karakteristik dioda

Laporan Praktikum Elektronika Daya

PERCOBAAN VI

PENGUJIAN KARAKTERISTIK DIODA

6.1 Tujuan Percobaan

Setelah melaksanakan praktikum, diharapkan mahasiswa dapat :

Membuat rangkaian prategangan maju dan prategangan balik pada

suatu dioda.

Menggambarkan karakteristik dioda.

Menentukan titik kerja dioda untuk suatu kondisi yang tertentu.

Menentukan resistansi dc dioda pada prategangan maju maupun

prategangan balik.

6.2 Teori Dasar

Kurva atau karakteristik dioda adalah karakteristik yang

menggambarkan hubungan antara arus dioda (Id) dan tegangan antara ujung

– ujung dioda (Vd).

Gambar 6.1 (a) memperlihatkan suatu dioda yang diberi prategangan

maju oleh sebuah sumber listrik atau sumber tegangan variabel melalui

sebuah tahanan seri RL. Kurva yang diperoleh dari hasil pemberian

prategangan maju pada dioda disebut kurva maju. Bila besar tegangan

sumber (E) masih sama dengan nol maka tidak ada arus yang mengalir. Jika

tegangan dinaikkan, maka arus mulai mengalir. Jika Vd mendekati bukit

potensial maka arus dioda mulai bertambah dengan cepat. Artinya, jika

sumber tegangan yang diterapkan berhasil mengatasi bukit potensial dalam

dioda, arus maju bertambah besar dengan cepat.

Pengujian Karakteristik Dioda 342 10 050


Gambar 6.1 Prategangan maju pada dioda. (a) Diagram rangakaian. (b)

kurva maju.

Tegangan dioda yang kurang lebih sama besar dengan bukit (Vcut).

Tegangan lutut merupakan tegangan yang memisahkan daerah arus – maju

kecil dari arus – maju besar. Titik bakar pada kurva adalah titik dimana arus

yang mengalir dalam dioda melebihi arus maksimum yang diizinkan.

Rangkaian dioda yang diberi prategangan balik dapat dilihat pada

Gambar 6.2 (a). Kurva yang diperoleh dalam percobaan prategangan balik

ini disebut kurva – balik. Jika besar tegangan sumber masih sama dengan

nol, maka tidak ada arus balik yang mengalir. Jika tegangan balik dioda

mulai dinaikkan, maka mengalirlah arus balik yang sangat kecil. Ada suatu

batas tegangan balik tadi dimana arus balik masih sangat kecil, namun jika

batas tegangan ini dilewati, mengalirlah arus balik yang besar.



Gambar 5.2 Prategangan balik pada dioda. (a) Diagram rangakaian. (b)

Kurva maju.

Batas tegangan yang memisahkan antara daerah arus – balik kecil dan daerah

arus – balik besar disebut tegangan dadal atau breakdown voltage (VB), atau

PIV (peak inverse voltage) yang artinya tegangan balik puncak/maksimum.



Gambar 6.3 Karakteristik dioda. (a) Ideal/teoritis. (b) Sebenarnya/aktual

(dangan garis putus – putus) .

Karakteristik dioda yang aktual/sebenarnya dinyantakan dengan garis

putus – putus pada Gambar 6.3 (b). Pada tegangan maju, karakteristik dioda

aktual lebih landai dari karakteristik ideal sebab adanya pengaruh hambatan

yang disebabkan oleh kebocoran arus melalui konduktor dioda. Hambatan ini

dianggap sebagai hambatan seri dioda (rs). Pada keadaan prategangan balik,

karakteristik dioda aktual labih curam dari karakteristik ideal/teoritis

dikarenakan hambatan oleh kebocoran arus melalui permukaan dioda.

Hambatan ini dianggap sebagai tahanan paralel /shunt dioda (rsh).



