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 (I d) dan tegangan antara ujung ujung dioda (V d). – ujung Gambar 6.1 (a) memperlihatkan suatu dioda yang diberi prategangan maju oleh sebuah sumber listrik atau sumber tegangan variabel melalui sebuah tahanan seri R L. 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 V d 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
Laporan Praktikum Elektronika Daya
+
Vd
_
Id
Id
Titik bakar
Imax
R
E
0
(a)
Vd Vk (b)
Gambar 6.1 Prategangan maju pada dioda. (a) Diagram
rangakaian. (b)
kurva maju.
Tegangan dioda yang kurang lebih sama besar dengan bukit (V cut). 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.
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
_
Vd
+
Id
R
E
(a)
Id -VB 0
Vd
Titik dadal
Titik bakar (b)
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.
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Id
Vd 0
(a)
Id Sebenarnya
Teoritis
Vd 0
(b)
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 (r s). 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 (r sh).
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Dari Gambar 6.1 (a) dapat dibuat persamaan sebagai berikut :
……………………………………………
(6-1)
dimana : Id
= arus dioda
Vd = tegangan dioda E
= tegangan sumber
R L = 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 I d pada E/R L ampere dan sumbu Vd pada E volt. Id
E/RL Garis beban
Q Titik kerja
Idq
Vd 0
Vdq
E
Gambar 6.4 Cara menentukan titik kerja dioda.
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
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 :
……………………………………………………..
(6-2)
dan untuk kurva – balik :
……………………………………………………
(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 (R d) yang lebih tepat maka digunakan cara grafis dari karakt eristik dioda :
……………………………..
(6-4)
atau dapat pula ditentukan secara matematis dari Gambar 6.1 (a) :
……………………………………
(6-5)
dimana : r d = tahanan – dalam dari sumber tegangan
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
6.3 Diagram Rangkaian
RL
A1
VR
Vs
Id
+
V1 E
Vd
V2
V3
_
Gambar 6.5 Diagram rangkaian percobaan untuk memperoleh kurva – maju dioda.
Id
RL
Vs
_
A1
VR
V1 E
V2
Vd
V3
+
Gambar 6.6 Diagram rangkaian percobaan untuk memperoleh kurva – balik dioda.
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
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 V 1, 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.
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
6.7 Tabel Hasil Percobaan
Tabel 6.1 Hasil pengamatan karakteristik dioda untuk dioda silicon IN 4002 Prategangan Balik
Prategangan Maju No
Vs
E
Id
Vd
Vs
E
Id
Vd
[V]
[V]
[mA]
[V]
[V]
[V]
[mA]
[V]
1
15
0
0
0
15
0
0
2
15
0,1
0
0,1
15
1
0
3
15
0,2
0
0,2
15
2
0
4
15
0,3
0
0,3
15
3
-0,01
5
15
0,4
0,07
0,4
15
4
-0,03
6
15
0,5
0,054
0,5
15
5
-0,04
7
15
1
4,08
0,6
15
6
-0,05
8
15
1,3
6,11
0,62
15
7
-0,07
9
15
1,6
9,9
0,64
15
8
-0,08
10
15
2
13,65
0,66
15
9
-0,09
11
15
3,5
28,72
0,68
15
10
-0,11
12
15
4,6
40,2
0,7
-
-
-
0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -7,9 -8,9 -9,9 -
Sumber : Hasil percobaan / praktikum
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Tabel 6.2 Hasil pengamatan karakteristik dioda untuk dioda Germanium IN 60 Prategangan Balik
Prategangan Maju No
Vs
E
Id
Vd
Vs
E
Id
Vd
[V]
[V]
[mA]
[V]
[V]
[V]
[mA]
[V]
1
15
0,1
0
0,1
15
1
0
2
15
0,2
0
0,2
15
2
0
3
15
0,3
0
0,3
15
3
-0,01
4
15
0,4
0,02
0,4
15
4
-0,03
5
15
0,5
0,23
0,5
15
5
-0,04
6
15
0,8
2,42
0,6
15
6
-0,05
7
15
2,8
20,69
0,7
15
7
-0,07
8
15
7,5
68,5
0,8
15
8,1
-0,08
9
15
9,7
89,7
0,82
15
9
-0,09
10
15
12,7
117,9
0,84
15
10
-0,11
11
-
-
-
-
15
11
-0,12
-0,94 -1,98 -2,9 -3,9 -5 -5,9 -7 -7,9 -8,9 -9,8 -10,9
Sumber : Hasil percobaan / praktikum
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
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
b) Prategangan balik Dari data no 4 pada table 6.1
̅
c) Tegangan input rata – rata dioda ( ) dan
(̅) untuk prategangan
maju
=
= 1,292 V
̅
̅
d) Tegangan input rata – rata dioda ( ) dan
(̅) untuk prategangan
balik.
̅
= =
= 5V
̅
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
2. Untuk dioda Germanium IN 60, maka besar resistansi – resistansi dc dioda adalah : a. Prategangan maju Dari data nomor 4 pada tabel 6.2
b. Prategangan balik Dari data nomor 3 pada tabel 6.2
̅
c. Tegangan input rata – rata dioda ( ) dan
(̅) untuk prategangan
maju.
̅
=
=
= 3,5 V
̅ ̅
d. Tegangan input rata – rata dioda ( ) dan
(̅) untuk prategangan
balik.
̅
= =
= 6,01 V
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
̅
6.9 Tabel Hasil Analisa Data Tabel 6.3 Hasil analisa data karakteristik dioda untuk Silikon IN 4002 Prategangan Balik
Prategangan Maju No Id [mA]
Vd [V]
R d [k]
Id [mA]
Vd [V]
R d [k]
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
-
-
-
Sumber : Hasil percobaan / praktikum
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Tabel 6.4 Hasil analisa data karakteristik dioda untuk Germanium IN 60
Prategangan maju
Prategangan balik
No Id [mA]
Vd [V]
R d [k ]
Id [mA]
Vd [V]
R d [k ]
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
Sumber : Hasil percobaan / praktikum
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
6.10 Grafik
50
Id[mA]
40
30
20
10
Vd[V]
0 -12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
-10
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 (V k ), maka pertambahan arus besar. Sedangkan pada prategangan balik arusnya hampir konstan (hampir mendekati nol) meskipun tegangannya dinaikkan terus sampai mencapai tegangan 10 V.
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Id[mA] 140
120
100
80
60
40
20
0 -12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
Vd[V]
-20
Gambar 6.8 Karakteristik Dioda Germanium IN 60
DIODA GERMANIUM IN 60
Sama halnya dioda silikon IN 4002, pada grafik dioda V d [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 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 V k = 0,6 V. Sedangkan dioda germanium IN 60 mempunyai V k = 0,7 V.
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
Laporan Praktikum Elektronika Daya
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).
Pengujian Karakteristik Dioda
342 10 050
