View
217
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
1/39
Karakteristik dan Rangkaian
DiodaRudi Susanto
1
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
2/39
Pengantar tentang Dioda
• Resistor merupakan sebuah piranti linier karena arusberbanding terhadap tegangan. Dalam bentuk grafik,grafik arus terhadap tegangan merupakan garis lurus.
• Berbeda dengan resistor, dioda merupakan piranti non-linier karena grafik arus terhadap tegangan bukanberupa garis lurus.
• Saat tegangan dioda lebih kecil dari teganganpenghalang ( potential barier ) maka arus di dalam diodakecil. Tetapi ketika tegangan dioda melebihi teganganpenghalang maka arus dioda akan naik dengan cepat.
2
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
3/39
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
4/39
Operasi Dasar Dioda
Dioda menghantarkan arus searah dengan arah yangsama dengan simbol
Namun jika arahnya berlawanan, maka dioda akan
berperilaku seperti open circuit4
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
5/39
Karakteristik dioda ideal – Area konduksi
•
Pada area konduksi, idealnya: – Tegangan pada dioda adalah 0 V.
– Arus yang melalui dioda adalah disesuaikan dengan rangkaian.
– Tahanan maju (RF) didefinisikan sebagai RF = VF/IF.
– Dioda berperilaku seperti short circuit.
Lihat garis vertikal!
5
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
6/39
Karakteristik dioda ideal – Area non-konduksi
•
Pada area non-konduksi, idealnya: – Semua tegangan dapat melalui dioda.
– Arus yang melalui dioda adalah 0A.
– Tahanan mundur (RR) didefinisikan sebagai RR = VR/IR.
– Dioda berperilaku seperti open circuit.
Lihat garis horizontal!
6
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
7/39
Karakteristik dioda
7
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
8/39
Material Semikonduktor
• Bahan yang digunakan dalam pembuatan
divais semikonduktor.
– Silikon (Si)
– Germanium (Ge)
8
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
9/39
Enegy level
9
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
10/39
Doping
• Karakteristik dari Silikon dan Germanium
diperbaiki dengan menambahkan material
lainnya melalui proses yang dinamakan
doping.
• Terdapat dua tipe material
tambahan, yaitu:
– n-type
– p-type
10
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
11/39
Efek Doping
11
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
12/39
Perbandingan n-type dan p-type
• Material n-type membuat atom Silikon (atauGermanium) menjadi lebih bermuatan negatif.
• Sebaliknya, material p-type membuatnya lebihbermuatan positif.
• Menggabungkan n-type dan p-type akanmenghasilkan p-n junction.
12
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
13/39
pn Junction
• Dioda tanpa Bias (The Unbiased dioda)
– Sisi p mempunyai banyak hole dan sisi n banyakelektron pita konduksi.
– Tidak ada tegangan luar disebut dioda tanpa bias.
13
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
14/39
Lapisan pengosongan (The depletion layer)
• Elektron pada sisi n berdifusi ke segala arah.
•Beberapa berdifusi melewati junction.
• Elektron yg masuk ke daerah p, merupakanpembawa minoritas.
• Elektron akan jatuh ke dalam hole, holelenyap dn elektron pita konduksi menjadielektron valensi.
• Elektron yg berdifusi melalui junctionmenciptakan sepasang ion.
• Pasangan ion positif dan negatif disebutdipole.
• Medan antara ion ekivalen dgn perbedaan
potensial. Disebut potensial barier.• Pembentukan sejumlah dipole
mengakibatkan daerah dekat junctiondikosongkan dari muatan yg bergerak.
• Daerah kosong muatan disebut lapisan
pengosongan (depletion layer). 14
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
15/39
Potensial Barier
•
Tiap dipole mempunyai medan listrik.• Anak panah menunjukkan arah gaya
pada muatan positif.
• Kekuatan medan bertambah dengan berpindahnya tiap elektron.
• Beberapa pembawa minoritas bergesarmelewati junction. Mengurangi medan ygmenerimanya.
• Beberapa pembawa mayoritas berdifusimelewati junction dan mengembalikanmedan pada harga semula.
• Potensial barier :• 0,3 V utk dioda germanium
• 0,7 V utk dioda silikon
15
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
16/39
Jenis Dioda
16
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
17/39
Model Dioda
• Model adalah representasi dari suatu
komponen atau rangkaian yang memiliki satu
atau lebih Sifat atau karakteristik.
• Tiga model dioda :
1. Model Dioda Ideal
2. Model dioda Praktek
3. Model dioda Lengkap
17
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
18/39
1. MODEL dioda IDEAL
• Model dioda ideal menggambarkan dioda sebagai saklar
sederhana yang dapat tertutup ( Conducting ) ketika dibias
forward maupun terbuka ( nonconducting ) ketika dibias
reverse. Model ini hanya digunakan untuk menentukan tahap
awal troubleshooting (proses mencari kesalahan dalamperangkat elektronik).
Kondisi Karakteristik
OPEN *Infinite Resistansi Sehingga Arus nol
*Tegangan penuh pada kaki dioda
CLOSED *Resistansi nol Shg Arus Max
*Tegangan nol pada kaki dioda
18
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
19/39
• Berdasarkan karakteristik sebuah saklar, maka dapat
diperoleh :1. Ketika dibias reverse ( Open Switch )
– dioda memilki resistansi tak terbatas ( maksimum )
– dioda tidak dialiri arus
– Sumber Tegangan akan jatuh semua pada terminal dioda
2.Ketika dibias forward ( Closed Switch )
– dioda memilki resistansi nol ( minimum )
– dioda dialiri arus
– Tidak ada Sumber Tegangan jatuh pada terminal dioda
CONT.