Dari Gambar 6.1 (a) dapat dibuat persamaan sebagai berikut :

I d=−V d

RL

+ ERL

…………………………………………… (6-1)

dimana :

Id = arus dioda

Vd = tegangan dioda

E = tegangan sumber

RL = tahanan luar

Persamaan (6-1) di atas dikenal sebagai garis beban yaitu suatu garis lurus

yang menyatakan arus dioda sebagai fungsi dari tegangan dioda. Jika kurva

dioda telah diketahui maka dapat ditentukan titik – kerja dioda (titik Q) yaitu

titik potong antara kurva dioda dan garis bebannya. Persamaan (6-1)

menyatakan suatu garis lurus yang memotong sumbu Id pada E/RL ampere dan

sumbu Vd pada E volt.

Gambar 6.4 Cara menentukan titik kerja dioda.



Berdasarkan pemberian prategangan pada dioda, dikenal dua macam

tahanan dc dioda yaitu tahanan – maju yang dapat diperoleh dari kurva – maju,

dan tahanan - balik yang dapat diperoleh dari kurva – balik.

Untuk kurva – maju :

RF=V F

I F …………………………………………………….. (6-2)

dan untuk kurva – balik :

Rr=V r

Ir …………………………………………………… (6-3)

Dari kurva dioda terlihat bahwa tahanan – maju akan berkurang bila arus –

maju bertambah besar, dan tahanan – balik akan berkurang jika tegangan balik

mendekati tegangan dadal. Untuk mendapatkan nilai tahanan dioda (Rd) yang

lebih tepat maka digunakan cara grafis dari karakteristik dioda :

Rd=Selisih tegangan

Selisiharus=

∆ V d

∆ I d …………………………….. (6-4)

atau dapat pula ditentukan secara matematis dari Gambar 6.1 (a) :

Rd=EI d

−(r d+RL) …………………………………… (6-5)

dimana :

rd = tahanan – dalam dari sumber tegangan



6.3 Diagram Rangkaian

Gambar 6.5 Diagram rangkaian percobaan untuk memperoleh kurva –maju

dioda.

Gambar 6.6 Diagram rangkaian percobaan untuk memperoleh kurva – balik

dioda.



6.4 Alat dan Bahan

Catu tegangan dc variabel (power supply) 1 buah

Multimeter 1 buah

Amperemeter 1 buah

Voltmeter 3 buah

Dioda germanium IN 60 1 buah

Dioda silikon IN 4002 1 buah

Resistor 1 buah

Tahanan Geser 1 buah

Kabel secukupnya

6.5 Prosedur Percobaan

Membuat rangkaian seperti pada Gambar 6.5 untuk memperoleh kurva

maju dioda silikon. Memasang dioda secara benar dengan terlebih

dahulu menguji atau memperlihatkan terminalnya.

Menaikkan tagangan output power supply pada suatu harga yang

tertentu, kemudian aturlah potensiometer. Pada setiap pengaturan

potensiometer, mencatat besar tegangan sumber, tegangan input dioda,

tegangan dioda, dan arus dioda. [Melihat penunjukan V1, V2, V3, dan

A1]. Memasukkan data ke dalam tabel yang telah disediakan.

Membuat rangkaian seperti pada Gambar 6.6 , kemudian mengulangi

langkah no. 2 diatas untuk memperoleh kurva balik dioda silikon IN

4002.

Mengulangi langkah no. 1 sampai no. 3 diatas untuk dioda jenis

Germanium IN 60 .

Meminimumkan kembali tegangan output power supply.

Meng-offkan sumber dan percobaan selesai.



6.7 Tabel Hasil Percobaan

Tabel 6.1 Hasil pengamatan karakteristik dioda untuk dioda silicon IN 4002

No

Prategangan Maju Prategangan Balik

Vs

[V]

E

[V]

Id

[mA]

Vd

[V]

Vs

[V]

E

[V]

Id

[mA]

Vd

[V]

