LABORATORIUMELEKTRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK - UNIVERSITAS UDAYANA

LAPORAN PRAKTIKUM

DASAR ELEKTRONIKA

KELOMPOK 6 :

I Gede Nova Priana (0904405032)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA2010

PERCOBAAN I

DIODE DAN RANGKAIAN DIODE

1.1 Tujuan Percobaan

1. Memeriksa Kondisi Dioda

2. Mempelajari karakteristik I = f (V), bias reverse dan bias forward

1.2 Tinjauan Pustaka

Dioda

Dalam elektronika, dioda adalah komponen aktif bersaluran dua

(dioda termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda

mempunyai dua elektroda aktif dimana isyarat listrik 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 pada transmisi cairan.

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 Whisker dan tabung

hampa (juga disebut katup termionik). Saat ini dioda yang paling umum

dibuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau germanium.

Sejarah

Walaupun dioda kristal (semikonduktor) dipopulerkan sebelum dioda

termionik, dioda termionik dan dioda kristal dikembangkan secara terpisah

pada waktu yang bersamaan. Prinsip kerja dari dioda termionik ditemukan

oleh Frederick Guthrie pada tahun 1873 Sedangkan prinsip kerja dioda

kristal ditemukan pada tahun 1874 oleh peneliti Jerman, Karl Ferdinand

Braun.

Pada waktu penemuan, peranti seperti ini dikenal sebagai penyearah

(rectifier). Pada tahun 1919, William Henry Eccles memperkenalkan istilah

dioda yang berasal dari di berarti dua, dan ode (dari ὅδος) berarti "jalur".

Prinsip Kerja

Prinsip kerja dioda termionik ditemukan kembali oleh Thomas Edison

pada 13 Februari 1880 dan dia diberi hak paten pada tahun 1883 (U.S.

Patent 307031), namun tidak dikembangkan lebih lanjut. Braun mematenkan

penyearah kristal pada tahun 1899. Penemuan Braun dikembangkan lebih

lanjut oleh Jagdish Chandra Bose menjadi sebuah peranti berguna untuk

detektor radio.

Penerima Radio

Penerima radio pertama yang menggunakan dioda kristal dibuat oleh

Greenleaf Whittier Pickard. Dioda termionik pertama dipatenkan di Inggris

oleh John Ambrose Fleming (penasihat ilmiah untuk Perusahaan Marconi

dan bekas karyawan Edison) pada 16 November 1904 (diikuti oleh U.S.

Patent 803684 pada November 1905). Pickard mendapatkan paten untuk

detektor kristal silikon pada 20 November 1906 (U.S. Patent 836531).

Dioda Termonik

Dioda termionik adalah sebuah peranti katup termionik yang

merupakan susunan elektroda-elektroda di ruang hampa dalam sampul

gelas. Dioda termionik pertama bentuknya sangat mirip dengan bola lampu

pijar.

Dalam dioda katup termionik, arus listrik yang melalui filamen

pemanas secara tidak langsung memanaskan katoda (Beberapa dioda

menggunakan pemanasan langsung, dimana filamen wolfram berlaku

sebagai pemanas sekaligus juga sebagai katoda), elektroda internal lainnya

dilapisi dengan campuran barium dan strontium oksida, yang merupakan

oksida dari logam alkali tanah. Substansi tersebut dipilih karena memiliki

fungsi kerja yang kecil. Bahang yang dihasilkan menimbulkan pancaran

termionik elektron ke ruang hampa. Dalam operasi maju, elektroda logam

disebelah yang disebut anoda diberi muatan positif jadi secara elektrostatik

menarik elektron yang terpancar.

Walaupun begitu, elektron tidak dapat dipancarkan dengan mudah

dari permukaan anoda yang tidak terpanasi ketika polaritas tegangan dibalik.

Karenanya, aliran listrik terbalik apapun yang dihasilkan dapat diabaikan.

Dalam sebagian besar abad ke-20, dioda katup termionik digunakan

dalam penggunaan isyarat analog, dan sebagai penyearah pada pemacu

daya. Saat ini, dioda katup hanya digunakan pada penggunaan khusus

seperti penguat gitar listrik, penguat audio kualitas tinggi serta peralatan

tegangan dan daya tinggi.

Dioda Semikonduktor

P N

Anoda Katoda

Sisi P disebut Anoda dan sisi N disebut Katoda. Lambang dioda

seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini

mengingatkan kita pada arus konvensional mudah mengalir dari sisi P ke sisi

N. Dalam pendekatan dioda ideal, dioda dianggap sebagai sebuah saklar

tertutup jika diberi bias forward (maju) dan sebagai saklar terbuka jika diberi

bias reverse (balik). Artinya secara ideal, dioda berlaku seperti konduktor

sempurna (tegangan nol) jika dibias forward dan seperti isolator sempurna

(arus nol) saat dibias reverse.

Untuk pendekatan kedua, dibutuhkan tegangan sebesar 0,7 V

sebelum dioda silikon konduksi dengan baik. Dioda dapat digambarkan

sebagai suatu saklar yang diseri dengan tegangan penghambat 0,7 V.

Apabila tegangan sumber lebih besar dari 0,7 V maka saklar akan tertutup.

Sebaliknya apabila tegangan sumber lebih kecil dari 0,7 V maka saklar akan

terbuka.

Dalam pendekatan ketiga akan diperhitungkan hambatan bulk

(RB). Rangkaian ekivalen untuk pendekatan ketiga ini adalah sebuah saklar

yang terhubung seri dengan tegangan 0,7 V dan hambatan RB. Saat

tegangan dioda lebih besar dari 0,7 V maka dioda akan menghantar dan

tegangan akan naik secara linier dengan kenaikan arus. Semakin besar

arus, akan semakin besar tegangan dioda karena tegangan ada yang jatuh

menyebrangi hambatan bulk.

Operasi semua komponen benda padat seperti dioda, LED,

Transistor Bipolar dan FET serta Op-Amp atau rangkaian terpadu lainnya

(solid state) didasarkan atas sifat-sifat semikonduktor. Secara umum

semikonduktor adalah bahan yang sifat-sifat kelistrikannya terletak antara

sifat-sifat konduktor dan isolator. Sifat-sifat kelistrikan konduktor maupun

isolator tidak mudah berubah oleh pengaruh temperatur, cahaya atau medan

magnit, tetapi pada semikonduktor sifat-sifat tersebut sangat sensitif.

Elemen terkecil dari suatu bahan yang masih memiliki sifat-sifat

kimia dan fisika yang sama adalah atom. Suatu atom terdiri atas tiga partikel

dasar, yaitu: neutron, proton, dan elektron. Dalam struktur atom, proton dan

neutron membentuk inti atom yang bermuatan positip dan sedangkan

elektron-elektron yang bermuatan negatip mengelilingi inti. Elektron-elektron

ini tersusun berlapis-lapis. Struktur atom dengan model Bohr dari bahan

semikonduktor yang paling banyak digunakan, silicon dan germanium.

Seperti ditunjukkan pada gambar 1.3 atom silikon mempunyai

elektron yang mengorbit (yang mengelilingi inti) sebanyak 14 dan atom

germanium mempunyai 32 elektron. Pada atom yang seimbang (netral)

jumlah elektron dalam orbit sama dengan jumlah proton dalam inti. Muatan

listrik sebuah elektron adalah: - 1.602-19 C dan muatan sebuah proton

adalah: + 1.602-19 C.

Elektron yang menempati lapisan terluar disebut sebagai elektron

valensi. Atom silikon dan germanium masing-masing mempunyai empat

elektron valensi. Oleh karena itu baik atom silikon maupun atom germanium

disebut juga dengan atom tetra-valent (bervalensi empat). Empat elektron

valensi tersebut terikat dalam struktur kisi-kisi, sehingga setiap elektron

valensi akan membentuk ikatan kovalen dengan elektron valensi dari atom-

atom yang bersebelahan. Struktur kisi-kisi kristal silicon murni dapat

digambarkan secara dua dimensi guna memudahkan pembahasan.

Meskipun terikat dengan kuat dalam struktur kristal, namun bisa

saja electron valensi tersebut keluar dari ikatan kovalen menuju daerah

konduksi apabila diberikan energi panas. Bila energi panas tersebut cukup

kuat untuk memisahkan elektron dari ikatan kovalen maka elektron tersebut

menjadi bebas atau disebut dengan electron bebas. Pada suhu ruang

terdapat kurang lebih 1.5 x 1010 elektron bebas dalam 1 cm3 bahan silikon

murni (intrinsik) dan 2.5 x 1013 elektron bebas pada germanium. Semakin

besar energi panas yang diberikan semakin banyak jumlah elektron bebas

yang keluar dari ikatan kovalen, dengan kata lain konduktivitas bahan

meningkat.

