikasi sinyal kecil dan besar

4. Respon cepat4. Respon sedikit lambat

5. Reverse resistansi yang kecil5. reverse resistansi yg besar

6. Arus bocor yang besar6. Arus bocor yang kecil

7. dependent thdp temp7.Independent thdp temp. hingga 1500C

Parameter diode yang perlu diketahui :

1. Tegangan jatuh forward ( VF )

2. Tegangan jatuh mundur ( teg.reverse breakdown=VBR)

3. Arus reverse saturasi ( arus bocor = IS )

4. Arus forward maksimum ( IF max )

5. Tahanan dinamis, rd

rd di hitung pada kemiringan kurva diatas knee

rd =

Dari percobaan yang dilakukan, (Arus Forward) dalam hal ini (Arus Dioda) dapat dihitung dengan :

1.3 ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN1. Sumber daya searah ( 1-15 ) V

: 1 Buah

2. Mumtimeter analog

: 2 Buah

3. Dioda Silikon

: 1 Buah

4. Dioda germanium

: 1 Buah

5. Resistor

: 470 ; 1 K , ; 4.7 K

6. Kabel- kabel penghubung1.4 CARA MELAKUKAN PERCOBAANA. Percobaan dengan diode silicon ( tipe 1N400..)

1. Buatlah rangkaian seperti gambar 1, dengan menggunakan diode silicon (Si) dan R = 470

Gambar 1. Rangkaian dioda dibias maju2. Aturlah tegangan power supply sedemikian hingga Vf = 0.35 V

3. Ukurlah arus maju (forward) pada diode dan catatlah pada Tabel 1.

4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk harga Vf yang berlainan

B. Percobaan dengan diode Germanium ( Tipe........)

5. Gantilah diode silicon dengan diode germanium serta ubahlah R menjadi 1 K.

6. Aturlah tegangan power supply sedemikian hingga Vf = 0.1 V. Ukurlah arus maju If pada diode dan catatlah pada Tabel 2.

7. Ulangi langkah 6 untuk harga Vf yang berlainanC. Percobaan tegangan jatuh diode8. Buat rangkaian seperti gambar 2 dengan menggunakan diode silicon, R = 4.7 K dan tegangan supply = 14 V.

Gambar 2. Pengukuran tegangan jatuh diode dan tegangan beban9. Ukurlah Vf dan Vo.

10. Selanjutnya turunkan tegangan power supply menjadi 3V. Ulangi langkah 9.

11. Gantilah tahanan R menjadi 470 dan jagalah tegangan power supply tetap 3V. Ulangi langkah 9 dan masukkan hasil percobaan pada Tabel 3.DATA HASIL PERCOBAAN

No. Percobaan: 01Pelaksanaan Praktikum: 31 Agustus 2012

Judul: Pendekatan Karakteristik DiodaPenyerahan Laporan: 07 September 2012

Mata Kuliah: Laboratorium DigitalNama Kelompok: Nur Aminah

Kelas/Kelompok: TT-3A/06: M.Hafidz Bishri

Tahun Akademik: 2012: Ismail Fauzi

Tabel 1 R = 470

DIODA SILIKON

Jenis Germanium

Vs (V)Vf ( V )If ( mA )

0.350.359.2x10-3

0.410.4017x10-3

0.510.454.8x10-3

0.670.500.29

1.200.551.11

2.20.603

5.40.659.63

130.7025

310.7564

Tabel 2 R = 1 K

DIODA SILIKON

Jenis Silikon

Vs (V)Vf ( V )If ( mA )

0.20.1036x10-3

0.330.150.15

0.450.200.3

10.250.70

1.80.301.15

2.30.351.8

30.402.5

3.80.453.1

5.10.504.3

6.30.555.5

Tabel 3

Vs

(volt)R

(Ohm)IVf (volt)Vo (Volt)

UkurHitungUkurHitungUkurHitung

14V4.7K2,72,80,50,713,513,3

3V4.7K0,510,480,420,72,62,3

3V47054,80,680,72,42,3

ANALISA DATA & PERHITUNGAN1. Grafik tertera pada scannan (di Lampiran)2. Grafik tertera pada scannan (di Lampiran)3. a. Vo = Vs Vo

