[modul5 karakteristik led]oriza naufal 10211110

7/22/2019 [Modul5 Karakteristik LED]Oriza Naufal 10211110

1/7

MODUL 5

Karakteristik LED oleh I-V meterOriza N. H, Erlan A, Panji T, Ferdian O. S, M. Satrio P

10211110, 10211011. 10211069, 10211080, 10211106Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia

Email:[email protected]

Asisten: M. Abdurachman S / 10210060Tanggal Praktikum: 30-10-2013

Abstrak

LED (Light Emiting Diode) adalah komponen elektronika yang tersusun dari gabungan bahan semikonduktor tipe p

dan tipe n yang dapat memancarkan cahaya. LED memiliki karakteristik yang dapat kita amati. beberapa

Karakteristik LED yang dapat diamati diantaranya adalah arus, tegangan, energi Band Gap, tegangan Threshold,

maupun panjang gelombang cahaya yang dipancarkan. Alat yag digunakan untuk karakterisasi LED yaitu I-V meter

ELKAHFI 100. I-V meter ELKAHFI 100 dapat menentukan/menggambarkan hubungan antara arus dan tegangan

dari lampu LED. dari hasil grafik arus terhadap tegangan tersebut dapat dicari tegangan threshold dan band gap

energi dari masing masing lampu LED.Kata Kunci: Band Gap Energi, LED, Tegangan Threshold

I. PendahuluanTujuan dari praktikun ini adalah untuk

menentukan karakteristik dari LED dan

menentukan warna dari lampu LED tersebut dan

mencari tahu hubungannya dengan panjang

gelombang, threshold voltage dan band gap

energi.

LED atau Light Emitting Diode adalah

komponen elektronika yang terbuat dari bahan

semikonduktor tipe p dan tipe n yang mampu

mengeluarkan cahaya. Cara kerja dari LED

hingga dapat menghasilkan adalah karena

interaksi dari electron dan hole yang

berrekombinasi hingga memencarkan energi

yang berbentuk photon. Photon inilah yang kita

lihat sebagai cahaya yang berbeda warna.

Pada LED terdapat daerah deplesi. Daerah

deplesi adalah daerah dimana tidak terdapat

electron sama sekali. Daerah ini menjembatanisemikonduktor p dan n atau hole dan electron.

Ketika diberi forward bias daerah delesi tersebut

akan mengecil dan akhirnya electron dan hole

akan berpindah tempat. Jika diberi revrese bias

maka daerah deplesi tersebut akan

membesar/melebar. Karena daerah depleesi

tersebut membesar tidak ada electron yang

menyebrang, menghasilkan tidak ada pula arus

yang terjadi.

Gambar 1: LED[1]

Pada gambar 1 diperlihatkan gambar

penampang dari LED. Pada LED terdapat kaki +

dan kaki jika kaki kaki tersebut ditempatkan

pada letak yang benar( + dengan tegangan

masuk, - dengan grond) maka lampu akan

menyala. Namun jika terbalik tidak akan

menyala.

LED memiliki kurva karakteristik sebagai

berikut
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


2/7

Gambar 2: kurva karakteristik LED[2]

Dari kurva karakteristik tersebut menyatakan

hubungan tegangan dengan arus dalam

persamaan

(1)

Keterangan

Eg = energi band gap (eV)

K = konstanta boltzman = 1.38 x 10-23kgm2s-2K-1

Q = Muatan electron = 1.6x10

-19

coulombT = suhu (kelvin)

II. Metode percobaanPada pengamatan kali ini. Diberikan 7 jenis

lampu LED yang berbeda. LED tersebut

disambungkan dengan I-V Meter ELKAHFI

100, dan I-V Meter ELKAHFI 100 di

sambungkan pada computer.

Pertama atur dahulu I-V Meter ELKAHFI

100 pada computer sehingga dilakukan

pengamatan dengan besaran besaran sebagaiberikut

Voltage min = 0 volt

Voltage max = 4 volt

Voltage step = 0.05volt

Current max = 3.5mA

Speed level = level 2

Mode = forward

Data mode = PC

Setelah itu collect data, tunggu beberapa saat

hingga LED menyala. Perhatikan lampu LED.Catat tegangan ketika lampu menyala. Lakukan

pengamatan seperti tadi pada ke 7 lED yang

berbeda. jangan sampai salah kaki + dan pada

LED agar LED dapat menyala.

Lalu pengamatan berikutnya ubah voltage

min dan voltage max sesuaikan ketika LED

menyala dengan rentang kurang lebih 0.2 volt.

Lalu voltage step 0.01 dan speed 3. Lakukan

kembali pengamatan terhadap 7 LED tersebut.

Pengamatan ini bertujuan untuk mencari nilai

threshold voltage.