Kristal-kristal Silikon

Ketika atom-atom silikon bergabung. Menjadi satu kesatuan,

mereka membentuk dirinya sendiri menjadi sebuah bentuk yang dinamakan

sebuah kristal. Masing-masing atom silikon membagi elektron-elektronnya

dengan 4 atom yang berdampingan dan mempunyai 8 elektron dalam orbit

valensi. Lingkaran bayangan mewakili inti silikon. Meskipun, inti atom

sebenarnya mempunyai 4 elektron di dalam orbit valensinya, sekarang inti

atom mempunyai delapan.

Ikatan Kovalen

Masing-masing atom yang berdekatan membagi sebuah elektron

dengan atom inti. Dalam hal ini inti atom mempunyai empat elektron

tambahan, memberikan seluruh 8 elektron kedalam orbit valensi. Elektron-

elektron tersebut tidak begitu lama menjadi atom tunggal. Masing-masing inti

atom dan atom yang berdampingan membagi elektron-elektron, hal itu juga

terjadi pada atom-atom silikon yang lain. Dengan kata lain setiap bagian

sebuah kristal silikon mempunyai 4 yang berdampingan.

Penyatuan Valensi

Setiap atom didalam kristal silikon mempunyai 8 elektron didalam orbit

valensinya. 8 elektron tersebut menghasilkan sebuah stabilitas kimia yang

mengakibatkan bahan silikon menjadi padat. Tidak ada seorangpun yang

yakin bagaimana orbit paling luar dari seluruh elemen mempunyai

kecendrungan memiliki 8 elektron. Ketika 8 elektron tidak berada dalam

+ + _ _

⊝ ⊝ ⊝ ⊕ ⊕ ⊕

+ + _ _⊝ ⊝ ⊝ ⊕ ⊕ ⊕

V

+

_

p n

sebuah elemen, maka menjadi sebuah kecendrungan bagi elemen untuk

mengkominasikan dan membagi elektron-elektron menjadi atom lainnya

sehingga memiliki 8 elektron dalam orbit.

Bias Maju

Forward bias (bias maju) adalah hubungan yang dihasilkan oleh

pusat sumber negatif dihubungkan dengan bahan tipe-n dan pusat positif

dihubungkan dengan bahan tipe-p.

Dalam gambar, baterai mendorong lubang-lubang dan elektron-

elektron bebas menuju sambungan. Jika tegangan baterai lebih kecil

dibandingkan hambatan potensial, elektron bebas tidak mempunyai cukup

energi untuk melintasi lapisan deplesi (daerah hampa muatan). Ketika

mereka masuk lapisan deplesi, ion-ion tersebut akan mendorongnya kembali

menuju daerah n, oleh karena itu, tidak ada arus yang melintasi dioda.

Ketika sumber tegangan dc lebih besar dibandingkan dengan

hambatan potensial. Baterai mendorong kembali lubang-lubang dan

elektron-elektron bebas menuju ke sambungan. Pada saat tersebut elektron

bebas mempunyai cukup energi untuk melintasi lapisan deplesi dan

bergabung dengan lubang-lubang. Dengan kata lain elektron bebas menjadi

sebuah elektron valensi. Sebagai elektron valensi, elektron tersebut terus

berjalan ke kiri melalui satu lubang selanjutnya ia sampai ke ujung kiri dioda.

Ketika elektron tersebut meninggalkan ujung kiri dioda, lubang baru muncul

dan proses tersebut berulang kembali. Karena terdapat miliaran elektron

yang mengalami perjalanan yang sama, maka arus akan terus-menerus

melintasi dioda.

Sekali potensial (lapisan deplesi) ini terlewati, resistansi dari dioda

turun ke suatu nilai yang amat rendah dan kenaikan yang sangat kecil pada

tegangan catu mengakibatkan suatu arus yang amat besar pada dioda.

Dimana arus mengalir dengan mudah dalam bias maju dioda. Sepanjang

penerapan tegangan lebih besar dibandingkan tegangan potensial, maka

akan terjadi arus kuat secara terus-menerus dalam sirkuit.

Dalam daerah maju, tegangan pada saat arus mulai naik secara

cepat disebut sebagai tegangan kaki (tegangan ambang) dari dioda.

Tegangan ini sama dengan tegangan penghalang. Analisis rangkaian dioda

biasanya menentukan apakah tegangan dioda lebih besar atau lebih kecil

dari tegangan kaki. Apabila lebih besar, maka dioda akan menghantar

dengan mudah. Jika lebih kecil, maka dioda tidak menghantar dengan baik.

Tegangan kaki untuk dioda silikon:

VK ≈ 0,7 V

(Catatan: lambang (≈) artinya mendekati sama dengan)

Untuk itu, kita harus mengatasi terlebih dahulu tegangan ambang 0,7 V

sebelum dioda dapat menghantar. Penting untuk diperhatikan bahwa

tegangan ambang hampir tidak tergantung pada arus, berlawanan dengan

tegangan pada resistor. Jadi, semikonduktor tidak mengikuti hukum Ohm.

Untuk mengukur tegangan ambang dapat digunakan rangkaian pembagi

tegangan. Dioda pembagi tegangan merupakan sumber tegangan yang

sangat stabil.

Bias Mundur

Bias mundur (reverse bias) adalah hubungan yang terjadi saat pusat

negatif baterai dihubungkan pada sisi-p dan pusat positif baterai

dihubungkan dengan sisi-n.

Jika panjaran mundur diterapkan ke suatu pertemuan P-N, tegangan

panjaran mundur menambah lapisan deplesi. Akibatnya jumlah pembawa

muatan gerak di dalam daerah hubungan dikosongkan lebih lanjut, sehingga

menambah lebar daerah pengosongan, yang berarti kedua daerah dari dioda

tetap terisolasi satu dengan lainnya.

Perluasan daerah lapisan deplesi adalah proporsional dengan

tegangan reverse. Karena tegangan reverse meningkat, lapisan deplesi

bertambah lebar.

Setelah lapisan deplesi stabil, ada sebuah arus kecil berada pada

reverse bias. Mengulang kembali bahwa energi panas secara terus-menerus

menciptakan sepasang elektron-elektron dan lubang-lubang. Hal ini berarti

bahwa sedikit pembawa minoritas berada pada kedua sisi sambungan.

Sebagian besar bergabung dengan pembawa mayoritas. Tetapi yang berada

di dalam lapisan deplesi berada lebih lama untuk melintasi sambungan.

Ketika hal ini terjadi, sebuah arus yang kecil mengalir dalam rangkaian luar.

Gambar mengilustrasikan gagasan tersebut. Asumsikan bahwa

energi panas menciptakan sebuah elektron bebas dan lubang di dekat

sambungan. Lapisan deplesi mendorong elektron bebas ke kanan dan

memaksa satu elektron meninggalkan ujung kanan kristal. Lubang pada

lapisan deplesi didorong ke kiri. Lubang extra pada sisi p membiarkan satu

elektron memasuki ujung kiri kristal dan jatuh kedalam lubang. Karena

energi panas terus-menerus mengasilkan sepasang elektron lubang di

dalam lapisan deplesi, sebuah arus kecil secara terus-menerus mengalir

dalam rangkaian luar.

Arus reverse disebabkan oleh panas yang menghasilkan minoritas

disebut juga sebagai arus jenuh. Persamaannya, arus jenuh disimbolkan

dengan dengan IS (dimana S adalah saturation). Nama saturation berarti kita

tidak dapat mendapatkan arus pembawa minoritas lebih banyak daripada

diproduksi oleh energi panas. Dengan kata lain, kenaikan tegangan reverse

tidak akan menaikkan jumlah sifat panas yang menciptakan pembawa

minoritas.

Di samping sifat thermal memproduksi arus pembawa minoritas, ada

arus lain yang berada dalam sebuah dioda bias balik yaitu arus permukaan

bocor yang merupakan arus kecil yang mengalir pada permukaan kristal.

Nilai arus bocor dalam dioda sinyal normalnya adalah beberapa puluh atau

ratus nanoamper (1nA = 10-9 A), dan mungkin beberapa miliamper dalam

dioda daya. Arus bocor lebih disebabkan oleh arus intrinsik yang timbul dari

pasangan-pasangan hole-elektron secara termal di dalam daerah

pengosongan. Sebagai tambahan terhadap arus ini, sejumlah kecil arus

bocor disebabkan oleh kebocoran pada permukaan dioda. Nilai arus bocor

tetap cukup konstan sampai tegangan kerja mundur dari dioda.

