DIODA
A. Tujua ujuan n Pero Peroba baan an 1. Mengetahui Mengetahui karakteris karakteristik tik diode penyearah penyearah dan dan Zener Zener 2. Mengetahui Mengetahui beberapa beberapa aplikasi aplikasi diode penyearah penyearah dan dan Zener Zener
B. Dasa Dasarr Teo Teori ri ata ata dioda adal adalah ah sing singka kata tan n dari dari kata kata!k !kat ataa di "dua# dan dan oda "elektroda#. "elektroda#. Dioda $erupakan suatu piranti dua elektroda dengan arah arus yang tertentu. Anoda
Anoda
%a$bar!1& "a#. Dioda Penyearah "b#. Dioda Zener Katoda
Katoda
(a)
(b)
etika dio dioda disa$bungkan sebagai$ana pada %a$bar A disa$ping' di$ana kaki anodanya disa$bungkan ke kutub positi( dan katodanya disa$bungkan ke kutub negati( baterai' kita $engatakan bah)a dioda diberikan bias $aju atau forward bias. bias. etika sebuah dioda disa$bungkan dengan polaritas yang terbalik seperti pada %a$b %a$bar ar B' di$a di$ana na kaki kaki katod katodany anyaa disa disa$b $bung ungka kan n ke kutub kutub posi positi ti(( dan kaki kaki anoda anodanya nya disa$bungkan ke kutub negati(' kita $engatakan bah)a dioda diberikan bias $undur atau reverse bias. Forward bias &
pe$berian tegangan gan luar uar kepada dio dioda den dengan *ara $e$buat uat pot potensial anoda lebih positif lebih positif dibandingkan dibandingkan dengan katoda.
Reverse bias
pe$berian tegangan luar kepada dioda dengan *ara $e$buat potensial anoda lebih negatif dibandingkan dibandingkan dengan katoda.
&
ur+a karakteristik dioda pada kondisi forward kondisi forward bias dan pada kondisi reverse bias diperlihatkan bias diperlihatkan pada %a$bar!2"a#. Dala$ hal ini , $enyatakan beda potensial antara anoda dan katoda' sedangkan I $enyatakan arus yang $engalir dari anoda $enuju katoda.
I
I
Kemiringan 1/R
f
Forward bias
-V 0
V
z
0 V
V
Reverse bias Kemiringan 1/R
z
-ntuk $e$per$udah analisis terhadap rangkaian dioda dapat digunakan pendekatan se*ara linier "%a$bar!2"b##. Pada kondisi forward bias dioda $e$iliki tegangan potong $asuk "cut-in# sebesar , dengan ke$iringan garis 1/ (. Pada kondisi reverse bias dioda $e$iliki tegangan breakdown sebesar 0, dengan ke$iringan garis 1 / . "a#
"b#
Gambar-2. Kurva karakteristik dioda : (a) real (b) pendekatan Dioda Penyearah : Dioda penyearah diharapkan bersi(at sebagai konduktor apabila $endapatkan (or)ard bias' dan bersi(at sebagai isolator apabila $endapatkan re+erse bias. Oleh karena itu dioda penyearah tidak pernah dengan sengaja dioperasikan dala$ daerah breakdo)n. Dioda Zener : Berbeda halnya dengan dioda penyearah' dioda ener justru diopti$asikan untuk operasi breakdo)n. Dengan kata lain' daerah operasi nor$al dari dioda ener $e$ang terletak dala$ daerah breakdo)n. Tegangan breakdo)n pada dioda ener disebut juga tegangan ener ",#.
C. Rangkaian Percobaan : A. 1. 2. 3.
Penguian dioda dengan menggunakan multimeter. A$ati ga$barkan bentuk dioda yang akan anda uji. Operasikan $ulti$eter sebagai oh$$eter. Pasangkan kutub positi( oh$$eter pada kaki dioda yang ada tanda pitanya' kutub negati( oh$$eter pada kaki dioda lainnya. A$ati penunjukan oh$$eter. 4. Pasangkan kutub negati( oh$$eter pada kaki dioda yang ada tanda pitanya' kutup positi( oh$$eter pada kaki dioda lainnya. A$ati penunjukan oh$$eter. 5. Berdasarkan hasil penga$atan pada langkah "3# dan "4#' apakah kesi$pulan anda 6 Bagian kaki dioda yang ada tanda pitanya $enunjukkan anoda atau katoda 6 7elaskan alasan saudara.