= 14 0,7

= 13,3 V

b. Vo = Vs Vo

= 3 0,7

= 2,3 V

c. Vo = Vs Vo

= 3 0,7

= 2,3 V

Perbandingan antara perhitungan dan pengukuran Vf dan Vo pada tabel 3 adalah

Vo

Vf

Pengukuran : Perhitungan

Pengukuran : Perhitungan

13,5 : 13,30,5 : 0,7

2,6 : 2,30,42 : 0,7

2,4 : 2,30,68 :0,7

Pebandingan antara pengukuran dan perhitungan tidak terlalu jauh dan masih dalam batas toleransi, kesalahan tersebut bisa saja disebabkan karena alat ukurnya yang sudah tidak presisi lagi atau kesalahan dalam membaca alat ukur.4. Jika tegangan kita atur mendekati 0,7 maka elektron akan bergerak bebas mulai mendekati junction dalam jumlah besar. Jika tegangan dioda kita masukan lebih dari 0,7 maka penambahan tegangan dioda menghasilkan penambahan arus yang besar sedangkan resistor berbanding terbalik dengan arus dan tegangan. Tegangan dimana arus bertambah cepat dinamakan tegangan lutut dioda. Untuk tegangan lutut dioda silikon mendekati 0,7 sedangkan dioda germanium mendekati 0,3. Dioda merupakan komponen non linier. Diatas tegangan lutut dioda semakin meningkat maka arus pun akan semakin bertambah. Jika arus dalam dioda terlalu besar akan menyebabkan panas yang berlebihan dan ini akan merusak dioda. Selain itu juga disebabkan karena sebuah dioda memiliki nilai tegangan saturasi ( Vsaturasi ), yaitu titik dimana tegangan dioda sudah mencapai batas maksimalnya/tidak dapat bertambah lagi.Tabel 1.Percobaan dengan dioda silikon

Dari percobaan yang dilakukan didapatkan data tegangan dioda maksimum yang dapat diukur pada 0,75 Volt dengan If = 64 mA dengan rentang pada data yang tersedia dari 0,35 0,75 ,seharusnya pada dioda silikon tegangan dioda maksimum yang dapat dibaca adalah 0,7 Volt .Ini dikarenakan dioda yang dipakai pada percobaan yang dilakukan sudah bocor atau melebihi ambang batas kapasitas, hal ini juga disebabkan karena di sebuah dioda memiliki nilai tegangan saturasi ( Vsaturasi ), yaitu titik dimana tegangan dioda sudah mencapai batas maksimalnya / tidak dapat bertambah lagi. Dan dari percobaan yang dilakukan didapat Vf maksimum atau lebih tepatnya Vsaturasi adalah 7,5 volt dengan If = 64 mA.Dari kurva karakteristik dioda silikon bahwa arus mulai terbaca saat Vf sebesar 0.55 Volt atau disebut Vcut off karena dari 0.35 - 0.50 Volt nilai arus masih berkisar 0,.. mA dengan Vsaturasi adalah 1,20 Volt.

Tabel 2.Percobaan dengan dioda germanium

Dari percobaan yang dilakukan didapatkan data tegangan dioda maksimum yang dapat diukur pada 0,55 Volt dengan If = 5,5 mA dengan rentang percobaan pada data yang tersedia yaitu 0,10 0,55 Volt ,seharusnya pada dioda germanium tegangan dioda maksimum yang dapat dibaca adalah 0,3 - 0,5 Volt dan untuk memunculkan arus dioda If, hal itu dikarenakan dioda yang dipakai pada percobaan yang dilakukan sudah bocor atau melebihi ambang batas kapasitas, hal ini juga disebabkan karena di sebuah dioda memiliki nilai tegangan saturasi ( Vsaturasi ), yaitu titik dimana tegangan dioda sudah mencapai batas maksimalnya / tidak dapat bertambah lagi. Dan dari percobaan yang dilakukan didapat Vf maksimum atau lebih tepatnya Vsaturasi adalah 0,55 volt dengan If = 5,5 mA.

Dari kurva karakteristik dioda germanium bahwa arus mulai terbaca saat Vf sebesar 0.20 Volt atau disebut Vcut off karena dari 0.10 dan 0.15 arus masih belum terbaca atau masih 0,0... dan 0.1 dengan Vsaturasi adalah 0,55 Volt.\Tabel 3.Percobaan tegangan jatuh dioda

Pada percobaan ini Vo atau Voutput dihasilkan dari Vs Vf, dari hasil percobaan didapatkan hasil yang tidak terlalu signifikan atau masih dalam batas toleransi, dalam hal ini Vf / tegangan dioda adalah 0,7 karena dioda yang dipakai adalah dioda silikon, arus dioda dipengaruhi oleh resistansi dan didapat dari Vo / R.

KESIMPULAN

Dari percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa nilai tegangan untuk silikon 0,7 dan 0,3 untuk germanium.

