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).


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 :


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


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


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


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


d. Dioda zener

Gambar 7. Percobaan dioda zener


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


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?



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

Documents

Elektronika M1