Karakteristik arus–tegangan

+ + _ _

⊝ ⊝ ⊝ ⊕ ⊕ ⊕

+ + _ _⊝ ⊝ ⊝ ⊕ ⊕ ⊕

V

_

+

p n

Karakteristik arus–tegangan dari dioda, atau kurva I–V, berhubungan

dengan perpindahan dari pembawa melalui yang dinamakan lapisan

penipisan atau daerah pemiskinan yang terdapat pada pertemuan p-n

diantara semikonduktor. Ketika pertemuan p-n dibuat, elektron pita konduksi

dari daerah N menyebar ke daerah P dimana terdapat banyak lubang yang

menyebabkan elektron bergabung dan mengisi lubang yang ada, baik

lubang dan elektron bebas yang ada lenyap, meninggalkan donor bermuatan

positif pada sisi-N dan akseptor bermuatan negatif pada sisi-P. Daerah

disekitar pertemuan p-n menjadi dimiskinkan dari pembawa muatan dan

karenanya berlaku sebagai isolator.

Walaupun begitu, lebar dari daerah pemiskinan tidak dapat tumbuh

tanpa batas. Untuk setiap pasangan elektron-lubang yang bergabung, ion

pengotor bermuatan positif ditinggalkan pada daerah terkotori-n dan ion

pengotor bermuatan negatif ditinggalkan pada daerah terkotori-p. Saat

penggabungan berlangsung dan lebih banyak ion ditimbulkan, sebuah

medan listrik terbentuk didalam daerah pemiskinan yang memperlambat

penggabungan dan akhirnya menghentikannya. Medan listrik ini

menghasilkan tegangan tetap dalam pertemuan.

Jenis-jenis diode

Secara umum, diode yang banyak dijual dipasaran adalah diode kristal,

diode zener, LED (Ligth Emiting Diode), diode kapasiansi variabel dan diode

bridge.

1) Diode Kristal

Diode kristal ini terdiri dari 2 jenis yaitu diode silikon (Si) dan diode

germanium (Ge). Berikut penjelasan dari masing-masing jenis diode tersebut

a. Diode Silikon (Si)

Disamping oksigen, silikon adalah elemen yang banyak dalam

dunia. Satu dari masalah tersebut terselesaikan, keuntungan silikon

segera membuatnya menjadi pilihan semikonduktor. Tanpa itu elektronika

modern, komunikasi dan komputer tidak dapat bekerja.

Sebuah atom silikon terisolasi mempunyai 14 proton dan 14

elektron. Orbit yang pertama mengandung 2 elektron dan orbit yang

kedua mempunyai 8 elektron. 4 elektron yang tersisa terdapat dalam orbit

valensi.

Pada saat diode silikon ini dibias maju, agar arus dapat mengalir

maka tegangan harus sebesar 0,7 Volt. Apabila tidak mencapai tegangan

minimal tersebut, arus yang datang dari anoda tidak akan mengalir ke

katoda. Apabila tegangan tersebut sudah mencapai tegangan minimal,

maka arus akan naik dengan cepat seperti yang terlihat pada gambar 1.4

yaitu kurva karakteristik diode silikon ini. Dimana pada kurva terlihat, saat

tegangan mencapai 0,7 Volt, maka arus akan naik dengan cepat.

b. Diode Germanium (Ge)

Konduktor terbaik (perak, tembaga dan emas) mempunyai satu

elektron valensi dimana insulator terbaik mempunyai delapan elektron

I (arus)

V(tegangan

0,7 V

valensi. Sebuah semikonduktor adalah sebuah elemen dengan kemampuan

listrik diantara sebuah konduktor dan insulator. Seperti yang mungkin anda

pikirkan, semikonduktor yang terbaik mempunyai empat elektron valensi.

Germanium adalah contoh dari sebuah semikonduktor. Ia mempunyai

empat elektron dalam orbit valensi. Beberapa tahun yang lalu germanium

adalah satu-satunya bahan yang cocok untuk membuat peralatan

semikonduktor. Tetapi peralatan germanium mempunyai sebuah kekurangan

yang fatal yaitu arus balik yang sangat besar dimana insinyur tidak dapat

mengatasinya. Akhirnya semikonduktor lain dinamakan silikon menjadi

sesuatu yang dipakai dan membuat germanium menjadi usang dalam

sebagian besar pemakian elektronik. Untuk jenis diode germanium (Ge),

arus akan dilewatkan apabila tegangan harus mencapai tegangan 0,3 Volt.

Jadi, pada prinsipnya sama seperti diode silikon, apabila tegangan belum

mencapai 0,3 Volt maka arus tidak akan dilewatkan. Jika tegangannya

sudah mencapai tegangan minimal sebesar 0,3 Volt, maka arus sudah dapat

dilewatkan.

2) Diode Zener

Diode zener atau juga dikenal sebagai voltage regulation diode

adalah silicon PN junction yang bekerja pada reverse bias yang di

daerah breakdown. Simbol dari suatu zener diode ditunjukkan pada

gambar 1.5 dibawah ini. Tegangan zener Vz adalah tegangan reverse di

mana terjadi breakdown. Bila tegangan reverse VD kurang dari VZ tahanan

zener diode di sekitar 1 megaohm atau lebih.

Bila VD naik sedikit saja di atas Vz arus reverse akan naik dengan

cepat, oleh karena itu di dalam permakaian zener diode selalu digunakan

suatu tahanan seri untuk mencegah terjadinva arus yang berlebihan.

Katoda

Anoda

Bila tegangan reverse dihubungkan pada PN-junction, lebar depletion

layer akan bertambah karena elektron dan hole tertolak dari junction.

Lebar depletion layer tergantung dari kadar doping, bila digunakan silicon

dengan doping tinggi akan dihasilkan depletion layer yang tipis. Sehingga

bila tegangan reverse dihubungkan akan menimbulkan medan listrik yang

kuat di dalam dioda dan jika tegangan reverse mencapai tegangan zener Vz

maka medan listrik yang dibangkitkan demikian kuatnya sehingga sejunilah

besar elektron akan terlepas dan daya tarik intinya diikuti dengan kenaikan

arus reverse secara mendadak. Peristiwa inilah yang disebut dengan

Zener breakdown.

Jadi zener diode sebenarnya adalah PN junction dengan doping

tinggi hingga menghasilkan depletion layer tipis; biasanya zener breakdown

terjadi di bawah tegangan 5 volt dan masih tergantung pada temperatur. Di

bawah pengaruh medan listrik yang kuat, atom-atom lebih mudah

melepaskan elektronnya menjadi ion-ion bila temperatumya naik. Jadi Vz

turun bila temperatur zener diode naik.

PN junction diode yang dibuat dengan doping rendah depletion

layernya lebih lebar. Medan listrik harus lebih kuat untuk menghasilkan

zener breakdown. Tetapi sebelum zener breakdown terjadi elektron-

elektron minority carriers sudah akan memperoleh tenaga kinetik demikian

besarnya hingga pada saat menabrak atom akan menimbulkan ionisasi

yang menimbulkan elektron baru. Elektron-elektron baru akan ikut bergerak

akibatnya tabrakan akan berlangsung secara berantai sehingga makin

banyak elektron yang dihasilkan dan arus reverse naik dengan cepat.

Peristiwa semacam ini disebut avalanche breakdown. Bila temperatur

dioda naik laju gerakan elektron dalam depletion layer menurun sehingga

diperlukan tegangan yang lebih besar untuk memberikan kecepatan yang

cukup bagi elektron-elektron.

Jadi kita mengenal zener breakdown yaitu ionisasi karena kekuatan

medan listrik dan avalanche breakdown yaitu ionisasi karena tabrakan.

Yang pertama terjadi pada bahan dengan tahanan jenis rendah (doping

tinggi) yang dipisahkan oleh depletion layer tipis yaitu untuk Vz di bawah 5

volt. Yang kedua terjadi pada bahan dengan tahanan jenis tinggi (doping

rendah) yang dipisahkan oleh depletion layer lebar untuk Vz di atas 5 volt.

Meskipun demikian dalam prakteknya kedua type di atas tetap dinamakan

zener diode. Karena alasan inilah maka zener diode dibuat dari silikon.

Data-data zener diode yang perlu diketahui adalah:

1. Tegangan zener Vz terletak antara 3,3 Volt sampai 200 Volt. Tiap

zener mempunyai Vz.tertentu dengan toleransi 5 sampai 10 persen.

2. Arus zener Iz ialah arus yang mengalir pada saat breakdown. Iz minimum

adalah besarnya Iz tepat pada knee. Iz maksimum adalah arus yang tidak

boleh dilampaui, karena dapat menimbulkan panas yang berlebihan.

