LAPORAN PRAKTIKUM DIODA PDF

Preview

Summary

KATA PENGANTAR Puji dan Syukur kami panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat limpahan Rahmat dan Karunia-nya sehingga kami dapat menyusun laporan Praktikum Dasar Elektronika dan Digital ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Dalam laporan ini kami membahas mengenai Dioda. Praktikum ...

Description

Accelerat ing t he world's research.

LAPORAN PRAKTIKUM DIODA doni wahyu

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

Rangkaian clipper Fenny Suhart iwi

T EKNIK DASAR ELEKT RONIKA KOMUNIKASI X-1 (a) at haya kaut sar LAPORAN PRAKT IKUM 5 DAN 6 ELEKT RONIKA-OSILOSKOP, DIODA CLIPPER DAN CLAMPER dwit ha fajri

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur kami panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat limpahan Rahmat dan Karunia-nya sehingga kami dapat menyusun laporan Praktikum Dasar Elektronika dan Digital ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Dalam laporan ini kami membahas mengenai Dioda. Praktikum ini kami laksanakan untuk meneliti komponen dioda. Dengan melakukan beberapa percobaan dan memberi perlakuan yang maka kita akan mengetahui lebih jauh tentang komponen dioda. Laporan ini dibuat dengan berbagai observasi dan beberapa bantuan dari berbagai pihak untuk membantu menyelesaikan tantangan dan hambatan selama mengerjakan laporan ini. Oleh karena itu, kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini. Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar pada laporan ini. Oleh karena itu kami mengundang pembaca untuk memberikan saran serta kritik yang dapat membangun kami. Kritik konstruktif dari pembaca sangat kami harapkan untuk penyempurnaan laporan ini pada laporan penelitian kami selanjutnya.

Surabaya, 8 Desember 2014

Penulis

1

DAFTAR ISI

Kata pengantar…………..................................................................................................... 1 Daftar isi…………….......................................................................................................... 2 A. Judul Percobaan………….............................................................................................. 3 B. Rumusan Masalah ……….............................................................................................. 3 C. Tujuan…………………….............................................................................................. 3 D. Kajian Pustaka………………………………………………..…………………………. 3 E. Alat dan Bahan……………………………………………………………………………20 F. Desain Eksperimen……….............................................................................................. 21 G. Variabel……...……………............................................................................................. 22 H. Hasil Eksperimen…………………………………………………………………………32 I. Analisi Data….…………………..…………………………………………………..… 33 J. Kesimpulan………….........................................................................................................36 Daftar Pustaka……….............................................................................................................37

2

A. JUDUL EKSPERIMEN DIODA

B. PERUMUSAN MASALAH 1. Apa pengertian dari dioda? 2. Bagaimana karakteristik diode? 3. Bagaimana cara kerja diode zener? 4. Bagaimana cara kerja penyearah setengah gelombang? 5. Bagaimana cara kerja penyearah setengah gelombang penuh? 6. Apakah fungsi dari series clipper dan bagaimana cara kerjanya ? 7. Apakah fungsi dari shunt clipper dan bagaimana cara kerjanya ? 8. Apakah fungsi dari clamper dan bagaimana cara kerjanya ?

C. TUJUAN 1.Mengenal dioda dan pemakaiannya 2.Memahami polaritas dan cara perangkaian yang benar.

D. KAJIAN PUSTAKA A. Pengertian Dioda Dioda merupakan komponen semikonduktor yang paling sederhana. Kata dioda berasal dari pendekatan kata yaitu dua elektroda yang mana (di berarti dua) mempunyai dua buah elektroda yaitu anoda dan katoda. Dioda adalah piranti elektronik yang hanya dapat melewatkan arus/tegangan dalam satu arah saja, dimana dioda merupakan jenis vacuum tube yang memiliki dua buah elektroda (terminal). Karena itu, dioda dapat dimanfaatkan sebagai penyearah arus listrik, yaitu piranti elektronik yang mengubah arus atau tegangan bolak-balik (AC) menjadi arus atau tegangan searah (DC). Dioda jenis vacuum tube pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904.

3

Dioda terbentuk dari bahan semikonduktor tipe P dan N yang digabungkan. Dengan demikian dioda sering disebut PN junction. Dioda adalah gabungan bahan semikonduktor tipe N yang merupakan bahan dengan kelebihan elektron dan tipe P adalah kekurangan satu elektron sehingga membentuk Hole. Hole dalam hal ini berfungsi sebagai pembawa muatan. Apabila kutub P pada dioda (anoda) dihubungkan dengan kutub positif sumber maka akan terjadi pengaliran arus listrik dimana elektron bebas pada sisi N (katoda) akan berpindah mengisi hole sehingga terjadi pengaliran arus. Sebaliknya apabila sisi P dihubungkan dengan negatif baterai/sumber, maka elektron akan berpindah ke arah terminal positif sumber. Didalam dioda tidak akan terjadi perpindahan elektron.

