01 kel02 tt3a ferry haryanto
Post on 12-Aug-2015
45 Views
Preview:
TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM ELKA ANALOG
NOMOR PERCOBAAN : 01
JUDUL PERCOBAAN : PENDEKATAN KARAKTERISTIK DIODA
KELAS/GROUP : TT 3A/2
NAMA PRAKTIKAN : 1. FERRY HARYANTO
2. AHMAD DZULQARNAIN
3. RANI HIDAYAH
DOSEN : BENNY NIXON
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
POLITEKNIK NEGERI JAKARTA
2011
PERCOBAAN 1
PENDEKATAN KARAKTERISTIK DIODA
1. TUJUAN
- Menunjukkan keadaan dimana karakteristik diode sesungguhnya dapat didekati oleh
garis lurus
- Mengetahui tegangan knee pada dioda silikon dan dioda germanium
2. PENDAHULUAN
Dioda adalah piranti semikonduktor dengan bahan tipe-n yang menyediakan
elektron-elektron bebas dan bahan tipe-p yang disatukan (P-N junction). Dioda
merupakan suatu piranti dua elektroda dengan arah arus yang tertentu, dapat juga
dikatakan dioda bekerja sebagai penghantar bila tegangan listrik diberikan dalam arah
tertentu tetapi dioda akan bekerja sebagai isolator bila tegangan yang diberikan dalam
arah berlawanan dari pergerakan elektron pembentuknya.
Kristal pn sebagai penyusun dioda akan bekerja jika arus didalamnya hanya dapat
mengalir dalam satu arah dan tidak sebaliknya. Hubungan ini disebut dengan rangkaian
prategangan maju (forward bias). Pada dioda, kita mengenal potensial barrier yaitu beda
potensial pada persambungan. Beda potensial ini menjadi cukup besar untuk
menghalangi proses penyebaran difusi selanjutnya dari elektron-elektron bebas.
Gambar 2.4 Kurva Dioda
Gambar 2.4 merupakan kurva karakteristik dioda pada pra tegangan maju
(forward) dan pra tegangan balik (reverse). Dari gambar karakteristik tersebut dapat
dianalisa bahwa sebuah dioda akan mengalirkan arus setelah tegangan luar mengatasi
potensial barrier, maka arus maju akan menjadi besar. Pada kurva dengan karakteristik
balik saat tegangan yang diberikan sama dengan nol, maka tidak ada arus yang mengalir
jika tegangan dinaikkan maka arus akan sangat kecil. Saat arus maju terlalu besar maka
dioda akan rusak karena disipasi daya terlalu besar. Jika pada arah balik tegangan yang
terlalu tinggi akan menimbulkan kedadalan (breakdown) listrik pada dioda.
Gambar 2.5 Kurva Dioda Ideal
3. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN
No. Alt-alat yang dipergunakan Jumlah
1 Sumber daya searah (1-15) V 1 buah
2 Multimeter analog 2 buah
3 Dioda silicon 1 buah
4 Dioda germanium 1 buah
5 Resistor 470 Ω 1 buah
6 Resistor 1 kΩ 1 buah
7 Resistor 4,7 kΩ 1 buah
8 Kabel-kabel penghubung Secukupnya
4. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN
A. Percobaan dengan dioda silikon (tipe 1N400..)
1. Buatlah rangkaian seperti Gambar 1 dengan menggunakan diode silikon, R = 470 Ω
dan tegangan supply = 14 V.
2. Aturlah tegangan power supply sedemikian rupa 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 dioda silikon dengan diode germanium serta ubahlah R menjadi 1 kΩ
6. Aturlah tegangan power supply sedemikian rupa hingga Vf = 0,1 V. Ukurlah arus maju
If pada dioda dan catatlah pada Tabel 2.
7. Ulangi langkah 6 untuk harga Vf yang berlainan.
C. Percobaan tegangan jatuh dioda
8. Buat rangkaian seperti Gambar 2 dengan menggunakan diode silicon, R = 4,7 Ω dan
tegangan supply = 14 V.
