dioda dasar 1111 (tugas)

8/6/2019 dioda dasar 1111 (TUGAS)

1/18

TUGAS MATA KULIAH ELEKTRONIKA I

DIODA

Disusun oleh :

AGENG RAHMAT P (5115087431)

FAHRIZAL (5115087400)

HARNOKO SATRIA (5115087427)

RYKO JULIANTO (5115087367)

UNIVERSITAS NEGERI

JAKARTA

2009


2/18

1

KATA PENGANTAR

Makalah ini merupakan panduan bagi mahasiswa, Makalah ini

merupakan tugas kelompok perminggu dari mata elektronika 1, yang

berisi materi materi perkuliah yang mengenai elektronika 1.

Kami berharap kepada seluruh pihak yang terkait, baik mahasiswa,

dosen, atau siapapun yang membaca makalah ini dapat mengambil

pelajaran dari makalah yang sangat singkat ini.

Akhirnya, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak

yang telah membantu dalam menyususn makalah ini dan semoga

makalah ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya. Amin


3/18

BAB I

PENDAHULUAN

Dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (dioda termionik mungkin memiliki saluran

ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua elektroda aktif dimana isyarat dapat

mengalir, dan kebanyakan dioda digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya.

Dioda varikap (Variable Capacitor/kondensator variabel) digunakan sebagai kondensator

terkendali tegangan.

Sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis dioda seringkali disebut karakteristik

menyearahkan. Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan arus listrik

mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah

sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Karenanya, dioda dapat dianggap sebagai versi

elektronik dari katup.

Dioda sebenarnya tidak menunjukkan kesearahan hidup-mati yang sempurna (benar-benar

menghantar saat panjar maju dan menyumbat pada panjar mundur), tetapi mempunyai

karakteristik listrik tegangan-arus taklinier kompleks yang bergantung pada teknologi yang

digunakan dan kondisi penggunaan. Beberapa jenis dioda juga mempunyai fungsi yang

tidak ditujukan untuk penggunaan penyearahan.

Awal mula dari dioda adalah peranti kristal Cat's Whiskerdan tabung hampa (juga disebut

katup termionik). Saat ini dioda yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor seperti

silikon atau germanium

PRINSIP DASAR

Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika

seperti dioda, transistor dan sebuah IC (integrated circuit). Disebut semi

atau setengah konduktor, karena bahan ini memang bukan konduktor

murni. Bahan-bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai

konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang

sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak bebas.

SUSUNAN ATOM SEMIKONDUKTOR

Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya adalah Silicon (Si),

Germanium (Ge) dan Gallium Arsenida (GaAs). Germanium dahulu

adalah bahan satu-satunya yang dikenal untuk membuat komponen
http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrodahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Katup&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kristal_Cat%27s_Whisker&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Tabung_hampahttp://id.wikipedia.org/wiki/Silikonhttp://id.wikipedia.org/wiki/Germaniumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Elektrodahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Katup&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kristal_Cat%27s_Whisker&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Tabung_hampahttp://id.wikipedia.org/wiki/Silikonhttp://id.wikipedia.org/wiki/Germanium


4/18

semikonduktor. Namun belakangan, silikon menjadi popular setelah

ditemukan cara mengekstrak bahan ini dari alam. Silikon merupakan

bahan terbanyak ke dua yang ada di bumi setelah oksigen (O2). Pasir,

kaca dan batu-batuan lain adalah bahan alam yang banyak mengandung

unsur silikon. Dapatkah anda menghitung jumlah pasir di pantai.

Struktur atom kristal silikon, satu inti atom (nucleus) masing-masing

memiliki 4 elektron valensi. Ikatan inti atom yang stabil adalah jika

dikelilingi oleh 8 elektron, sehingga 4 buah elektron atom kristal tersebut

membentuk ikatan kovalen dengan ion-ion atom tetangganya. Pada suhu

yang sangat rendah (0oK), struktur atom silikon divisualisasikan seperti

pada gambar berikut.

struktur dua dimensi kristal Silikon

Ikatan kovalen menyebabkan elektron tidak dapat berpindah dari satu

inti atom ke inti atom yang lain. Pada kondisi demikian, bahan

semikonduktor bersifat isolator karena tidak ada elektron yang dapat

berpindah untuk menghantarkan listrik. Pada suhu kamar, ada beberapa

ikatan kovalen yang lepas karena energi panas, sehingga

memungkinkan elektron terlepas dari ikatannya. Namun hanya beberapa

jumlah kecil yang dapat terlepas, sehingga tidak memungkinkan untuk

menjadi konduktor yang baik.