Gambar 1.1 simbol diode

Gambar 1.2 fisik diode

4

Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensional dimana arus mudah mengalir dari sisi P ke sisi N.

Jenis dari dioda lainnya adalah diode zener Dioda Zener (Zener Diode) adalah Komponen Elektronika yang terbuat dari Semikonduktor dan merupakan jenis Dioda yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi di rangkaian Reverse Bias (Bias Balik). Pada saat dipasangkan pada Rangkaian Forward Bias (Bias Maju), Dioda Zener akan memiliki karakteristik dan fungsi sebagaimana Dioda Normal pada umumnya. Efek Dioda jenis ini ditemukan oleh seorang Fisikawan Amerika yang bernama Clarence Melvin Zener pada tahun 1934 sehingga nama Diodanya juga diambil dari nama penemunya yaitu Dioda Zener.

Gambar 1.3 simbol dan fisik diode zener

5

B. Prinsip Kerja Dioda Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu. Dioda semikonduktor hanya dapat melewatkan arus pada satu arah saja, yaitu pada saat dioda memperoleh catu arah/bias maju (forward bias). Karena di dalam dioda terdapat junction (pertemuan) dimana daerah semikonduktor type-p dan semi konduktor type-n bertemu. Pada kondisi ini dioda dikatakan bahwa dioda dalam keadaan konduksi atau menghantar dan mempunyai tahanan dalam dioda relative kecil. Sedangkan bila dioda diberi catu arah/bias mundur (Reverse bias) maka dioda tidak bekerja dan pada kondisi ini dioda mempunyai tahanan dalam yang tinggi sehingga arus sulit mengalir. Apabila dioda silicon dialiri arus AC, maka yang mangalir hanya satu arah saja sehingga arus output dioda berupa arus DC. Dari kondisi tersebut maka dioda hanya digunakan pada beberapa pemakaian saja antara lain sebagai penyearah setengah gelombang (Half Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier).

C. Karakteristik Dioda Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam rangkaian elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam rangkaian dioda, diantaranya : penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier). Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain : · Dioda germanium · Dioda silikon · Dioda selenium · Dioda zener · Dioda cahaya (LED)

6

Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N. Karakteristik dasar dioda dikenal dengan karakteristik V-I. Karakterisik ini penting untuk dipahami agar tidak terjadi kesalahan dalam aplikasi dioda. Dalam karakteristik ini dapat diketahui keadaan-keadaan yang terjadi pada dioda ketika mendapat tegangan bias maju dan tegangan bias mundur.

Gbr. 7 Karakteristik dioda ( karakteristik V-I )

Jika kedua terminal dioda disambungkan ke sumber tegangan dimana tegangan anoda lebih positif dibandingkan dengan tegangan katoda, maka dioda dikatakan dalam keadaan bias maju. Sebaliknya, bila tegangan anoda lebih negatif dari katoda, dioda dikatakan dalam keadaan bias mundur. . 1) Dioda Diberi Tegangan Negatif (Reverse Bias)

7

Gbr. 5 Dioda Diberi Tegangan Negatif

Ketika dioda diberi tegangan negatif maka potensial negatif yang ada pada plate akan menolak elektron yang sudah membentuk muatan ruang sehingga elektron tersebut tidak akan dapat menjangkau plate sebaliknya akan terdorong kembali ke katoda, sehingga tidak akan ada arus yang mengalir. 2) Dioda Diberi Tegangan Positif (Forward Bias)

Gbr. 6 Dioda Diberi Tegangan Positif

Ketika dioda diberi tegangan positif maka potensial positif yang ada pada plate akan menarik elektron yang baru saja terlepas dari katoda oleh karena emisi thermionic, pada situasi inilah arus listrik baru akan terjadi. Seberapa besar arus listrik yang akan mengalir tergantung daripada besarnya tegangan positif yang dikenakan pada plate. Semakin besar tegangan plate akan semakin besar pula arus listrik yang akan mengalir.

8

Oleh karena sifat dioda yang seperti ini yaitu hanya dapat mengalirkan arus listrik pada situasi tegangan tertentu saja, maka dioda dapat digunakan sebagai penyearah arus listrik (rectifier). Pada kenyataannya memang dioda banyak digunakan sebagai penyearah tegangan AC menjadi tegangan DC.

