Download - Elektronika M1
MODUL I ELEKTRONIKA - Halaman 1 dari 9
I. KARAKTERISTIK DIODA
1. Tujuan Percobaan
1. Mempelajari karakteristik tegangan – arus (V-I) dari dioda
2. Mempelajari karakteristik keluaran rangkaian dioda zener dan rangkaian
penyearah
2. Teori
2.1. Cara Kerja Dioda
Dioda mempunyai dua buah elektroda, yaitu yang disebut dengan dioda
(disingkat/diberi notasi A) dan katoda (diberi notasi K). Dioda disebut juga sebagai
penyearah karena hanya bisa menghantarkan arus dalam satu arah saja. Bila dioda
diberi tegangan arah maju (forward bias) maka arus akan mengaliar (gambar 1a),
sedangkan bila tegangan diberikan dengan arah terbalik (reverse bias) maka arus tidak
akan mengalir (gambar 1b).
a. Forward bias. b. Reverse bias. Gambar 1
Pada kondisi reverse bias mungkin saja ada arus sangat kecil yang mengalir, yang
disebut dengan arus bocor.
Jadi :
1. Bila tegangan anoda adalah nol terhadap katoda, maka anoda tidak menarik
elektron dari katoda. Sebenarnya ada beberapa elektron berkecepatan tinggi yang
bisa mencapai anoda (sehingga terjadi aliran arus yang meskipun sangat kecil).
MODUL I ELEKTRONIKA - Halaman 2 dari 9
Namun karena sangat kecilnya arus yang terjadi, pada umumnya amperemeter
tidak dapat mendeteksi adanya arus tersebut
2. Bila tegangan anoda negatif terhadap katoda (dioda diberi tegangan reverse),
maka akan timbul medan listrik yang arahnya menolak elektron. Dengan demikian
tidak terjadi aliran listrik.
3. Bila tegangan anoda positif terhadap katoda (dioda diberi tegangan arah maju),
maka timbul medan listrik yang arahnya menarik elektron, sehingga dioda
menghantarkan elektron dari katoda ke anoda, atau dengan kata lain
menghantarkan arus dari anoda ke katoda.
2.1 Karakteristik Dioda
Karakteristik dioda adalah grafik yang menggambarkan hubungan antara arus dengan
tegangan dioda (karakteristik V-I). Dioda dapat dianggap sebagai tahanan satu arah,
yaitu bernilai sangat besar bila mendapat tegangan reverse, dan bernilai sangat kecil bila
mendapat tegangan arah maju.
Perhatikan gambar 2 di bawah ini. Pada tegangan di bawah 0,6 volt arus naik perlahan-
lahan (pertambahannya hanya sedikit demi sedikit). Mulai dari tegangan 0,6 volt arus
naik dengan cepat. Tegangan di mana arus mulai naik dengan cepat tersebut dinamakan
tegangan “cutin” atau potensial perintang. Pada dioda germanium, tegangan ini bernilai
sekitar 0,2 – 0,3 V.
Gambar 2. Karakeristik V-I dioda silikon (forward bias)
Bila RD adalah tahanan dalam dioda, maka pada setiap titik pada kurva tersebut tetap
berlaku hukum Ohm :
MODUL I ELEKTRONIKA - Halaman 3 dari 9
I
VR
D=
Dengan demikian RD tidak mempunyai nilai yang tetap, tergantung dari titik kerja dioda
(tegangan dan arus dioda pada saat itu).
2.2 Penyearah Oleh Dioda
Penyearah adalah peristiwa pengubahan tegangan bolak-balik menjadi tegangan searah.
Lihat gambar 3 di bawah ini.
Gambar 3. Penyearah ½ gelombang sederhana
Selama setengah gelombang positif pertama dari gelombang sinusoida yang diberikan
pada dioda membuat tegangan anoda lebih positif terhadap katoda. Hal ini menyebabkan
arus mengalir ke bebarn R.
Misalkan tegangan sinusoida yang diberikan adalah :
v(t) = Vm sin ω
Vm = tegangan maksimum
Veff = tegangan effekstif = 2
Vm
Maka tegangan searah rata-rata penyearah di atas :
Vdc rata-rata = πmV
Dan arus rata-ratanya adalah :
Idc rata-rata = RVth
MODUL I ELEKTRONIKA - Halaman 4 dari 9
Untuk penyerarah gelombang penuh (gambar 4), tegangan searah dan arus searah rata-
rata adalah :
Vdc rata-rata = πmV
2
RV
I thdc =
Gambar 4. Penyearah gelombang penuh sederhana
2.3 Dioda Zener
Dioda zener bekerja pada daerah reverse bias. Karakteristik V-I nya adalah seperti
gambar 5 di bawah ini :
Zener selalu dioperasikan pada daerah
Breakdown Voltage, dan
pemasangannya pada posisi reverse
Bias, untuk memperoleh tegangan
konstan sebesar tegangan pada Dioda
Zener.