Ahli-ahli fisika terutama yang menguasai fisika quantum pada masa itu

mencoba memberikan doping pada bahan semikonduktor ini. Pemberian

doping dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi bebas dalam

jumlah lebih banyak dan permanen, yang diharapkan akan dapat

menghantarkan listrik. Kenyataannya demikian, mereka memang iseng

sekali dan jenius.

TIPE-N

Misalnya pada bahan silikon diberi doping phosphorus atau arsenic yang

pentavalen yaitu bahan kristal dengan inti atom memiliki 5 elektron

valensi. Dengan doping, Silikon yang tidak lagi murni ini (impurity

semiconductor) akan memiliki kelebihan elektron. Kelebihan elektron


5/18

membentuk semikonduktor tipe-n. Semikonduktor tipe-n disebut juga

donor yang siap melepaskan elektron.

doping atom pentavalen

TIPE-P

Kalau silikon diberi doping Boron, Gallium atau Indium, maka akan

didapat semikonduktor tipe-p. Untuk mendapatkan silikon tipe-p, bahan

dopingnya adalah bahan trivalent yaitu unsur dengan ion yang memiliki

3 elektron pada pita valensi. Karena ion silikon memiliki 4 elektron,

dengan demikian ada ikatan kovalen yang bolong (hole). Hole ini

digambarkan sebagai akseptor yang siap menerima elektron. Dengan

demikian, kekurangan elektron menyebabkan semikonduktor ini menjadi

tipe-p.

doping atom trivalent

RESISTANSI

Semikonduktor tipe-p atau tipe-n jika berdiri sendiri tidak lain adalah

sebuah resistor. Sama seperti resistor karbon, semikonduktor memiliki

resistansi. Cara ini dipakai untuk membuat resistor di dalam sebuah

komponen semikonduktor. Namun besar resistansi yang bisa didapat

kecil karena terbatas pada volume semikonduktor itu sendiri.

DIODA PN

Jika dua tipe bahan semikonduktor ini dilekatkanpakai lem barangkali

ya , maka akan didapat sambungan P-N (p-n junction) yang dikenal


6/18

sebagai dioda. Pada pembuatannya memang material tipe P dan tipe N

bukan disambung secara harpiah, melainkan dari satu bahan

(monolithic) dengan memberi doping (impurity material) yang berbeda.

sambungan p-n

Jika diberi tegangan maju (forward bias), dimana tegangan sisi P lebih

besar dari sisi N, elektron dengan mudah dapat mengalir dari sisi N

mengisi kekosongan elektron (hole) di sisi P.

forward bias

Sebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), dapat dipahami

tidak ada elektron yang dapat mengalir dari sisi N mengisi hole di sisi P,karena tegangan potensial di sisi N lebih tinggi.

Dioda akan hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga

dipakai untuk aplikasi rangkaian penyearah (rectifier). Dioda, Zener, LED,

Varactor dan Varistor adalah beberapa komponen semikonduktor

sambungan PN yang dibahas pada kolom khusus.

Seperti halnya piranti elektronik lainnya , LED mempunyai nilai besaran terbatas

dimana tegangan majunya dibedakan atas jenis warna

TABEL WARNA LED DAN TEGANGANNYA

Warna Tegangan Maju

Merah 1.8 volt

Orange 2.0 volt

Kuning 2.1 volt

Hijau 2.2 volt

Sedangkan besar arus maju suatu LED standard adalah sekitar 20 mA. Karena dapat

mengeluarkan cahaya, maka pengujian LED ini mudah, cukup dengan menggabungkan

dengan sumber tegangan dc kecil saja atau dengan ohmmeter dengan polaritas yang sesuai

dengan elektrodanya.


7/18

BAB II

PEMBAHASAN

DIODA

TEORI DASARDioda ialah jenis VACUUM tube yang memiliki dua buah

elektroda. Dioda tabung pertama kali diciptakan oleh seorangilmuwan dari Inggris yang bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945)pada tahun 1904.

Gambar 3.1 Struktur Dioda

Struktur dan skema dari dioda dapat dilihat pada gambar

di atas.Pada dioda, plate diletakkan dalam posisi mengelilingi katodasedangkan heater disisipkan di dalam katoda. Elektron padakatoda yang dipanaskan oleh heater akan bergerak dari katodamenuju plate.