9. Ukurlah Vf dan Vo.
10. Selanjutnya turunkan tegangan power supply menjadi 3 V. Ulangi langkah 9.
11. Gantilah tahanan R menjadi 470 Ω dan jagalah tegangan power supply tetap = 3 V.
Ulangi langkah 9.
DATA HASIL PERCOBAAN
No. Percobaan : 01 Pelaksanaan Praktikum : 26-08-2011
Judul : Pendekatan Karakteristik Dioda Penyerahan Laporan : 09-09-2011
Mata Kuliah : Lab. Elka Analog Nama Praktikan : Ferry Haryanto
Tahun Akademik : 2011 Nama Rekan Kerja : Ahmad Dzulqarnain
Tabel 1 (R = 470 Ω)
Dioda Silikon Jenis….
Vs (V) Vf (V) If (mA)0,38 0,35 0,040,49 0,40 0,080,6 0,45 0,120,7 0,50 0,220,9 0,55 0,751,35 0,60 1,62,6 0,65 43,6 0,70 69,8 0,75 19,520 0,80 40
Tabel 2 (R = 1 k Ω)
Dioda Germanium Jenis….
Vs (V) Vf (V) If (mA)0,2 0,1 0,0160,3 0,15 0,0380,4 0,20 0,150,6 0,25 0,350,75 0,30 0,71,7 0,35 1,15
2,175 0,40 1,653 0,45 2,34 0,50 3,5
4,2 0,55 4
Tabel 3
Vs R Vf (Volt) Vo (Volt)(Volt) (Ohm) Ukur Hitung Ukur Hitung
14 4,7 k 0,6 0,7 13,5 13,33 4,7 k 0,55 0,7 2,4 2,33 470 0,6 0,7 2,3 2,3
ANALISA
Kurva Karakteristik Dioda Silikon
Kurva Karakteristik Dioda Germanium
Vf merupakan tegangan breakdown dioda (tegangan jatuh dioda) sedangkan If adalah
besarnya arus yang melewati dioda. Dioda harus mencapai tegangan breakdown untuk dapat
konduksi (dioda ON). Pada dioda silikon, tegangan breakdownnya adalah 0,5 V hingga 0,7 V
sehingga untuk dapat konduksi nilai Vf harus bernilai 0,5 V hingga 0,7 V. Sedangkan pada dioda
germanium tegangan breakdownnya adalah 0,2 V hingga 0,3 V sehingga untuk dapat konduksi
nilai Vf harus bernilai 0,2 V hingga 0,3 V. Misalnya pada dioda silikon, jika diasumsikan
tegangan breakdownnya adalah 0,7 V, maka pada saat Vf < 0,7 V maka dioda tidak konduksi
(dioda OFF) dan tidak ada arus yang melewati dioda (If = 0 V). Sedangkan jika Vf lebih dari
atau sama dengan 0,7 maka dioda mengalami konduksi (dioda ON) sehingga ada arus yang
melewati dioda (If > 0 V). Secara teori, saat Vf pada dioda silikon bernilai < 0,7 V maka tidak
ada arus yang melewati dioda (If= 0 V). Namun pada praktiknya saat Vf bernilai < 0,7 V masih
ada arus yang melewati dioda walaupun nilainya sangat kecil. Arus yang melewati dioda ini
biasa disebut sebagai arus bocor. Pada dioda, ada yang dinamakan titik cut off dan titik saturasi.
Cut off merupakan titik dimana dioda mulai bersifat sebagai konduktor (dapat menghantarkan
arus listrik dengan jumlah yang cukup besar). Sedangkan saturasi merupakan titik jenuh, dimana
Vf nilainya tidak akan berubah meskipun tegangan sumber diperbesar. Berdasarkan kurva hasil
percobaan, dioda silikon mengalami cut off pada saat Vf bernilai 0,55 V, sehingga Vk = 0,55 V.