Misalkan sebuah zener diode dengan: Vz = 5,8 volt, Iz min = 1 mA dan Iz

mak = 50 mA pada temperatur 40° C.

3. Tahanan zener rz ialah suatu nilai yang menunjukkan perbandingan

perubahan tegangan zener (Vz) terhadap perubahan arus zener (I z).

rZ =

Tahanan zener minimum sekitar 10 ohm bila VZ nya sekitar 6 volt.

Tahanan ini akan naik bila Vz lebih atau kurang dari 6 volt. Hubungan antara VZ

dan rZ ini dapat dilihat pada gambar 1.6 dibawah.

Rz (ohm)

200

100

10 20 Vz (volt)

Oleh karena itu penggunaan zener sebagai s tabilisator Vz yang

terbaik adalah sekitar 6 volt. Bila tegangan yang akan distabilkan

lebih dari 6 volt dapat digunakan bcberapa zener yang dihubungkan seri.

a. Karakteristik maju dioda Zener

b. Karakteristik balik dioda Zener

3) LED (Ligth Emiting Diode)

LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan

komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya.LED merupakan produk

temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi

belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N

juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED

dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkna

emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium,

arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna

cahaya yang berbeda pula. Berikut simbol LED dalam skema rangkaian.

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak ada adalah warna

merah, kuning dan hijau.LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya

semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak

efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja,

arus maksimum dan disipasi daya-nya. Rumah (chasing) LED dan

bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat dan

lonjong.

4) Diode kapasiansi variabel

Dioda Kapasiansi Variabel yang disebut juga dioda varicap atau dioda

varactor. Sifat dioda ini ialah bila dipasangkan menurut arah terbalik akan

berperan sebagai kondensator.Kapasitansinya tergantung pada tegangan

yang masuk. Dioda jenis ini banyak digunakan pada modulator FM dan juga

pada VCO suatu PLL (Phase Lock Loop). Berikut adalah simbol diode

varicap dalam skema rangkaian.

KatodaAnoda

Katodea

Anodea

5) Diode Bridge

Untuk membuat penyearah pada power supply, di pasaran banyak

terjual dioda bridge.Dioda ini adalah dioda silicon yang dirangkai menjadi

suatu bridge dan dikemas menjadi satu kesatuan komponen. Di pasaran

terjual berbagai bentuk dioda bridge dengan berbagai macam kapasitasnya.

Ukuran dioda bridge yang utama adalah voltage dan ampere maksimumnya.

Penyearah Setengah Gelombang

a. Penyearah Setengah Gelombang dengan Kapasitor

Untuk mendapatkan suatu tegangan DC yang baik dimana bentuk tegangan

hasil penyearahan adalah mendekati garis lurus maka tegangan keluaran

dari suatu rangkaian penyearah seperti terlihat pada gambar 1.12

dihubungkan dengan suatu kapasitor secara paralel terhadap beban seperti

pada gambar 1.13 dimana arus dari keluaran rangkaian penyearah selain

akan melewati beban juga akan mengisi kapasitor sehingga pada saat

tegangan hasil penyearahan mengalami penurunan maka kapasitor akan

membuang muatannya kebeban dan tegangan beban akan tertahan

sebelum mencapai nol. Hal ini dapat dijelaskan pada gambar berikut: Hasil

penyearahan yang tidak ideal akan mengakibatkan adanya ripple seperti

terlihat pada gambar diatas dimana tegangan ripple yang dihasilkan dapat

ditentukan oleh persamaan berikut : Ripple (peak to peak) = Idc . (T / C)

Dimana Idc dalam hal ini adalah tegangan keluaran dibagi dengan R beban.

T adalah periode tegangan ripple (detik) dan C adalah nilai kapasitor (Farad)

yang digunakan.

b. Penyearah Setengah Gelombang dengan bridge dioda

c. Penyearah Gelombang Penuh

1.3 Daftar Komponen dan Alat

1. Modul elektronika dasar

2. 1 buah multimeter

3. Penjepit buaya

4. Osiloskop

5. Mistar / penggaris

6. Milimeterblock

7. Disket / flashdisk

8. Pulpen/pensil

1.4 Cara Kerja

1.4.1 Memeriksa Keadaan Diode

Gunakan alat ukur multimeter untuk memeriksa diode – diode yang ada.

Pada saat pengukuran R maju gunakan range yang paling kecil (ohm) dan range

yang besar untuk R mundur (10 K ohm), untuk multimeter analog. Pada

multimeter digital gunakan range untuk mengukur. Catat hasil pengukuran anda

pada table 1.1.

Table 1.1 Pemeriksaan baik buruknya diode

No Jenis dan tipe

dioda

Multimeter Resistansi Dioda Keadaan

diode

Ket

Forward Reverse Baik Buruk

1 Dioda

penyearah

BY

299

Analog

Digital

Ge

IN60

Analog

Digital

2 Diode

zener

5,1 V

(1W)

Analog

Digital

3 LED Merah Analog

Digital

Putih Analog

Digital

4 Diode

varaktor

MV

2209

Analog

Digital

1.4.2 Karakteristik V – I (dengan multimeter)

1. Buatlah rangkaian seperti gambar 1.2, untuk pengukuran Vd

gunakan multimeter digital dan Id dengan multimeter analog.

2. Atur Vs agar didapat harga seperti pada table 1.2 (untuk bias

forward). Dan harga Vd sesuai dengan table 1.2 (untuk bias

reverse).

3. Lakukan untuk diode Si, Ge, dan zener.

Gambar 1.1 Rangkaian diode pada karakteristik V – I diukur dengn multimeter

Table 1.2 Pengukuran diode pada karakteristik V – I dengan multimeter

No VD

(V)

ID

(mA)

Bias Forward Voltage (V) Bias Reverse Voltage (V) ket

Diode

penyearah

Diode

Zener

LED Diode

penyearah

Diode

Zener

LED

BY

229

IN60 5,1V;1

W

M P IN40

01

IN60 5,1V M P

1 0,0 0,0

2 0.1

3 0.2

4 0.3

. .

. .

. .

. .

. .

. .

.

5,0 5,0

1.4.3 Karakteristik V – I (dengan osiloskop)

1. Buatlah rangkaian seperti gambar 1.3

2. Atur range I/div osiloskop pada x – y.

3. Atur Vs sesuai table 1.2 untuk bias maju dan mundur, Atur pula V/div

(CH1 dan CH2), sehingga didapatkan gambar yang cukup baik, dan

gambarlah pada kertas millimeter.

4. Lakukan percobaan tersebut untuk diode si, Ge, dan Zener.

Gambar 1.2 Rangkaian diode pada karakteristik V – I diukur dengn osiloskop

1.4.4 Penyearah Setengah Gelombang

a) Dengan 1 diode

1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 1.4, untuk pengukuran VRL

dan IRL gunakan multimeter digital.

2. Hubungkan Vsi pada 18 Vrms, kemudian ukur besarnya IRL (arus

DC), dan VRL1 (tegangan DC), catat pada table 1.4.

3. Hubungkan VSi pada 25 Vrms, kemudian ukur besarnya IRL1 (arus DC),

dan VRL (tegangan DC), catat pada table 1.4.

4. Ulangilah langkah – langkah diatas untuk RL1 10Ω20W dan RL2

100Ω20W.

5. Catatlah hasil pengukuran anda pada table 1.3.

Gambar 1.3 Rangkaian diode penyerah setengah gelombang dengan 1 diode

Table 1.3 Pengukuran diode penyearah setengah gelombang dengan 1 diode

Vp

Rms

(V)

Dengan

RL

Vs(V) Pengukuran Perhitungan

KetMultimeter Digital Gambar OSC

IRL VRL PRLIRL VRL

VD

(CE)

VAVA

VSVRL

220

10Ω;20

W

100Ω;2

0W

b) Dengan 2 diode

1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 1.5, untuk pengukuran VRL

dan IRL gunakan multimeter.

2. Vsi pasang pada 18 Vrms, kemudian ukur besarnya IRL (arus DC), dan

VRL1 (tegangan DC), catat pada table 1.5.

3. VSi pasang pada 25 Vrms, kemudian ukur besarnya IRL1 (arus DC), dan

VRL (tegangan DC), catat pada table 1.5.

4. Ulangilah langkah – langkah diatas untuk RL1 10Ω20W dan RL2

100Ω20W.