Sebagai karakteristik dioda, pada saat reverse, nilai tahanan diode tersebut relative sangat besar dan diode ini tidak dapat menghantarkan arus listrik. Nilai-nilai yang didapat, baik arus maupun tegangan tidak boleh dilampaui karena akan mengkibatkan rusaknya dioda

Jenis – Jenis Dioda

1. Dioda standar

9

Dioda jenis ini ada dua macam yaitu silikon dan germanium. Dioda silikon mempunyai tegangan maju 0.6 V sedangkan dioda germanium 0.3 V. Dioda jenis ini mempunyai beberapa batasan tertentu tergantung spesifikasi. Batasan batasan itu seperti batasan tegangan reverse, frekuensi, arus, dan suhu. Tegangan maju dari dioda akan turun 0.025 V setiap kenaikan 1 derajat dari suhu normal.

Sesuai karakteristiknya dioda ini bisa dipakai untuk fungsi-fungsi sebagai berikut: 1. Penyearah sinyal AC 2. Pemotong level 3. Sensor suhu 4. Penurun tegangan 5. Pengaman polaritas terbalik pada DC input

Contoh dioda jenis ini adalah 1N400x (1A), 1N5392 (1.5A), dan 1N4148 (500mA).

2. Dioda Zener

Fungsi dari dioda zener adalah sebagai penstabil tegangan. Selain itu dioda zener juga dapat dipakai sebagai pembatas tegangan pada level tertentu untuk keamanan rangkaian. Karena kemampuan arusnya yang kecil maka pada penggunaan dioda zener sebagai penstabil tegangan untuk arus besar diperlukan sebuah buffer arus. Dioda zener dibias mundur (reverse).

Dioda zener berbeda dengan dioda penyearah, dioda zener dirancang untuk beroperasi dengan tegangan muka terbalik (reverse bias) pada tegangan tembusnya,biasa disebut “break

10

down diode”. Jadi katoda-katoda selalu diberi tegangan yang lebih positif terhadap anoda dengan mengatur tingkat dopping, pabrik dapat menghasilkan dioda zener dengan tegangan break down kira-kira dari 2V sampai 200V.

a) Dioda zener dalam kondisi forward bias. Dalam kondisi forward bias dioda zener akan dibias sebagai berikut: kaki katoda diberi tegangan lebih negatif terhadap anoda atau anoda diberi tegangan lebih positif terhadap katoda seperti gambar berikut.

Dalam kondisi demikian dioda zener akan berfungsi sama halnya dioda penyearah dan mulai aktif setelah mencapai tegangan barier yaitu 0,7 V. Disaat kondisi demikian tahanan dioda (Rz) kecil sekali . Sedangkan konduktansi (

) besar sekali, karena tegangan maju akan menyempitkan

depletion layer (daerah perpindahan muatan) sehingga perlawanannya menjadi kecil dan mengakibatkan adanya aliran elektron. Untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini.

11

b) Dioda zener dalam kondisi Reverse bias. Dalam kondisi reverse bias dioda zener kaki katoda selalu diberi tegangan yang lebih positif terhadap anoda.

Jika tegangan yang dikenakan mencapai nilai breakdown, pembawa minoritas lapisan pengosongan dipercepat sehingga mencapai kecepatan yang cukup tinggi untuk mengeluarkan elektron valensi dari orbit terluar. Elektron yang baru dibebaskan kemudian dapat menambah kecepatan cukup tinggi untuk membebaskan elektron valensi yang lain. Dengan cara ini kita memperoleh longsoran elektron bebas. Longsoran terjadi untuk tegangan reverse yang lebih besar dari 6V atau lebih.

Efek zener berbeda-beda bila dioda di-doping banyak, lapisan pengosongan amat sempit. Oleh karena itu medan listrik pada lapisan pengosongan amat kuat. Jika kuat medan mencapai kira-kira 300.000 V persentimeter, medan cukup kuat untuk menarik elektron keluar dari orbit valensi. Penciptaan elektron bebas dengan cara ini disebut breakdown zener.

Efek zener dominan pada tegangan breakdown kurang dari 4 V, efek longsoran dominan pada tegangan breakdown yang lebih besar dari 6 V, dan kedua efek tersebut ada antara 4 dan 6 V. Pada mulanya orang mengira bahwa efek zener merupakan satu-satunya mekanisme breakdown dalam dioda. Oleh karenanya, nama “dioda zener” sangat luas digunakan sebelum efek longsoran ditemukan. Semua dioda yang dioptimumkan bekerja pada daerah breakdown oleh karenanya tetap disebut dioda zener.

12

Didaerah reverse mulai aktif, bila tegangan dioda (negatif) sama dengan tegangan zener dioda,atau dapat dikatakan bahwa didalam daerah aktif reverse ( dan sebelum aktif (

) konduktansi besar sekali

) konduktansi kecil sekali.

c) Karakteristik Dioda zener. Jika digambarkan kurva karakteristik dioda zener dalam kondisi forward bias dan reverse bias adalah sebagai berikut.