III. Data dan pengolahanData di olah pada matlab dan di gunakan

persamaan berikut untuk pendekatannya

(2)

keterangan

a = konstanta

b = Eg/kT

c = e/kTd = konstanta

Gambar 3: kurva I-V biru bening


3/7

Gambar 4: kurva I-V hijau bening

Gambar 5: kurva I-V hijau

Gambar 6: kurva I-V infrared

Gambar 7: kurva I-V kuning bening

Gambar 8: kurva I-V kuning

Gambar 9: kurva I-V merah bening

Gambar 10: kurva I-V merah

Gambar 11: kurva I-V putih


4/7

Table 1: table LED dan warnanya

Tabel 2: table koefisien a,b,c dan d

LED A B C D

1 0.01736 20.97 6.835 6.229e-05

2 1.362 34.88 14.81 -5.687e-073 0.9135 24.26 9.634 3.918e-05

4 0.563 15.98 9.287 1.274e-05

5 0.2314 24.05 10.24 4.296e-05

6 0.000856 38.59 21.53 -9.73e-06

7 0.5308 37.59 17.74 -7.239e-06

8 0.3371 44.52 23.84 -1.711e-06

9 0.08382 32.7 9.872 3.327e-06

Tabel 3: table upper dan lower dari koefisien

LED

A B C D

up low up low up low up low1 Inf 0 Inf 0 Inf -Inf Inf -Inf

2 Inf 0 Inf -Inf Inf -Inf Inf -Inf

3 Inf 0 Inf -Inf Inf -Inf Inf -Inf

4 Inf 0 Inf 0 Inf -Inf Inf -Inf

5 880 0 Inf 0 Inf -Inf Inf -Inf

6 880 0 Inf 0 Inf -Inf Inf -Inf

7 880 0 Inf -Inf Inf -Inf Inf -Inf

8 880 0 Inf -Inf Inf -Inf Inf -Inf

9 Inf 0 Inf 0 Inf -Inf Inf -Inf

Gambar 12: kurva biru bening

Gambar 13: kurva hijau bening

Gambar 14: kurva hijau

LED warna

1 Biru bening

2 Hijau bening

3 Hijau

4 Infrared5 Kuning bening

6 Kuning

7 Merah bening

8 Merah

9 putih


5/7

Gambar 15: kurva infrared

Gambar 16: kurva kuning bening

Gambar 17: kurva kuning

Gambar 18: kurva merah bening

Gambar 19: kurva merah

Gambar 20: kurva putih


6/7

Table 4: tebel perbandingan pengamatan dan

perhitungan

Tabel 5: Nilai Eg

LED Eg Pengamatan

1 3.6846 x 10-19

2 2.6593

3 2.54714 -

5 2.11464

6 2.5311

7 2.35494

8 2.30688

9 3.71664

Tabel 6: panjang gelombang

LED perhitungan pengamatan

1 5.17E-07 5.4E-07

2 7.68E-07 7.48E-073 7.59E-07 7.81E-07

4 1.41E-06 -5 8.66E-07 9.41E-07

6 7.53E-07 7.86E-07

7 7.87E-07 8.45E-07

8 8.34E-07 8.62E-07

9 5.1E-07 5.35E-07

Tabel 7: R square

LED R square

1 0.9452 0.9986

3 0.9544

4 0.8462

5 0.881

6 0.943

7 0.9969

8 0.9996

9 0.9983

Table 8: referensi Vth[5]

jenis Led Tegangan(Volt)Merah 2.1Hijau 2.1

Merah terang 1.9Hijau terang 2.9Biru terang 2.9

Oranye sangatterang

2.0

Putih sangat terang 3.1

IV. PembahasanPada LED yang bening dan berselubung

warna terdapat perbedaan. Pada LED berwarna

hijau selubung lebih besar dari yang bening

mengakibatkan panjang gelombang bening lebih

besar dari yang berselubung. pada LED kuning

bening dan berselubung kuning juga sama

seperti itu. Namun pada LED merah terbalik

merah bening nya lebih besar dan merah

berselumbung memiliki panjang gelombang

yang lebih besar.

Eg = e dapat digunakan jika pada

semikonduktor membawa muatan (electron/hole)

yang sangat besar. Karena pada saat tersebut

band gap energi nnya jauh lebih besar

disbanding selisih antara ujung

pita(konduksi/valensi) dengan energi Fermi.Factor yang mempengaruhi Eg adalah bahan

dari semikondukot pada LED. Berbeda bahan

dari semikonduktornya maka berbeda pula nilai

Egnya. Lalu nilai EG nantinya akan

mempengarhi panjang gelombang cahaya yang

dikeluarkan yang berarti warna dari cahaya yang

di keluarkan.

Arus drift adalah arus yang di akibatkan oleh

medan listrik sedangkan arus difusi adalah arus

yang disebabkan karena terjadi perbedaan

konsentrasi muatan pembawa(electron/hole).