Gambar 1.4 Rangkaian diode penyerah setengah gelombang dengan 2 diode

Table 1.4 Pengukuran diode penyearah setengah gelombang dengan 2 diode

Vp

Rms

(V)

Dengan

RL

Vs(V) Pengukuran Perhitungan

KetMultimeter Digital Gambar OSCIRL VRL PRL

IRL VRL VD(CE) VA VA VS VRL

220

10Ω;20

W

18

100Ω;2

0W

25

1.4.5 Penyearah Gelombang Penuh

1.4.5.1 Menggunakan 2 dioda

1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 1.5.

2. Kemudian isialah table 1.5 untuk RL sama dengan RL110Ω20W dan

RL2100Ω20W

Gambar 1.5 Diode penyearah gelombang penuh dengan 2 diode

Table 1.5 Pengukuran diode penyearah gelombang penuh dengan 2 diode

Vp

Rms

(V)

Vs(V) RL

(Ω)

Pengukuran Perhitungan Ket

Multimeter Gambar Osc Vs VRL PRL f

IRL VA VRL VD VA VRL VD

220 18 10

100

25 10

100

1.4.5.2 Menggunakan 4 dioda

1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 1.6.

2. Kemudian isilah table 1.6, untuk RL sama dengan RL1 10Ω20W dan

RL2 100Ω20W

Gambar 1.6 Diode penyearah gelombang penuh dengan 4 diode

Table 1.6 pengukuran diode penyearah gelombang penuh dengan 4 diode

Vp

Rms

(V)

Vs(V) RL

(Ω)

Pengukuran Perhitungan Ket

Multimeter Gambar Osc Vs VRL PRL f

IRL VA VRL VD VA VRL VD

220 18 10

100

25 10

100

1.4.5.3 Pengenalan IC regulator pada power supply.

1. lakukan percobaan berikut.

2. ukur berapakah keluaran IC tersebut.

78XX

79xx

Gambar 1.7 percobaan menggunakan IC regulator

VP

rms

(V)

Jenis

IC

regulator

Pengukuran Ket

Multimeter Digital

Vin Vout

220 7805

7812

7912

1.5 Lembar Kerja dan Data Hasil Percobaan

Tabel 1.9 Pemeriksaan Baik Buruknya Dioda

NoJenis dan tipe

diodaMultimeter

Resistansi DiodaKeadaan

diode KetForward Reverse Baik Buruk

1Dioda

penyearah

BY 299

Analog - - √

Digital 470 1

IN 4001

Analog - -

Digital 531 1 √

2Diode zener

- -

Digital 330 1 √

- -

Tabel 1. 10 Pengukuran Dioda Pada Karakteristik V-I Dengan Multimeter

No VoBias Forward Voltage Bias Riverse Voltage

ket

Dioda penyearah Dioda Penyearah

1 1 V 0, 60 Volt 1, 09 Volt

2 2 V 0, 68 Volt 2,02 Volt

3 3 V 0, 70 Volt 3,05 Volt

4 3 V 0, 72 Volt 4,00 Volt

Tabel 1.11 Pengukuran Dioda Penyearah Setengah Gelombang Dengan 1 Dioda

Vp RMS

Dengan RL VsPengukuran perhitungan

ket

Vd VRL Va IRL PRL

220 V

10 ohm : 20 w

187,30 5,5 220 0,5 2,6

4700 ohm : 20 w 7,78 7,81 220 1,66x104

1,3 mw

Table 1.11 Pengukuran diode penyearah setengah gelombang dengan 2

diode

Vp

Rms

(V)

Dengan RL Vs(V)

Pengukuran Perhitungan

KetMultimeter DigitalIRL VRL PRL

IRL VRL VD(CE) VA

220

10Ω;20W 18 - 4,77 0,08 220 2,27 -

100Ω;20W 25 - 7,61 0,43 220 1,23 -

Table 1.12 Pengukuran diode penyearah gelombang penuh dengan 2 diode

Vp

Vs(V)RL

(Ω)

Pengukuran Perhitungan

KetRms

VA VRL VD Vs VRL PRL f

220 1810 220 9.77 12.02 9.54

47K 220 15.68 15.67 5.23mW

Table 1.13 pengukuran diode penyearah gelombang penuh dengan 4 diode

Vp

Vs(V) RL (Ω)

Pengukuran Perhitungan

KetRms

(V)VA VRL VD Vs VRL PRL f

220 1810 220 9 4.64

47K 220 15.33 7.64

Table 1.14 Pengukuran IC Regulator

VP

Jenis IC Regulator

Pengukuran

ketRMS Multimeter Digital

V Vin Vout

220

7805 23 6.2 7812 11.4 10.2 7912 -23.5 -11.9

1.6 Analisa Data Hasil Percobaan

1.6.1 Memeriksa keadaan diode

Dari percobaan diperoleh table seprti berikut :

NoJenis dan tipe

diodaMultimeter

Resistansi DiodaKeadaan

diode KetForward Reverse Baik Buruk

1Dioda

penyearah

BY 299

Analog - - √

Digital 470 1

IN 4001

Analog - -

Digital 531 1 √

2Diode zener

- -

Digital 330 1 √

- -

Setelah kita lihat tabel diatas terlihat bahwa pada pengukuran Dioda

Penyearah (BY229 dan IN 4001) dengan menggunakan multimeter analog pada

saat diode dikenakan bias maju (forward), multimeter tidak menampilkan hasil

(jarum penunjuk tidak bergerak) karena skala pada multimeter tidak dapat

menunjukkan hasil pengukuran yang disebabkan nilai pengukuran yang terlalu

kecil (saat bias maju tahanan mendekati nol). Sedangkan pada pengukuran

menggunakan multimeter digital, nilai pengukuran saat diode dikenakan bias

mundur tidak dapat ditampilkan, hal ini disebabkan karena pada saat bias

mundur nilai tahanan sangat besar sehingga nilai pengukuran tidak dapat

ditampilkan pada skala multimeter digital.

Pada pengukuran diode yang lain seperti diode zener, LED, diode varaktor

nilai pengukuran saat dikenakan bias maju dan bias mundur tidak dapat

ditampilkan baik menggunakan multimeter analog atau digital, hal ini disebabkan

skala pada multimeter tersebut tidak dapat menampilkan nilai tersebut. Selain itu

kebanyakan komponen dioda yang diukur dalam keadaan buruk, ini

kemungkinan disebabkan karena pemberian tegangan yang salah, sampai dioda

ada yang rusak dan tidak dapat digunakan.

1.6.2 Karakteristik V – I (dengan multimeter)

Table 1.16 Pengukuran diode pada karakteristik V – I dengan multimeter

No VoBias Forward Voltage Bias Riverse Voltage

ketDioda penyearah Dioda Penyearah

1 1 V 0, 60 Volt 1, 09 Volt

2 2 V 0, 68 Volt 2,02 Volt

3 3 V 0, 70 Volt 3,05 Volt

4 3 V 0, 72 Volt 4,00 Volt

Diketahui rangkaian sebagai berikut :

Gambar 1.1 Rangkaian diode pada karakteristik V – I diukur dengn multimeter

Pada rangkaian diatas diketahui bahwa: pada saat tegangan VS ≤ 0,

maka nilai arus yang mengalir pada rangkaian adalah 0. karena sifat dari diode,

bila pada keadaan itu maka diode mengalami reverse bias, sehingga pada diode

akan berlaku hubungan terbuka. Untuk lebih telitinya, maka dapat dilihat sebagai

berikut:

a. Pada saat reverse bias ( VS ≤ 0):

=

b. Pada saat forward bias ( VS > 0):

=

1. Untuk nilai Vs ≤ 0 berarti tidaka ada arus yang mengalir pada rangkaian (I

= 0) sehingga

Persamaan ini berlaku untuk semua jenis diode baik itu jenis Si

maupun Ge. Selama perhitungan , walaupun tegangan diubah-ubah,

selama VS lebih kecil dari 0 maka Vd=Vs.