Artinya dioda silikon akan mulai menghantarkan arus dengan jumlah yang cukup besar saat
tegangan breakdown dioda (Vf) bernilai 0,55 V. Sedangkan dioda germanium mengalami cut off
pada saat Vf bernilai 0,35 V, sehingga Vk = 0,35 V.
Pada dasarnya dioda disusun dari 2 bahan semi konduktor yang berbeda, yaitu bahan
bertipe P (bahan yang berisi muatan positif) dan bahan bertipe N (bahan yang berisi muatan
negatif). Bahan bertipe P disebut dengan anoda (A) sedangkan bahan bertipe N disebut dengan
katoda (K). Karakteristik dioda mirip seperti saklar. Pada suatu kondisi dioda akan ON
(konduksi) dan pada kondisi lain dioda akan OFF (tidak konduksi). Dioda hanya akan ON
(konduksi) apabila anoda (A) diberi tegangan positif (+) dan katoda (K) diberi tegangan negatif
(-). Apabila anoda (A) diberi tegangan negatif (-) dan katoda (K) diberi tegangan positif maka
dioda akan OFF (tidak konduksi).
Saat anoda (A) diberi tegangan positif (+) dan katoda (K) diberi tegangan negatif (-),
maka akan terjadi tolak menolak antara muatan positif (+) dari tegangan sumber dengan muatan
positif (+) dari bahan bertipe P. Selain itu juga terjadi tolak menolak antara muatan negatif (-)
dari tegangan sumber dengan muatan negatif (-) dari bahan bertipe N. Sehingga muatan positif
(+) dari bahan bertipe P akan berpindah dari anoda (A) ke katoda (K), dan muatan negatif (-) dari
bahan bertipe N akan berpindah dari katoda (K) ke anoda (A). Hal ini menyebabkan perpindahan
muatan yang ada di kedua bahan semi konduktor (anoda dan katoda) sehingga arus listrik dari
tegangan sumber dapat mengalir dari anoda (A) menuju katoda (K). Keadaan dimana anoda yang
mendapat tegangan positif dan katoda mendapat tegangan negatif ini disebut dengan bias maju
atau forward bias.
Saat anoda (A) diberi tegangan negatif (-) dan katoda (K) diberi tegangan positif (+),
maka akan terjadi tarik menarik antara muatan positif (+) dari bahan bertipe P dengan muatan
negatif (-) dari tegangan sumber. Selain itu juga terjadi tarik menarik antara muatan negatif (-)
dari bahan bertipe N dengan muatan positif (+) dari tegangan sumber. Sehingga akan terjadi
kekosongan diantara bahan bertipe P dan bahan bertipe N. Hal ini akan menyebabkan arus listrik
dari tegangan sumber tidak dapat mengalir dari anoda menuju katoda melainkan terputus di
antara bahan bertipe P dan bahan bertipe N. Keadaan dimana anoda yang mendapat tegangan
negatif dan katoda yang mendapat tegangan positif ini disebut dengan bias mundur atau reverse
bias.
Perhitungan Tabel 3
Saat Vs = 14 V dan R = 4,7 k Ω
Vf = 0,7 V
Vo = Vs – Vf
Vo = 14 – 0,7
Vo = 13,3 V
Saat Vs = 3V dan R = 4,7 k Ω
Vf = 0,7 V
Vo = Vs – Vf
Vo = 3 – 0,7
Vo = 2,3 V
Saat Vs = 3V dan R = 470 Ω
Vf = 0,7 V
Vo = Vs – Vf
Vo = 3 – 0,7
Vo = 2,3 V
Pada Tabel 3, nilai Vf yang digunakan dalam perhitungan adalah 0,7 V, sehingga di dapat
nilai Vo dengan cara mengurangi antara tegangan sumber (Vs) dengan nilai Vf .