Jika anoda lebih positif dari pada katoda, maka dioda akan berfungsi seperti Saklar yang tertutup, pada keadaaan ini tegangan jatuh pada dioda = OV untuk setiap harga arus yang mengalir. Keadaan ini disebut Mode bias maju ( forward bias mode ).Dan sebaliknya jika Anoda lebih negatif dari pada Katoda, maka dioda akan berfungsi seperti saklar yang terbuka, dan tidak ada arus yang mengalir melalui dioda untuk setiap harga tegangan. Keadaan ini disebut Mode bias mundur ( reverse bias mode ).Pada prakteknya pada keadaan bias maju, untuk membuat dioda berfungsi seperti saklar yang tertutup, terdapat tegangan penghalang ( barrier potensial ) sebesar 0,3 V untuk dioda germanium dan 0,7V untuk dioda silicon. Jadi agar dioda dapat mengalirkan arus, tegangan Anoda Katoda harus terlampaui sebesar 0,3 V untuk Ge dan 0,7 V untuk Si.7. TUGAS PERTANYAAN

1. Apa perbedaan dioda silikon dengan dioda germanium?2. Apa yang dimaksud dengan dioda ideal?3. Carilah karakteristik dioda yang dipakai di data sheet dan jelaskan!Jawab :

1.

Dioda Germanium

Dioda Silkon1. Teg. Operasi hingga 200 V1. Teg. Operasi tersedia hingga1000V

2. Arus forward dalam mA2. Arus forward hingga 1000 A

3. Aplikasi sinyal kecil3. Aplikasi sinyal kecil dan besar

4. Respon cepat4. Respon sedikit lambat

5. Reverse resistansi yang kecil5. reverse resistansi yg besar

6. Arus bocor yang besar6. Arus bocor yang kecil

7. dependent thdp temp7.Independent thdp temp. hingga 1500C

2. Dalam pendekatan dioda ideal, dioda dianggap sebagai sebuah saklar tertutup jika diberi bias forward dan terbuka jika di beri bias reverse. Artinya secara ideal, dioda berlaku seperti konduktor sempurna (tegangan nol) jika bias forward dan seperti isolator sempurna (arus nol ) saat dibias reverse.

3. Karakteristik Dioda :

Dari grafik terlihat bahwa :

Pada keadaan bias maju, arus forward If yang mengalir sangat kecil sekali secara eksponensial sampai tegangan Vf sebesar 0,3 V untuk germanium dan 0,7 V untuk Silikon. Setelah melewati tegangan tsb. arus If naik sangat besar sekali hampir linier.

Pada keadaan bias mundur, arus mundur IR mengalir sangat kecil sekali dan akan tetap konstan meskipun teg. VR di naikan sampai teg. VR mencapai teg. VBR, dan setelah melewati teg. tsb ( VBR ) arus akan mengalir sangat besar sekali. Hal ini tidak di perbolehkan dalam pemakaian diode.

Bentuk kurva karakteristik diode ( bukan linier ) didapat dari persamaan diode yaitu :

If = Is (- 1 )Dimana

If = arus maju dioda

Is = arus saturasi dioda ( arus bocor )

q = muatan ( 1,6 x 10-19 coulomb )

V = tegangan dioda

K = konstanta Boltzman ( 1,38 x 10-23 J / 0K )

T = ambient Temperature ( 0 K )

Dari persamaan dioda diatas dpt di terangkan mengenai arus forward dioda yaitu :

a. Makin besar arus forward yang mengalir di dapat dengan makin besar tegangan yang di berikan. Ini terlihat pada kurva karakteristik diatas.b. Bila dioda memanas ( menghangat ) baik disebabkan oleh aliran arus maupun pengaruh luar, arus If akan mengecil. Untuk Vf yang konstan, If naik jika tempt-nya naik. Dan jika If konstan, maka Vf akan naik jika temp-nya turun.

LAMPIRAN

Grafik If fungsi Vf dioda silikon

Grafik If fungsi Vf dioda germaniumK

A

K

A

Bias Maju (Forward Bias)

Si

Ge

IF (mA)

VBR

IR (nA)

VAK

VR

VF

Bias Mundur (Reverse Bias)

Ge = 0.3 V

Si = 0.7 V

Bias Maju (Forward Bias)

Si

Ge

IF (mA)

VBR

IR (nA)

VAK

VR

VF

Bias Mundur (Reverse Bias)

Ge = 0.3 V

Si = 0.7 V

_1409074977.bin