2. Pada saat Vs> 0 maka :

Secara matematis perhitungannya adalah :

ID = IR = I

Vs = VR + VD = I x R + VD

Nilai VD untuk diode jenis silikon adalah 0,7 volt sedangkan untuk

germanium 0,3 volt Pada saat :

Vs = 1 volt maka

Vs = 2 volt maka

Vs = 3 volt maka

Vs = 4 volt maka

Sehingga diperoleh pengukuran seperti table berikut :

Table 1.17 Hasil perhitungan karakter V-I

No Vo ID mA Bias Forward VoltageBias Riverse

Voltage ketDioda penyearah Dioda Penyearah

1 1 3 0, 60 Volt 1, 09 Volt

2 2 13 0, 68 Volt 2,02 Volt

3 3 23 0, 70 Volt 3,05 Volt

4 4 33 0, 72 Volt 4,00 Volt

Berdasarkan data yang diperoleh pada hasil percobaan dan hasil kalkulasi

maka dapat dihitung persentase kesalahannya dengan menggunakan

persaaman sebagai berikut :

% kesalahan = x 100 %

Untuk data pertama dapat dihitung persentase kesalahannya yaitu:

= 1 mA

= 3 mA

% kesalahan = x 100 %

= 66.6 %

Untuk data kedua dapat dihitung persentase kesalahannya yaitu :

= 2 mA

= 13 mA

% kesalahan = x 100 %

= 84.6 %

Untuk data ketiga dapat dihitung persentase kesalahannya yaitu :

= 3 mA

= 23 mA

% kesalahan = x 100 %

= 91.3%

Untuk data keempat dapat dihitung persentase kesalahannya yaitu :

= 4 mA

= 33 mA

% kesalahan = x 100 %

= 87.8%

Untuk data hasil perhitungan persentase kesalahan dapat dilihat pada tabel

di bawah ini :

Tabel 1.18 Persentase Kesalahan pada Karakteristik V -I

No

VD ID ID Persentase kesalahan

(V) (mA) (mA) (%) (pengukuran) (perhitungan)

1 1 0 3 66,6

2 2 0 13 84,6

3 3 0 23 91.3

4 4 0 33 87.8

Gambar 1.6.1 Grafik Perbandingan Vd dan Id pada Percobaan

Gambar 1.6.2 Grafik Perbandingan Vd dan Id pada Pengukuran

Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa VD berbanding lurus dengan

ID, yaitu makin besar VD makin besar juga ID baik dalam pengukuran maupun

dalam perhitungan.

1.6.3 Penyearah Setengah Gelombang

a. Dengan 1 diode

Dari hasil percobaan diperoleh hasil sebagai berikut :

Table 1.19 Pengukuran Diode Penyearah Setengah Gelombang dengan 1Diode

Vp RMS

Dengan RL VsPengukuran perhitungan

ket

Vd VRL Va IRL PRL

220 V

10 ohm : 20 w 18 7,30 5,5 220 - -

47 Kohm :20 w 7,78 7,81 220 - -

Diketahui rangkaian sebagai berikut :

Gambar 1.10 Rangkaian diode penyerah setengah gelombang dengan 1 diode

Untuk menghitung , dapat digunakan persamaan berikut:

Sehingga untuk menghitung pada saat RL = 10Ω:20W : :

= =2,6 Watt

Begitu juga untuk menghitung pada saat RL = 47KΩ:20W :

= = 1,3 mW

Maka akan didapat tabel perhitungan nilai dari IRL dan PRL adalah sebagai berikut

:

Tabel 1.20 Perbandingan Hasil Pengukuran dengan Hasil Perhitungan

Vp RMS

Dengan RL VsPengukuran perhitungan

ket

Vd VRL Va IRL PRL

220 V

10 ohm : 20 w18

7,30 5,5 220 0,51 2,6

47 Kohm :20 w 7,78 7,81 220 1,66x1041,3 mw

b. Dengan 2 diode

Table 1.22 Pengukuran diode penyearah setengah gelombang dengan 2

diode

Vp

Rms

(V)

Dengan RLVs(V

)

Pengukuran Perhitungan

KetMultimeter DigitalIR VRL PRL

IRL VRL VD(CE) VA

220

10Ω;20W 18 0,477 4,77 0,08 220 - -

47kΩ;20W 18 0,16mA 7,61 0,43 220 - -

Diketahui rangkaian sebagai berikut :

Gambar 1.11 Rangkaian diode penyerah setengah gelombang dengan 2 diode

Untuk mencari pesentase kesalahannya, harus dihitung terlebih dahulu IRL,

VRL, dan PRL. Untuk menghitung IRL, VRL, dan PRL dapat digunakan persamaan

berikut :

;

Sehingga untuk menghitung pada saat RL = 10Ω:20W : :

= = 29,9Watt

Begitu juga untuk menghitung pada saat RL = 47KΩ:20W :

= = 6091,1 Watt

Dari hasil perhitungan secara teori di atas Maka akan diperoleh hasil

seperti table di bawah ini sebagai berikut :

Tabel 1.23 Perbandingan Hasil Pengukuran dan Hasil Perhitungan

Vp

Rms

(V)

Dengan

RL

Vs

(V)

Pengukuran Perhitungan

KetMultimeter Digital

IRL VRL PRLIRL VRL

VD(C

E)

VA

220

10Ω;20

W18

0,47

74,77 0,08

22

0

1,7

3

17,

329,9 -

47KΩ;20

W18

0,16

mA7,61 0,43

22

0

0,3

6

17,

3

6091,

1-

% kesalahan = x 100 %

untuk data IRL pertama dapat dihitung persentase kesalahannya yaitu :

= 0,477 A

= 1,73 A

% kesalahan = x 100 %

= x 100 %

= 72,4 %

Untuk data IRL kedua dapat dihitung persentase kesalahannya yaitu :

= 0,16 mA

= 0,36 A

% kesalahan = x 100 %

= x 100 %

= 99,5 %

Dengan cara yang sama untuk menghitung VRL maka didapat tabel

perbandingan sebagai berikut:

% kesalahan = x 100 %

= x 100 %

= 72,4 %

% kesalahan = x 100 %

= x 100 %

= 56,01 %

Tabel 1.24 Persentase kesalahan

Dengan

RL

Pengukuran PerhitunganPersentase kesalahan

(%)

IRL VRL IRL VRL IRL VRL

10Ω;20W 0,477 4,77 1.73 17,3 72,4 72,4

100Ω;20W0,16

mA7,61 0.36 17,3 99,5 56,01

1.6.4 Penyearah Gelombang Penuh

a. Menggunakan 2 dioda

Table 1.25 Pengukuran diode penyearah gelombang penuh dengan 2 diode

VpVs(V)

RL

(Ω)Pengukuran Perhitungan Ket

Rms

VA VRL VD Vs VRL PRL f

220 1810 220 9.77 12.02 9.54

47K 220 15.68 15.67 5.23mW

Diketahui rangkaian sebagai berikut :

Gambar 1.12 Diode penyearah gelombang penuh dengan 2 diode

Untuk menghitung , , dapat digunakan persamaan berikut :

;

Sehingga untuk menghitung pada saat RL = 10Ω:20W : :

= =29,9 Watt

Begitu juga untuk menghitung pada saat RL = 47KΩ:20W :

= = 6091,1 Watt

Maka akan didapat hasil perhitungannya sebagai berikut:

Tabel 1.26 Perbandingan Hasil Pengukuran dan Hasil Perhitungan

Vp

Rms

(V)

Vs(V

)

RL

(Ω)

Pengukuran Perhitungan

Ke

tMultimeter Digital

Vs IRL PRLIRL VA VRL VD

220 18

10 0,97 220 9,77 12,02 18 1,73 29,9

4700

00,33 220

15,6

815.67 18 0,36 6091,1

Berdasarkan data yang diperoleh pada hasil percobaan dan hasil

perhitungan maka dapat dihitung persentase kesalahannya dengan

menggunakan persaaman sebagai berikut :

% kesalahan = x 100 %

untuk data IRL pertama dapat dihitung persentase kesalahannya yaitu

= 0,97 A

= 1.73 A

% kesalahan = x 100 %

= x 100 %

= 43,9%

Untuk data IRL kedua dapat dihitung persentase kesalahannya yaitu :

= 0,33 A

= 0,36 A

% kesalahan = x 100 %

= x 100 %

= 83,3 %

Dengan cara yang sama untuk menghitung VRL maka didapat tabel

perbandingan sebagai berikut:

% kesalahan = x 100 %

= x 100 %

= 43,5 %

% kesalahan = x 100 %

= x 100 %

= 9,36 %

Dengan cara yang tersebut, maka didapat tabel pesentase sebagai berikut:

Tabel 1.27 Persentase Kesalahan

Vs

(V)

RL

(Ω)

Pengukuran PerhitunganPersentase

kesalahan (%)

IRL VA VRL VD IRL VRL PRL IRL VRL

18

10 0.97 220 9,7712,0

215

17,

329,9

49,3 43,5

4700

00,33 220

15,6

8

15,6

715

17,

36091,1

83,3 9,36

1.6.4 Penyearah Gelombang Penuh

a. Menggunakan 2 dioda

Table 1.25 Pengukuran diode penyearah gelombang penuh dengan 2 diode

Vp

Vs(V)RL

(Ω)