Untuk dapat memahami bagaimana cara kerja diodakita dapat meninjau 3 situasi sebagai berikut ini yaitu :1. Dioda diberi tegangannol


8/18

2. Dioda diberi tegangannegative3. Dioda diberi teganganpositive


9/18

1. Dioda Diberi Tegangan Nol

Gambar 3.2. Dioda Diberi Tegangan Nol

Ketika dioda diberi tegangan nol maka tidak ada medan

listrik yangmenarik elektron dari katoda. Elektron yang mengalamipemanasan pada katoda hanya mampu melompat sampai padaposisi yang tidak begitu jauh dari katoda dan membentukmuatan ruang (Space Charge). Tidak mampunya elektronmelompat menuju katoda disebabkan karena energi yangdiberikan pada elektron melalui pemanasan oleh heater belumcukup untuk menggerakkan elektron menjangkau plate.

2. Dioda Diberi Tegangan Negative

Gambar 3.3 Dioda Diberi Tegangan

Negative

Ketika dioda diberi tegangan negatif maka potensial

negatif yangada pada plate akan menolak elektron yang sudah membentukmuatan ruang sehingga elektron tersebut tidak akan dapatmenjangkau plate sebaliknya akan terdorong kembali ke katoda,sehingga tidak akan ada arus yang mengalir.


10/18

bar 3.4 Dioda Diber Tegangan

3. Dioda Diberi Tegangan Positive

Gam

i tive

Ketika dioda diberi tegangan positif maka potensial positifyang ada

pada plate akan menarik elektron yang baru saja terlepas darikatoda oleh karena emisi thermionic, pada situasi inilah aruslistrik baru akan terjadi. Seberapa besar arus listrik yang akanmengalir tergantung daripada besarnya tegangan positif yangdikenakan pada plate. Semakin besar tegangan plate akansemakin besar pula arus listrik yang akan mengalir.

Oleh karena sifat dioda yang seperti ini yaitu hanya dapatmengalirkan arus listrik pada situasi tegangan tertentu saja,

maka dioda dapat digunakan sebagai penyearaharus listrik (rectifier). Pada kenyataannyamemang dioda banyak digunakan sebagai penyearah teganganAC menjadi tegangan DC.

KARAKTERISTIK DIODAHampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus

searah. Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah darisuatu arus bolak- balik. Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan

gangguan bagi peralatan yang dicatu.Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular

digunakan dalam rangkaian elektronika, karenabentuknya sederhana dan penggunaannya sangatluas. Ada beberapa macam rangkaian dioda,

diantaranya: penyearah setengah gelombang (Half-WaveRectifier), penyearah gelombang penuh (Full-Wave

Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper),rangkaian penjepit(Clamper) maupun pengganda tegangan (Voltage

Multiplier). Di bawah ini merupakan gambar yang melambangkandioda penyearah.


11/18

P N

Anoda Katoda

Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebutKatoda. Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi Pke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensionaldimana arus mudah mengalir dari sisi P ke sisi N.Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain : Dioda germanium Dioda silikon Dioda selenium Dioda zener Dioda cahaya (LED)

Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat daribahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahlimenemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Diodamemiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satuarah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungansemikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipeP dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan strukturdemikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

Simbol dan struktur

dioda

Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengansedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer),dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yangsudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siapmenerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif,dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar darisisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak


12/18

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 menggunakan terminologi arus

listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Dioda dengan bias

maju

Sebaliknya 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.

Dioda dengan bias

negatif

Tentu jawabannya adalah tidak akan terjadi perpindahan

elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baikhole 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 mengalirkanarus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil sajadioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta di atas 0 volt,tetapi memang tegangan beberapa volt di atas nol baru bisa terjadikonduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (depletionlayer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangankonduksi adalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.3 volt batas minimum

untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.


13/18

grafik arus

dioda

Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkanarus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkanratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi

dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.

ZENERPhenomena tegangan breakdown dioda ini mengilhami

pembuatan komponen elektronika lainnya yang dinamakan zener.Sebenarnya tidak ada perbedaan struktur dasar dari zener,melainkan mirip dengan dioda. Tetapi dengan memberi jumlahdoping yang lebih banyak pada sambungan P dan N, ternyatategangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika padadioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt,

pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Didatasheet ada zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 1.5 volt,3.5 volt dan sebagainya.

Simbol

Zener

Ini adalah karakteristik zener yang unik. Jika dioda bekerjapada bias maju maka zener biasanya berguna pada bias negatif(reverse bias).