1 15 0 0 0 15 0 0 0

2 15 0,1 0 0,1 15 1 0 -1

3 15 0,2 0 0,2 15 2 0 -2

4 15 0,3 0 0,3 15 3 -0,01 -3

5 15 0,4 0,07 0,4 15 4 -0,03 -4

6 15 0,5 0,054 0,5 15 5 -0,04 -5

7 15 1 4,08 0,6 15 6 -0,05 -6

8 15 1,3 6,11 0,62 15 7 -0,07 -7

9 15 1,6 9,9 0,64 15 8 -0,08 -7,9

10 15 2 13,65 0,66 15 9 -0,09 -8,9

11 15 3,5 28,72 0,68 15 10 -0,11 -9,9

12 15 4,6 40,2 0,7 - - - -

Sumber : Hasil percobaan / praktikum



Tabel 6.2 Hasil pengamatan karakteristik dioda untuk dioda Germanium IN 60

No


Vs

[V]

E

[V]

Id

[mA]

Vd

[V]

Vs

[V]

E

[V]

Id

[mA]

Vd

[V]

1 15 0,1 0 0,1 15 1 0 -0,94

2 15 0,2 0 0,2 15 2 0 -1,98

3 15 0,3 0 0,3 15 3 -0,01 -2,9

4 15 0,4 0,02 0,4 15 4 -0,03 -3,9

5 15 0,5 0,23 0,5 15 5 -0,04 -5

6 15 0,8 2,42 0,6 15 6 -0,05 -5,9

7 15 2,8 20,69 0,7 15 7 -0,07 -7

8 15 7,5 68,5 0,8 15 8,1 -0,08 -7,9

9 15 9,7 89,7 0,82 15 9 -0,09 -8,9

10 15 12,7 117,9 0,84 15 10 -0,11 -9,8

11 - - - - 15 11 -0,12 -10,9




6.8 Analisa Hasil Percobaan

1. Untuk dioda Silikon IN 4002, maka besar resistansi – resistansi dc dioda

adalah :

a) Prategangan maju

Dari data no 5 pada table 6.1

Rd=V d

I d

= 0,40,07 x10−3 =5714,28 Ω=5,71 k Ω

b) Prategangan balik

Dari data no 4 pada table 6.1

Rd=V d

I d

= 30,01 x 10−3 =300000 Ω=300 k Ω

c) Tegangan input rata – rata dioda (E) dan ( ERL

) untuk prategangan

maju

E=E1+E2+E3+E4+E5+ E6+E7+E8+ E9+E10+E11+E12

12

= 0+0,1+0,2+0,3+0,4+0,5+1+1,3+1,6+2+3,5+4,6

12

= 1,292 V

ERL

=1,29275

=0,0172 A=17,2mA

d) Tegangan input rata – rata dioda (E) dan ( ERL

) untuk prategangan

balik.

E = E1+E2+E3+E4+E5+E6+E7+ E8+E9+E10+E11

11

= 0+1+2+3+4+5+6+7+8+9+10

11 = 5 V

ERL

= 575

=0,0667 A=66,7 mA



2. Untuk dioda Germanium IN 60, maka besar resistansi – resistansi dc

dioda adalah :

a. Prategangan maju

Dari data nomor 4 pada tabel 6.2

Rd=V d

I d

= 0,40,02 x 10−3 =20000 Ω=20 k Ω

b. Prategangan balik

Dari data nomor 3 pada tabel 6.2

Rd=V d

I d

= 2,90,01 x 10−3 =290000 Ω=290 k Ω

c. Tegangan input rata – rata dioda (E) dan ( ERL

) untuk prategangan

maju.

E = E1+E2+E3+E4+E5+E6+E7+ E8+E9+E10

10

= 0,1+0,2+0,3+0,4+0,5+0,8+2,8+7,5+9,7+12,7

10

= 3,5 V

ERL

=3,575

=0,0467 A=46,7 mA

d. Tegangan input rata – rata dioda (E) dan ( ERL

) untuk prategangan

balik.