19
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
20/39
2. MODEL DIODA PRAKTEK
• Dalam model dioda ideal banyak karakteristrik-karakteristik dioda yang diabaikan. Contohnya :Tegangan maju. Tegangan maju biasanyadiperhatikan dalam analisis matematika dari
rangkaian dioda. Pada aplikasi rangkaian yangdigunakan diasumsikan dioda yang dipergunakandioda silikon kalau ingin mengganti dengan diodagermaniun maka tegangan maju tinggal diubah
dari 0.7V menjadi 0.3V
20
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
21/39
3. MODEL dioda LENGKAP
• Merupakan model yang paling akurat.
• Menggambarkan karakteristik-karakteristik
operasional dioda.
• 2 faktor yang menyebabkan model ini menjadi
semakin akurat adalah Resistansi Bulk.
21
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
22/39
Kurva Karakteristik
Untuk masing-masing Model dioda
IF
V F
IR
V R
IF
V F
IR
V R V K =0.7V
IF
V F
IR
V R V K =0.7V
R B= ΔV / ΔI
Model dioda
IDEAL
Model dioda
PRAKTEK
Model dioda
LENGKAP
22
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
23/39
M e m b a c a D
a t a s h e e t
23
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
24/39
24
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
25/39
25
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
26/39
26
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
27/39
27
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
28/39
Membaca Datasheet Dioda 1N4001
• Seperti terlihat dalam Gambar, beberapa informasiberguna tentang dioda:
Tegangan patah sebesar: 50V (Maximum repetitive
peak reverse voltage). Rata-rata arus bias maju: 1A (Average rectified forwardcurrent).
Tegangan maksimum pada kondisi bias maju 1A adalah1,1V (Maximum instateneous forward voltage).
Arus bias mundur maksimum: 5 A – 50 A (MaximumDC reverse currnet)
28
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
29/39
Menentukan Garis Beban
Garis beban adalah sebuah perangkat yang dapatdigunakan untuk menghitung nilai arus dantegangan dioda dengan tepat.
Perhatikan rangkaian berikut, dan kita akanmenggambar garis beban dari rangkaian tersebut:
29
D1
Rs
100 Ohm
Vs
2 V
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
30/39
Persamaan Garis Beban
30
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
31/39
Persamaan Garis Beban
31
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
32/39
Persamaan Garis Beban
32
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
33/39
Persamaan Garis Beban
33
10 mA
20 mA
30 mA
12,5 mA
1V0,75v 2V
Saturation
Diode
Curve
Cutoff
Q (operating point)
ID
VD
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
34/39
Titik Q
Saat garis beban digabungkan dengan kurva diode,terdapat titik potong antara garis beban dan kurva dioda,yang dikenal sebagai titik Q. Q adalah singkatan dari“quiescent” yang berarti istirahat.
Titik Q memerupakan penyelesaian simultan antara kurvadioda dan garis beban. Titik ini merupakan satu-satunyatitik pada grafik yang berlaku untuk dioda dan rangkaian.
Dengan membaca koordinat titik Q, didapatkan titikoperasi (operating point ) pada arus sebesar 12,5 mA danpada tegangan dioda 0,75 V.
34
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
35/39
Percobaan 1 | Electronics Workbench (EWB)
1. Membuktikan Grafik V-I pada dioda silikon. Langkah-langkah percobaan
a. Buat rangkaian seperti pada gambar dibawah ini
b. Atur tegangan pada catu daya (Vs) pada nilai 0.001 V
c. Catat tegangan (Vd) dan arus (Id) pada dioda
d. Naikan Vs sampai dengan mencapai nilai 10 Ve. Buat grafik hubungan antara tegangan (Vd) dengan arus (Id)
35
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
36/39
Percobaan 2| Electronics Workbench (EWB)
Dengan menggunakan langkah percobaan yang
sama, lakukan pengukuran pada gambar di atas .
36
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
37/39
Percobaan 3| Electronics Workbench (EWB)
• Komponen yang digunakan dalam rangkaian penyearah yaitu Trafoatau Function Generator sebagai V in, Multimeter, Kapasitor,Resistor dan Osiloskop.
• Rangkailah gambar 1 pada EWB dengan V in adalah sumbertegangan bolak-balik (AC) dan V out disambung dengan osiloskop.
•Setelah merangkai gambar 1, kemudian lihat bentuk tegangan V indengan menggunakan osiloskop.
• Lihat bentuk tegangan pada V out dengan menggunakan osiloskopdan bandingkan dengan tegangan V in.
37
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
38/39
Percobaan 4| Electronics Workbench
(EWB)
• Langkah-langkah sama pada gambar 1.
38
8/19/2019 4-karakteristik-dioda.pdf
39/39
Tugas!
• Buatlah laporan terkait Percobaan 1 dan 2,
Yang berisi : data hasil percobaan, grafik hasil
percobaan, analisis hasil percobaan
• Lakukan percobaan 3 dan 4 dan analis hasil
percobaan 3 dan 4
39
Recommended