LED

LED adalah singkatan dari Light Emitting Dioda, merupakan

komponenyang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produktemuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda,tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang

sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas danenergi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan

cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada


14/18

semikonduktor, doping yang dipakai adalah gallium, arsenic dan

phosphorus.

Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang

berbeda pula.

Simbol LED

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang ada adalahwarna merah, kuning dan hijau. LED berwarna biru sangat langka.Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadisangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna,perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasidaya-nya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong.

LED terbuat dari berbagai material setengah penghantarcampuran seperti misalnya gallium arsenida fosfida (GaAsP), galliumfosfida (GaP), dan gallium aluminium arsenida (GaAsP).Karakteristiknya yaitu kalau diberi panjaran maju, pertemuannyamengeluarkan cahaya dan warna cahaya bergantung pada jenis dankadar material pertemuan. Ketandasancahaya berbanding lurus dengan arus maju yang mengalirinya.

Dalam kondisi menghantar, tegangan maju pada LED merahadalah 1,6 sampai 2,2 volt, LED kuning 2,4 volt, LED hijau 2,7 volt.Sedangkan tegangan terbaik maksimum yang dibolehkan pada LEDmerah adalah 3 volt, LED kuning 5 volt, LED hijau 5 volt.

LED mengkonsumsi arus sangat kecil, awet dan kecilbentuknya (tidak makan tempat), selain itu terdapatkeistimewaan tersendiri dari LED itu sendiri yaitu dapatmemancarkan cahaya serta tidak memancarkan sinar infra merah(terkecuali yang memang sengaja dibuat seperti itu).

Cara pengoperasian LED yaitu :

Selalu diperlukan perlawanan deretan R bagi LED guna membatasi

kuat arusdan dalam arus bolak balik harus ditambahkan dioda penyearah.


15/18

APLIKASIDioda banyak diaplikasikan pada rangkaian penyearah arus

(rectifier) power suplai atau konverter AC ke DC. Di pasar banyakditemukan dioda seperti 1N4001, 1N4007 dan lain-lain. Masing-masing tipe berbeda tergantung dari arus

maksimum dan juga tegangan breakdown-nya. Zener banyakdigunakan untuk aplikasi regulator tegangan (voltage regulator).Zener yang ada dipasaran tentu saja banyak jenisnya tergantungdari tegangan breakdown-nya. Di dalam datasheet biasanyaspesifikasi ini disebut Vz (zener voltage) lengkap dengantoleransinya, dan juga kemampuan dissipasi daya.

LED array

LED sering dipakai sebagai indikator yang masing-masing warnabisa memiliki arti yang berbeda. Menyala, padam dan berkedip jugabisa berarti lain. LED dalam bentuk susunan (array) bisa menjadidisplay yang besar. Dikenal juga LED dalam bentuk 7 segment atauada juga yang 14 segment. Biasanya digunakan untuk menampilkan

angka numerik dan alphabet.


16/18

Laporan hasil pengukuran

Diode semikonduktor (forward)

Vsumber VD (volt) ID (Ampere)

0 volt 0,2 0

0,1 volt 0,18 0

0,3 volt 0,3 0

0,5 volt 0,5 0

0,7 volt 0,45 0,1

0,9 volt 0,5 0,45

1 volt 0,5 0,48

2 volt 0,6 1,2

4 volt 0,65 3,5

6 volt 0,7 6,5

8 volt 0,75 7,3

10 volt

Diode semikonduktor (reverse)

Vsumber VD (volt) ID (Ampere

0 volt 0 volt 0

5 volt 5 volt 0

10 volt 10 volt 0

15 volt 15 volt 0

20 volt 20 volt 0

22 volt 22 volt 0

24 volt 24 volt 0

26 volt 26 volt 0

28 volt 28 volt 0

30 volt 30 volt 0

Hasil pengukuran Dioda LED

1K


17/18

Keterangan : nyala lampu terang

2K

Keterangan : nyala lampu redup

Kesimpulan dari Dioda LED

Semakin besar tahanan maka nyala lampu Dioda LED akan semakin redup, sedangkan

semakin besar arusnya maka nyala lampu Dioda LED akan terang.

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Dioda sebagai salah satu komponen sangat digunakan dalam

rangkaian elektronika,karena bentuknyasederhana dan penggunaannya

sangat luas.Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak

boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi

peralatan yang dicatu.


18/18

Kritik dan saran

dioda dasar 1111 (tugas)

Documents