Pengukuran Perhitungan

KetRms

(V)VA VRL VD Vs VRL PRL f

220 1810 220 9.77 12.02 9.54 47K

220 15.68 15.67 5.23mW

Diketahui rangkaian sebagai berikut :

Gambar 1.12 Diode penyearah gelombang penuh dengan 2 diode

Untuk menghitung , , dapat digunakan persamaan

berikut :

;

Sehingga untuk menghitung pada saat RL = 10Ω:20W : :

= = 29.9Watt

Begitu juga untuk menghitung pada saat RL = 47kΩ:20W :

= = 5.7 mW

Maka akan didapat hasil perhitungannya sebagai berikut:

Tabel 1.26 Perbandingan Hasil Pengukuran dan Hasil Perhitungan

Vp

Vs(V)

RL

(Ω)

Pengukuran Perhitungan

KetRms

(V)VA VRL VD Vs IRL PRL f

220 1810 220 9.77 12.02 18 0.977 9.54 47K

220 15.68 15.67 18 0.33 mA 5.23mW

Berdasarkan data yang diperoleh pada hasil percobaan dan hasil

perhitungan maka dapat dihitung persentase kesalahannya dengan

menggunakan persaaman sebagai berikut :

% kesalahan = x 100 %

untuk data IRL pertama dapat dihitung persentase kesalahannya yaitu

= 0.97 A

= 1.73 A

% kesalahan = x 100 %

= x 100 %

= 44 %

Untuk data IRL kedua dapat dihitung persentase kesalahannya yaitu :

= 0.33 mA

= 0,36 mA

% kesalahan = x 100 %

= x 100 %

= 8.3 %

Dengan cara yang sama untuk menghitung VRL maka didapat tabel

perbandingan sebagai berikut:

% kesalahan = x 100 %

= x 100 %

= 43.5 %

% kesalahan = x 100 %

= x 100 %

= 9.4 %

Dengan cara yang tersebut, maka didapat tabel pesentase sebagai

berikut:

Tabel 1.27 Persentase Kesalahan

VsRL

(Ω)

Pengukuran PerhitunganPersentase

kesalahan (%)

(V) IRL VA VRL VD IRL VRL PRL IRL VRL

1810 1.73 220 9.77 12.02 0.97

17.3

9.54 4443.5

47k 0.36mA 220 15.68 15.67 0.33mA17.3

5.23mW8.3 9.4

b. Menggunakan 4 dioda Table 1.28 pengukuran diode

penyearah gelombang penuh dengan 4 diode

Vp

Vs(V)RL

(Ω)

Pengukuran PerhitunganKet

Rms(V)

VA VRL VD Vs VRL PRL f

220 1810 220 9 4.64 47K 220 15.33 7.64

Diketahui rangkaian sebagai berikut : Gambar 1.13 Diode Penyearah

Gelombang Penuh dengan 4 DiodeUntuk menghitung , , dapat

digunakan persamaan berikut : ;

Sehingga untuk menghitung pada saat RL = 10Ω:20W : :

= = 29.9Watt

Begitu juga untuk menghitung pada saat RL = 47kΩ:20W :

=

= 5.7 mWMaka akan didapat tabel sebagai berikut Tabel

1.29 Perbandingan Hasil Perhitungan dengan Hasil Percobaan

Vp

Rms

(V)

VS

(V)

RL

(Ω)

Pengukuran Perhitungan

KetMultimeter Digital

IRL VRL PRL

IRL VA VRL VD

22018

10 0.97 220 9 4.64 1.73 17.3 29.9

47k 0.33mA 220 15.33 7.64 0.36mA 17.3 5.7mW

Berdasarkan data yang diperoleh pada hasil percobaan dan hasil

perhitungan maka dapat dihitung persentase kesalahannya dengan

menggunakan persaaman sebagai berikut :% kesalahan =

x 100 % = 0.97 A = 1.73 A% kesalahan

= x 100 % = x 100 %

= 44 %Untuk data IRL kedua dapat dihitung persentase

kesalahannya yaitu : = 0.33 mA

= 0,36

mA% kesalahan = x 100 % =

x 100 % = 8.3 %Dengan cara yang

sama untuk menghitung VRL maka didapat tabel perbandingan sebagai

berikut:% kesalahan = x 100 %

= x 100 % = 47.9 %% kesalahan =

x 100 % = x 100 %

= 11.4 %Dengan cara yang sama untuk menghitung VRL, maka

didapat tabel pesentase sebagai berikut:Tabel 1.30 Persentase Kesalahan

Vs

(V)

RL

(Ω)

Pengukuran Perhitungan

Persentase

kesalahan

(%)

IRL VA VRL VD IRL VRL PRL IRL VRL

1810 0.97 220 9 4.64 1.73 17.3 29.9 44 47.9

47k 0.33mA 220 15.33 7.64 0.36mA 17.3 5.7mW 8.3 11.4

1.7 Jawaban Pertanyaan :1. Grafik Id terhadapVD

Untuk Mengetahui baik buruknya dioda

Untuk Mengetahui baik buruknya dioda,perlu melakukan pegukuran.

Dengan menggunakan ohm meter, dapat diketahui baik buruknya dioda tersebut.

Dengan menggunakan prinsip forward bias maupun reverse bias. Untuk dioda

penyearah seperti dioda silicon dan germanium, kita memakai prinsip bias

voltage untuk mengukur baik buruknya dioda. Karena pada ohm meter, terminal

positif alat ukur berpolaritas negative, sedangkan terminal negative alat ukur

bermuatan positif.

Pada saat dibias maju maka tidak ada arus yang mengalir pada dioda, dan

pada saat dibias mundur maka akan ada arus yang mengalir melewati dioda. Bila

demikian, maka dioda masih baik. Apabila pada saat dibias maju ataupun dibias

mundur tidak ada arus yang melewati dioda, maka dioda rusak/putus. Juga pada

saat dibias maju ataupun dibias mundur ada arus yang melewati dioda berarti

dioda rusak/bocor.

Pada dioda zener agak lain dari dioda penyearah diatas. Dioda zener

apabila dibias maju ada arus yang melewati dioda zener dan pada saat dibias

mundur tidak ada arus yang melewati dioda zener, berarti dioda zener baik.

Apabila pada saat dibias maju ataupun dibias mundur tidak ada arus yang

melewati dioda zener, maka dioda zener rusak/putus. Juga pada saat dibias

maju ataupun dibias mundur ada arus yang melewati dioda zener berarti dioda

zener rusak/bocor.

Jadi apabila terdapat atau terbaca suatu nilai pada salah saru resistansi

dioda yaitu saat bias maju saja atau bias mundur saja maka dipastikan bahwa

dioda tersebut dalam keadaan baik sehingga dapat digunakan. Namun apabila

terdapat nilai saat bias maju dan saat bias mundur atau tidak terdapat nilai pada

saat kedua resistansi (referse dan forward) maka dioda dalam kondisi buruk dan

tidak dapat digunakan lagi.

1. Cara kerja rangkaian pelipat ganda tegangan :

a. Cara kerja Penyearah Diode Setengah Gelombang

Perhatikan rangkaian pada gambar 1.92 a, dimana sumber masukan

sinusoida dihubungkan dengan beban resistor melalui sebuah diode. Untuk

sementara kita menganggap keadaan ideal, dimana hambatan masukan

sinusoida sama dengan nol dan diode dalam keadaan hubung singkat saat

berpanjar maju dan keadaan hubung terbuka saat berpanjar mundur.

Besarnya keluaran akan mengikuti masukan saat masukan berada di atas

“tanah” dan berharga nol saat masukan di bawah “tanah” seperti diperlihatkan

pada gambar 1.92 b. Jika kita ambil harga rata-rata bentuk gelombang keluaran

ini untuk beberapa periode, tentu saja hasilnya akan positif atau dengan kata lain

keluaran mempunyai komponen DC.

Gambar 1.34 Penyearah setengah gelombang

a. Cara Kerja Penyearah Diode Gelombang Penuh

Terdapat cara yang sangat sederhana untuk meningkatkan kuantitas

keluaran positip menjadi sama dengan masukan (100%). Ini dapat dilakukan

dengan menambah satu diode pada rangkaian seperti terlihat pada gambar

1.2.11. Pada saat masukan berharga negatif maka salah satu dari diode akan

dalam keadaan panjar maju sehingga memberikan keluaran positif. Karena

keluaran berharga positif pada satu periode penuh, maka rangkaian ini disebut

penyearah gelombang penuh. Pada gambar 1.2.11 terlihat bahwa anode pada

masing-masing diode dihubungkan dengan ujung-ujung rangkaian sekunder dari

transformer. Sedangkan katode masing- masing diode dihubungkan pada titik

positif keluaran. Beban dari penyearah dihubungkan antara titik katode dan titik

center-tap (CT) yang dalam hal ini digunakan sebaga referensi atau “tanah”.