Ketika grafik arus mulai linier arus yang

dominan adalah arus drift . pada awal hingga

arus mulai linier dalam semikonduktor elekrton

dan hole saling berinteraksi menyebabkan arus

difusi lebih dominan. Ketika itu electron akan

mengumpul pada bagian ujung tipe n dan hole

LED Perhitungan Pengamatan

1 2.4 2.30

2 1.617 1.66

3 1.636 1.594 0.878 -

5 1.434 1.32

6 1.648 1.58

7 1.578 1.47

8 1.489 1.44

9 2.433 2.32


7/7

akan mengumpul pada bagian ujung tipe p

hingga arus mulai linier. Ketika arus mulai linier

electron akan berpindah tempat dengan hole

sebalinya pula hole dengan electron yang

mengakibatkan semikondutor p dan n menjadi

jembatan ketika diberi cukup tegangan, yaitupada saat . Arus drift akan dominan mengalir

pada waktu ini. Mengakibatkan ampu menyala.

Point (b) mengatakan bahwa kita dapat

mengambil data ketika grafik yang dihasilkan I-

V mulai naik, lalu kita regresikan dan

perpotongan terhadap tegangan ialah dari

LED tersebut karena, adalah tegangan

dimana LED mulai menyala/ mulai bekerja (ada

arus yang mulai mengalir) pada saat itu arus drif

mulai menial karena tegangan minimum telah

terpenuhi untuk semikonduktor berrekombinasi.

Maka ketika arus mulai naik. Pada tegangan

itulah kurang lebih nilai tegangan minimum atau

dari LED tersebut

Pengaruh hambatan seri dan parallel adalah

pada nya. Jika seri maka akan relative

lebih kecil dan jika parallel akan relatife

lebih besar dibandingkan dengan kurva

karakteristik LED. Pada percobaan ini

diperkirakan LED menggunakan rangkaian

hambatan seri, karena nya lebih kecildisbanding dengan referensi.

Pada persamaan :

(3)

Dapat dilakukan regresi linier dengan

asumsu T (suhu) diabaikan dan n ideal = 1.

Terdapat beberapa cara untuk membuat LED

putih pertama dengan menggabungkan warna

merah hijau dan biru (RGB). Lalu dengan

menggunakan LED biru yang dilapisi bahan

fosfor kuning (phosphorescence). Dan LED

ultraviolet dengan lapisan fluorescence berwarna

hijau, biru, dan merah[3]

LED infrared memiliki pajang gelombang

yang lebih besar dibanding LED lain pada

percobaan ini didapat 1.410 nm, panjang

gelombang infrared berkisar 700 nm 1 mm. [4] .

dan juga memiliki yang lebih kecil. Karena

hal tersebut penggunaan infrared memerlukan

daya yang relative kecil selain itu pun infrared

memiliki cahaya yang menyempit. kegunaan dari

infrared ini adalah dapat digunakan untuk

melihat dimalam hari(cahaya infrared). Dan

remote control untuk alat elektronik karenasifatnya yaitu cahaya yang menyempit memiliki

jangkauan lebih jauh.

V. Simpulan Bandgap energi dipengaruhi oleh bahan

semikonduktor. Bahan semikonduktor

memiliki tegangan kerja yang berbeda.

hal tersebut yang mempengaruhi band gap

energi

Nilai band gap energi mempengaruhipanjang gelombang. Dan panjang

gelombang mempengaruhi warna cahaya.

LED bekerja dengan 2 arus, yaitu arusdifusi yang dominan sebelum tercapai

dan arus drift setelah tercapai

Nilai dipengaruhi juga oleh rangkaianseri atau parallel dari hambatannya

LED putih dapat di buat denganmenggabungkan beberapa LED berwarna

atau menggabungkan LED dengan

coatingnya (selubungnya)

VI. Pustaka[1] http://www.societyofrobots.com/electro

nics_led_tutorial.shtml

[2]http://www.gemar-

elektronika.com/merancang-lampu-

led.html?start=5

[3]

http://ledsmagazine.com/features/1/1/9

[4]http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared

[5] http://www.gemar-

elektronika.com/merancang-lampu-

led.html?showall=1
http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?start=5http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?start=5http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?start=5http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?start=5http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?start=5http://ledsmagazine.com/features/1/1/9http://ledsmagazine.com/features/1/1/9http://en.wikipedia.org/wiki/Infraredhttp://en.wikipedia.org/wiki/Infraredhttp://en.wikipedia.org/wiki/Infraredhttp://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?showall=1http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?showall=1http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?showall=1http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?showall=1http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?showall=1http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?showall=1http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?showall=1http://en.wikipedia.org/wiki/Infraredhttp://ledsmagazine.com/features/1/1/9http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?start=5http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?start=5http://www.gemar-elektronika.com/merancang-lampu-led.html?start=5

[modul5 karakteristik led]oriza naufal 10211110

Documents