Karena pemakaiannya yang demikian,
maka Dioda Zener berfungsi untuk
menjaga kesetabilan tegangan Output
dengan nilai yang konstan. Untuk itu
Zener dipakai sebagai regulator Fixed
Voltage.
Gambar 5. Karakteristik kerja dioda zener
MODUL I ELEKTRONIKA - Halaman 5 dari 9
3. Prosedur Percobaan
3.1. Karakteristik Dioda
3.1.1. Catu Tegangan Arah Maju
Gambar 6. Catu tegangan arah maju
Peralatan yang digunakan :
a. Sumber tegangan 5 V : 1 buah
b. Multimeter digital : 1 buah
c. Multimeter analog : 1 buah
d. Prototype board : 1 buah
e. Tahanan 100 Ohm/10 W : 1 buah
f. Potensio : 1 buah
Prosedur Percobaan :
1. Buat rangkaian percobaan seperti pada gambar 6
2. Periksa kembali rangkaian sebelum saklar sumber tegangan dimasukan (periksa
polaritas alat ukur)
3. Pada posisi potensio yang memberikan tegangan V = 0 volt, masukkan saklar
sumber tegangan
MODUL I ELEKTRONIKA - Halaman 6 dari 9
4. Naikkan tegangan perlahan-lahan (dengan jalan memutar potensio) untuk mencari
V cutin (tegangan ambang) dioda
5. Setelah V cutin didapatkan dan dicatat, ulangi pengamatan secara bertahap dari V
= 0 sampai potensio P mencapai maksimum
6. Amati amperemeter dan voltmeter
3.1.2. Catu tegangan terbalik
Prosedur percobaan :
1. Rangkaian percobaan yang digunakan adalah tetap seperti gambar 6, namun posisi
dioda dibalik (katoda dari dioda dihubungkan dengan potensial yang lebih positif)
2. Pada posisi potensio P yang memberikan tegangan V = 0 volt, hidupkan sumber
tegangan
3. Naikkan tegangan perlahan-lahan secara bertahap sampai tegangan maksimumnya
4. Amati amperemter dan voltmeter
5. Berdasarkan data percobaan 3.1.1 dan 3.1.2 di atas, buatlah kurva V-I dari
dioda yang diamati tersebut berdasarkan kurva karakteristik dioda
3.2. Dioda Zener
3.2.1. Karakteristik V-I
Alat yang digunakan :
a. Sumber tegangan berubah 0 - 30 volt : 1 buah
b. Multimeter digital : 3 buah
c. Prototype board : 1 buah
MODUL I ELEKTRONIKA - Halaman 7 dari 9
d. Dioda zener
Gambar 7. Percobaan dioda zener
Prosedur percobaan :
a. Buatlah rangkaian seperti gambar 7 di atas
b. Setelah rangkaian terangkai dengan benar, hidupkan sumber tegangan (dengan
posisi potensio minimum)
c. Naikkan tegangan perlahan-lahan secarabertahap, sampai arus dioda zener
mencapai + 150 mA
d. Amati A, V1 dan V2
Buatlah kurva karakteristik V-I dioda zener
3.2.2. Pembebanan Dioda Zener
Gambar 8. Pembebanan dioda zener
Prosedur percobaan :
a. Buatlah rangkaian seperti gambar 8, gunakan sumber tegangan tetap 5 volt
b. Pada posisi tahanan potensio maksimum masukkan sumber tegangan
c. Naikkan arus beban perlahan-lahan secara bertahap sampai mencapai 50 mA
d. Amati dan catat A dan V
4. Tugas
1. Berapa tegangan ambang (V cutin) dari dioda yang diamati?
2. Mengapa arus tidak mengalir pada waktu dioda mendapat tegangan terbalik?
MODUL I ELEKTRONIKA - Halaman 8 dari 9
MODUL I ELEKTRONIKA - Halaman 9 dari 9
DATA PENGAMATAN
1. Karakteristik Dioda
* Tegangan Catu Arah Maju * Tegangan Catu Arah Mundur
Vs (volt) I (mA) Vdioda (volt)
Vs (volt) I (mA) Vdioda (volt)
2. Dioda Zener
* Karakteristik V-I * Pembebanan Dioda Zener
V1 (volt) V2 (volt) I (mA) V1 (volt) A1 (mA) A2 (mA)
Tanggal Asisten