E = E1+E2+E3+E4+E5+E6+E7+ E8+E9+E10+E11

11



= 1+2+3+4+5+6+7+8,1+9+10+11

11

= 6,01 V

ERL

=6,0175

=0,0801 A=80,1 mA

6.9 Tabel Hasil Analisa Data

Tabel 6.3 Hasil analisa data karakteristik dioda untuk Silikon IN 4002

No


Id [mA] Vd [V] Rd [kΩ] Id [mA] Vd [V] Rd [kΩ]

1. 0 0 ∞ 0 0 ∞

2. 0 0,1 ∞ 0 1 ∞

3. 0 0,2 ∞ 0 2 ∞

4. 0 0,3 ∞ -0,01 3 300

5. 0,07 0,4 5,71 -0,03 4 133,3

6. 0,54 0,5 9,25 -0,04 5 125

7. 4,08 0,6 0,14 -0,05 6 120

8. 6,11 0,62 0,10 -0,07 7 100

9. 9,9 0,64 0,06 -0,08 7,9 98,75

10. 13,65 0,66 0,04 -0,09 8,9 98,80

11. 28,72 0,68 0,02 -0,11 9,9 90

12. 40,2 0,7 0,017 - - -




No

Prategangan maju Prategangan balik

Id [mA] Vd [V] Rd [kΩ] Id [mA] Vd [V] Rd [kΩ]

1 0 0,1 ∞ 0 -0,94 ∞

2 0 0,2 ∞ 0 -1,98 ∞

3 0 0,3 ∞ -0,01 -2,9 290

4 0,02 0,4 20 -0,03 -3,9 130

5 0,23 0,5 2,17 -0,04 -5 125

6 2,42 0,6 2,47 -0,05 -5,9 118

7 20,69 0,7 0,33 -0,07 -7 100

8 68,5 0,8 0,11 -0,08 -7,9 98,75

9 89,7 0,82 0,9 -0,09 -8,9 98,88

10 117,9 0,84 0,7 -0,11 -9,8 89,09

11. - - - -0,12 -10,9 90,83

Tabel 6.4 Hasil analisa data karakteristik dioda untuk Germanium IN 60




6.10 Grafik

Gambar 6.7 Karakteristik Dioda Silikon IN 4002

DIODA SILIKON IN 4002

Pada grafik terlihat bahwa dioda silikon IN 4002 pada prategangan maju

pertambahan arus kecil sampai tegangan dioda (Vd) mencapai tegangan lututnya

(Vk) sekitar 0,6 V. Setelah melalui tegangan lutut (Vk), maka pertambahan arus

besar. Sedangkan pada prategangan balik arusnya hampir konstan (hampir

mendekati nol) meskipun tegangannya dinaikkan terus sampai mencapai tegangan

10 V.


-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2

-10

0

10

20

30

40

50

Vd[V]

Id[mA]


Gambar 6.8 Karakteristik Dioda Germanium IN 60

DIODA GERMANIUM IN 60

Sama halnya dioda silikon IN 4002, pada grafik dioda Vd [V] germanium IN

60 terlihat bahwa pada prategangan maju pertambahan arus kecil sampai tegangan

dioda (Vd) mencapai tegangan lututnya (Vk) sekitar 0,7 V. Setelah melalui

tegangan lutut (Vk), maka pertambahan arus besar. Sedangkan pada prategangan

balik arusnya hampir konstan (hampir mendekati nol) meskipun tegangannya

dinaikkan terus sampai mencapai tegangan 10 V.

6.11 Kesimpulan


-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2-20

0

20

40

60

80

100

120

140

Vd[V]

Id[mA]


Setelah melaksanakan praktikum ini maka kami dapat menyimpulkan

sebagai berikut :

o Pada rangkaian prategangan maju arus dilewatkan. Sedangkan pada

rangkaian prategangan balik arus tidak dilewatkan (mendekati nol).

o Pada prategangan maju dioda silikon IN 4002 mempunyai Vk = 0,6 V.

Sedangkan dioda germanium IN 60 mempunyai Vk = 0,7 V.

o Variabel tegangan dan arus yang dialami kedua dioda tersebut bergantung

pula pada jenis karakteristik bahan dioda tersebut (Silikon IN 4002 dan

Germanium IN 60).


Documents

karakteristik dioda