Gambar Grafik Karakteristik Dioda Zener

13

Pada dasarnya, Dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “Breakdown Voltage” atau Tegangan Tembus Dioda Zenernya. Karakteristik ini berbeda dengan Dioda biasa yang hanya dapat menyalurkan arus listrik ke satu arah. Tegangan Tembus (Breakdown Voltage) ini disebut juga dengan Tegangan Zener. D. Dioda sebagai penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier)

Penyearah setengah gelombang (half wave rectifer) hanya menggunakan 1 buah diode sebagai komponen utama dalam menyearahkan gelombang AC. Prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang AC dari transformator. Pada saat transformator memberikan output sisi positif dari gelombang AC maka diode dalam keadaan forward bias sehingga sisi positif dari gelombang AC tersebut dilewatkan dan pada saat transformator memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka dioda dalam posisi reverse bias, sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan seperti terlihat pada gambar sinyal output penyearah setengah gelombang berikut

Gambar 8 Dioda penyearah setengah gelombang dan output gelombangnya

14

E. Dioda sebagai Penyearah Gelombang Penuh (Full wave Rectifier) Penyearah Gelombang Penuh (Full wave Rectifier) Penyearah gelombang penuh dapat dibuat dengan 2 macam yaitu, menggunakan 4 diode dan 2 diode. Untuk membuat penyearah gelombang penuh dengan 4 diode menggunakan transformator non-CT seperti terlihat pada gambar berikut :

Gambar 9. Dioda Penyearah Gelombang Penuh (Full wave Rectifier)

Prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh dengan 4 diode diatas dimulai pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi positif, maka D1, D4 pada posisi forward bias dan D2, D3 pada posisi reverse bias sehingga level tegangan sisi puncak positif tersebut akan di leawatkan melalui D1 ke D4. Kemudian pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi puncak negatif maka D2, D4 pada posisi forward bias dan D1, D2 pada posisi reverse bias sehingan level tegangan sisi negatif tersebut dialirkan melalui D2, D4. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik output berikut.

15

Gambar output diode gelombang penyearah gelomban penuh

Penyearah gelombang dengan 2 diode menggunakan tranformator dengan CT (Center Tap). Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode dapat dilihat pada gambar berikut

Gambar Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode

Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda ini dapat bekerja karena menggunakan transformator dengan CT. Transformator dengan CT seperti pada gambar diatas dapat memberikan output tegangan AC pada kedua terminal output sekunder terhadap terminal CT dengan level tegangan yang berbeda fasa 180°. Pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak positif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak negatif, pada kondisi ini D1 pada posisi forward dan D2 pada posisi

16

reverse. Sehingga sisi puncak positif dilewatkan melalui D1. Kemnudian pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak negatif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak positif, pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi forward. Sehingga sinyal puncak positif dilewatkan melalui D2. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar output penyearah gelombang penuh berikut

F. Series Clipper (Pemotong Sinyal) Rangkaian clipper (pemotong) berfungsi untuk memotong atau menghilangkan sebagian sinyal masukan yang berada di bawah atau di atas level tertentu. Contoh sederhana dari rangkaian clipper adalah penyearah setengah gelombang. Rangkaian ini memotong atau menghilangkan sebagian sinyal masukan di atas atau di bawah level nol. Rangkaian dasar dari sebuah

clipper

atau

pemotong

sinyal

dapat

menggunakan

sebuah

dioda.

Secara umum rangkaian clipper menggunakan dioda dapat digolongkan menjadi dua, yaitu: rangkaian clipper seri dan rangkaian clipper paralel. Rangkaian clipper seri berarti dioda berhubungan secara seri dengan beban, sedangkan clipper paralel berarti dioda dipasang paralel dengan beban. Sedangkan untuk masing-masing jenis tersebut dibagi menjadi clipper negatip (pemotong bagian negatip) dan clipper positip (pemotong bagian positip).

Clipper Seri Poin-poin yang perlu diperhatikan dari rangkaian clipper seri dengan dioda adalah : Dioda dan baterai sebagai rangkaian utama clipper dipasang secara seri dengan sumber sinyal. Bila output rangkaian adalah katoda dioda, maka bagian positip dari sinyal input akan dilewatkan, dan bagian negatip akan dipotong (berarti clipper negatip). Bila output rangkaian adalah anoda dioda, maka bagian negatip dari sinyal input akan dilewatkan, dan bagian positip akan dipotong (berarti clipper positip). Besarnya clipping atau pemotongan sinyal adalah tegangan batrai + tegangan dioda (0,7 untuk Si, 0,3 untuk Ge atau Vz bila menggunakan dioda zener).

17

Rangkaian Clipper Parallel Positif

G. Clamper Rangkaian clamper ad...