Gambar 1.35 Keluaran dari penyearah gelombang penuh

Mekanisme terjadinya konduksi pada masing-masing diode

tergantung pada polaritas tegangan yang terjadi pada masukan. Keadaan

positif atau negatif dari masukan didasarkan pada referensi CT. Pada gambar

1.2.12 nampak bahwa pada setengah periode pertama misalnya, v1 berharga

positif dan v2 berharga negatif, ini menyebabkan D1 berkonduksi (bias maju)

dan D2 tidak berkonduksi (bias mundur). Pada setengah periode ini arus

mengalir dan menghasilkan keluaran yang akan nampak pada hambatan beban.

Pada setengah periode berikutnya, v2 berharga positif dan v1 berharga negatif,

menyebabkan D2 berkonduksi dan D1 tidak berkonduksi. Pada setengah

periode ini mengalir arus dan menghasilkan keluaran yang akan nampak

pada hambatan beban. Dengan demikian selama satu periode penuh hambatan

beban akan dilewati arus dan secara bergantian dan menghasilkan

tegangan keluaran DC.

b. Cara Kerja Penyearah Gelombang Penuh Model Jembatan

Penyearah gelombang penuh model jembatan memerlukan empat buah

diode. Dua diode akan berkondusi saat isyarat positif dan dua diode akan

berkonduksi saat isyarat negatif.,Untuk model penyearah jembatan ini kita tidak

memerlukan transformator,yang memiliki center-tap.,Seperti ditunjukkan pada

gambar 8.4, bagian masukan AC dihubungkan pada,sambungan D1-D2 dan

yang lainnya pada D3-D4. Katode D1 dan D3 dihubungkan, dengan keluaran

positif dan anode D2 dan D4 dihubungkan dengan keluaran negative (tanah).

Misalkan masukan AC pada titik A berharga positif dan B berharga negatif, maka

diode D1 akan berpanjar maju dan D2 akan berpanjar mundur. Pada sambungan

bawah D4 berpanjar maju dan D3 berpanjar mundur. Pada keadaan ini elektron

akan mengalir dari titik B melalui D4 ke beban , melalaui D1 dan kembali ke titik

A. Pada setengah periode berikutnya titik A menjadi negatif dan titik B menjadi

positif. Pada kondisi ini D2 dan D3 akan berpanjar maju sedangkan D1 dan D4

akan berpanjar mundur. Aliran arus dimulai dari titik A melalui D2, ke beban,

melalui D3 dan kembali ke titik B. Perlu dicatat di sini bahwa apapun polaritas

titik A atau B, arus yang mengalir ke beban tetap pada arah yang sama.

Gambar 1.36 Penyearah gelombang penuh model jembatan

Rangkaian jembatan empat diode dapat ditemukan di pasaran dalam

bentuk paket dengan berbagai bentuk. Secara prinsip masing-masing bentuk

mempunyai dua terminal masukan AC dan dua terminal masukan DC.

c. Cara Kerja Penyearah Keluaran Ganda

Pada berbagai sistem elektronik diperlukan sumber daya dengan keluaran

ganda sekaligus, positif dan negatif terhadap referensi (tanah). Salah satu bentuk

rangkaian penyearah gelombang penuh keluaran ganda diperlihatkan pada

gambar 1.95. Perhatikan bahwa keluaran berharga sama tetapi mempunyai

polaritas yang berkebalikan. Diode D1 dan D2 adalah penyearah untuk bagian

keluaran positif. Keduanya dihubungkan dengan ujung transformer. Diode D3

dan D4 merupakan penyearah untuk keluaran negatif. Titik keluaran positif dan

negatif diambil terhadap CT sebagai referensi atau tanah.

Gambar 1.37 Penyearah keluaran ganda

Misalkan pada setengah periode titik atas transformer berharga positif dan

bagian bawah berharga negatif. Arus mengalir lewat titik B melalui D4, 2 L R , 1 L

R , D1 dan kembali ke terminal A transformator. Bagian atas dari 1 L R menjadi

positif sedangkan bagian bawah 2 L R menjadi negatif.

Pada setengah periode berikutnya titik atas transformer berharga negatif

dan bagian bawah berharga positif. Arus mengalir lewat titik A melalui D3, 2 L R ,

1 L R , D2 dan kembali ke terminal B transformator. Bagian atas dari 1 L R tetap

akan positif sedangkan bagian bawah 2 L R berpolaritas negatif. Arus yang lewat

1 L R dan 2 L R mempunyai arah yang sama menghasilkan tegangan keluaran

bagian atas dan bagian bawah pada 1 L R dan 2 L R .

1. Perbandingan antara perhitungan dan percobaan adalah sebagai berikut :

a. Perbandingan antara perhitungan dan percobaan Karakteristik V-I

Table 1.17 Hasil Perhitungan Karakter V-I

No VoBias Forward Voltage Bias Riverse Voltage

ket

Dioda penyearah Dioda Penyearah

1 1 V 0, 60 Volt 1, 09 Volt

2 2 V 0, 68 Volt 2,02 Volt

3 3 V 0, 70 Volt 3,05 Volt

4 3 V 0, 72 Volt 4,00 Volt

a. Perbandingan antara perhitungan dan percobaan penyearah setengah

gelombang dengan 1 diode

Tabel 1.20Perbandingan pengukuran dengan perhitungan

Vp RMS

Dengan RL VsPengukuran perhitungan

ket

Vd VRL Va IRL PRL

220 V

10 ohm : 20 w

187,30 5,5 220 0,5 2,6

4700 ohm : 20 w 7,78 7,81 220 1,66x104

1,3 mw

b. Perbandingan antara Perhitungan dan Percobaan Penyearah Setengah

Gelombang dengan 2 Diode

Tabel 1.23 Perbandingan pengukuran dengan perhitungan

Vp

Rms

(V)

Dengan

RL

Vs

(V)

Pengukuran Perhitungan

KetMultimeter DigitalIRL VRL PRL

IRL VRL VD(CE) VA

220

10Ω;20

W18 3 5,5 2,2

20

81,5 15 22,5 -

c. Perbandingan antara perhitungan dan percobaan Penyearah Gelombang

Penuh dengan 2 diode

Tabel 1.26 Pengukuran diode penyearah gelombang penuh dengan 2

diode

Vp

Vs(V)RL

(Ω)

Pengukuran Perhitungan

KetRms

VA VRL VD Vs VRL PRL f

220 1810 220 9.77 12.02 9.54

47K 220 15.68 15.67 5.23mW

1.8 Kesimpulan

1. Dioda merupakan suatu komponen elektronika yang berfungsi sebagai

penyearah dan penstabil tegangan

2. Dari percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai

berikut :

Apabila terdapat atau terbaca suatu nilai pada salah satu resistansi diode

yaitu saat bias maju saja atau bias mundur saja maka dipastikan bahwa diode

tersebut dalam keadaan baik sehingga dapat digunakan.Namun apabila terdapat

nilai saat bias maju dan saat bias mundur atau tidak terdapat nilai pada saat

kedua resistansi(reverse dan forward) maka diode akan berkondisi buruk dan

tidak dapat di gunakan lagi.

pada percobaan yang memakai 2 dioda yang dipasang pada polaritas

positif dan negative terjadi kesalahan pengukuran yang di akibatkan karena

polaritas positif dan negative pada rangkaian sama-sama di beri diode ,saat

diukur seakan rangkaian short /di hubung singkat sehingga hasil pengukuran

tegangan menjadi 0. Ini mengakibatkan resistor menjadi panas.

Pada saat mengukur Vd tidak ada tegangan negative ,karena Vd

merupakan tegangan AC ,tegangan AC tidak memiliki nilai minus/negative.

1.9 Daftar Referensi Buku.

1. Boylestad Robert, Nashelsky Louis,Electronic Device and Circuit Theory.

USA: Prentice Hall International Edition.1996.

2. Millmann, Jacob. 1986. Mikroelektronika, Sistem Digital dan Rangkaian

Analog. Erlangga:_ _ _.

3. Malvino,A.P. 1987. Prinsip-Prinsip Elektronika. Erlangga: _ _ _.

4. Richard Blocher. 2003. Dasar Elektronika. Andi: Yogyakarta.

5. http://elka.brawijaya.ac.id/praktikum/de/de.php?page=2

6. http://elka.brawijaya.ac.id/praktikum/de/de.php?page=2

7. http://id.wikipedia.org/wiki/Dioda

8. http://id.wikipedia.org/wiki/Dioda