Vo = Vs – Vf atau Vo = Vs – 0,7 V
Pada perhitungan, tegangan breakdown pada dioda (nilai Vf) dianggap ideal, yaitu 0,7 V.
Sedangkan setelah diukur dengan menggunakan voltmeter nilai Vf tidak sama dengan 0,7 V
melainkan mendekati 0,7 V. Sehingga nilai Vo pun akan berbeda antara hasil perhitungan
dengan hasil pengukuran. Hal ini dapat terjadi karena voltmeter yang digunakan kurang presisi
sehingga tidak tepat dalam mengukur nilai Vf. Selain itu juga pada dasarnya dioda silikon
memiliki tegangan breakdown antara 0,5 V hingga 0,7 V. Jika diasumsikan tegangan breakdown
dioda silikon adalah 0,7 V namun setelah diukur tidak sama dengan 0,7 V tetapi masih berada
pada range 0,5 V hingga 0,7 V maka dioda tersebut masih dalam kondisi baik. Dalam praktikum
ini presentase kesalahan dapat dihitung sebagai berikut.
Error = Hasil Perhitungan – Hasil Pengukuran x 100 %
Hasil Perhitungan
Error = ((0,7 + 0,7 + 0,7 + 13,3 + 2,3 + 2,3) – (0.6 + 0,55 + 0,6 + 13,5 + 2,4 + 2,3)) x 100 %
(0,7 + 0,7 + 0,7 + 13,3 + 2,3 + 2,3)
Error = 0,0025 %
Pada dioda silikon, nilai Vf tidak bisa mencapai 0,85 V atau pada saat mendekati 0,85 V
berapa pun besarnya tegangan sumber yang diberikan pada dioda, nilai Vf akan tetap (tidak
mengalami peningkatan). Hal ini disebabkan karena pada titik 0,85 V ini dioda mengalami
saturasi (dioda berada pada titik jenuh) dimana nilai Vf akan tetap meskipun tegangan sumber di
perbesar. Sedangkan pada dioda germanium, titik jenuh berada 0,55 V sehingga nilai Vf akan
tetap 0,55 V meskipun tegangan sumber diperbesar.
KESIMPULAN
1. Tegangan breakdown (Vf) pada dioda silikon adalah 0,5 V hingga 0,7 V sedangkan tegangan
breakdown (Vf) pada dioda germanium adalah 0,2 V hingga 0,3 V.
2. Tegangan breakdown (Vf) adalah besarnya tegangan yang dibutuhkan oleh dioda untuk dapat
ON (menghantarkan arus listrik). Jika dioda diberi tegangan kurang dari tegangan breakdown
maka dioda akan OFF (tidak dapat menghantarkan arus listrik).
TUGAS
1. Apa perbedaan dioda silikon dengan dioda germanium?
2. Apa yang dimaksud dengan dioda ideal?
3. Carilah karakteristik dioda yang dipakai di datasheet dan jelaskan!
Jawab
1. Dioda silikon terbuat dari bahan silikon yang memiliki 2 tipe yang berbeda yaitu tipe P
(Anoda) dan tipe N (Katoda). Dioda silikon memiliki tegangan breakdown sebesar 0,5 V
hingga 0,7 V. Sedangkan dioda germanium terbuat dari bahan germanium yang memiliki
2 tipe yang berbeda yaitu tipe P (Anoda) dan tipe N (Katoda). Dioda germanium
memiliki tegangan breakdown sebesar 0,2 V hingga 0,3 V.
2. Dioda ideal adalah keadaan dioda dimana dioda akan sepenuhnya menjadi konduktor dan
menghantarkan arus listrik pada saat diberi tegangan bias maju/bias forward (Anoda
diberi tegangan positif dan Katoda diberi tegangan negatif). Dan dioda akan menjadi
isolator dan tidak dapat menghantarkan arus listrik ketika diberi bias mundur/reverse bias
(Anoda diberi tegangan negatif dan Katoda diberi tegangan positif).
top related