!. "enentukan # dioda. 1. Buat rangkaian seperti yang ditunjukkan pada %a$bar!3. 8atat no$or seri dioda. 2. %unakan +olt$eter dan a$per$eter untuk $engukur ,D dan ID apabila ,s 9 :,; :'1,; :'2,; :'3,; :'4,; :'5,; :'<,; :'=,; :'>,; :'?,; 1,; 1'2,; 1'5,; 2,; 3,; 4,; <,; >,; 1:,. 3. %a$barkan kur+a hubungan antara ID terhadap ,D. Berdasarkan kur+a tersebut tentukan ,
1k
Vs
+ VD _
Gambar-3
C. "enentukan #$ dioda $ener. 1. Buat rangkaian seperti yang ditunjukkan pada %a$bar!4. 8atat no$or seri dioda ener. 2. %unakan +olt$eter dan a$per$eter untuk $engukur ,D dan ID apabila ,s 9 :,; 1,; 2,; 2'5,; 3,; 3'5,; 4,; 4'5,; 5,; 5'5,; <,; <'5,; =,; ='5,; >,; >'5,; ?,; ?'5,; 1:,. 3. %a$barkan kur+a hubungan antara ID terhadap ,D. Berdasarkan kur+a tersebut tentukan ,
1k
Vs
ID
+ V _D
Gambar-4
%. Pen&eara' setenga' gelombang pen&eara' gelombang penu'. 1. Buat rangkaian seperti yang ditunjukkan pada %a$bar!5. %unakan su$ber tegangan sinusoida 1: , peak 5: @ dan resistor 1: k . 2. A$ati bentuk gelo$bang tegangan output + dengan $enggunakan osiloskop. V %a$barkan bentuk gelo$bangnya dan *atat _ o a$plitudonya. %a$bar!5
ID
+ V _ o
%a$bar!<
3. Bandingkan a$plitudo tegangan output dengan a$plitudo tegangan input. a$akah 6 7elaskan ja)aban saudara 4. -langi langkah 1' 2' 3 untuk rangkaian %a$bar!<.
. Pen&eara' dengan *ilter kapasitor. 1. Buat rangkaian seperti yang ditunjukkan pada %a$bar!=. %unakan su$ber tegangan sinusoida 1: , peak 5: @' resistor 1: k ' dan kapasitor 1: C. 2. A$ati bentuk gelo$bang tegangan output dengan $enggunakan osiloskop. %a$barkan bentuk gelo$bangnya dan *atat tegangan pun*aknya. 3. -langi langkah "1# "2# untuk kapasitor 1:: C. 4. Bandingkan hasil per*obaan D4 dengan 2 dan 3. Apa (ungsi kapasitor dala$ rangkaian %a$bar!= tersebut 6 7elaskan ja)aban saudara.
+ Vo _
Gambar-7
+. Regulasi tegangan. 1. Buat rangkaian seperti yang ditunjukkan pada %a$bar!>. %unakan su$ber tegangan sinusoida 1: , peak 5: @' resistor 5 k ' dan kapasitor 1:: C. "%unakan dioda ener pada per*obaan + 8# Vo 2. A$ati bentuk gelo$bang tegangan _ output dengan $enggunakan osiloskop. Gambar-8 %a$barkan bentuk gelo$bangnya dan *atat tegangan pun*aknya. 3. -langi langkah "1# dan "2# untuk su$ber tegangan sinusoida 15 , peak 5: @. 4. Bandingkan hasil per*obaan 3 dengan C2 dan C3. Apa (ungsi dioda ener dala$ rangkaian tersebut6 7elaskan ja)aban saudara.
G. %etektor puncak ke puncak (peak-to-peak detector) 1. Buat rangkaian seperti yang ditunjukkan pada %a$bar!?. %unakan su$ber tegangan sinusoida 5 , peak 5: @' resistor 1:: k ' dan kapasitor 1:: + + C. V1 Vo 2. A$ati bentuk gelo$bang ,1 dengan _ _ $enggunakan osiloskop. %a$barkan bentuk gelo$bangnya dan *atat Gambar-9 tegangan $aksi$u$ dan $ini$u$nya. 3. A$ati bentuk gelo$bang ,: dengan $enggunakan osiloskop. %a$barkan bentuk gelo$bangnya dan *atat tegangan pun*aknya. 4. -kur tegangan output dengan $enggunakan +olt$eter D8. 5. Apabila dioda yang digunakan dala$ %a$bar!? berupa dioda ideal' berapakah tegangan outputnya 6 <. 7elaskan prinsip kerja detektor pun*ak ke pun*ak.
,. Penggunting 1. Buat rangkaian seperti yang ditunjukkan pada %a$bar!1:"a#. %unakan supply tegangan sinusoida 5 , peak 5: @. 2. A$ati bentuk gelo$bang ,: dengan $enggunakan osiloskop. %a$barkan bentuk gelo$bangnya dan *atat batas tegangan $aksi$u$ dan $ini$u$nya. 3. -langi langkah "1# dan "2# untuk supply tegangan sinusoida 1: , peak 5: @. 4. -langi langkah "1# sd "3# untuk %a$bar!1:"b# dan %a$bar!1:"*#.
5. 7elaskan prinsip kerja penggunting dua tingkat. %a$bar gra(ik hubungan antara tegangan input dan tegangan output rangkaian %a$bar!1:"a#' 1:"b#' dan 1:"*# tersebut.
+
+
+
Vo
Vo
Vo
_
_
_
"a# Penggunting positi(
"b# Penggunting negati(
"*# Penggunting dua tingkat
%a$bar!1:
. Penggunting nol 1. Buat rangkaian seperti yang ditunjukkan pada %a$bar!11. %unakan supply tegangan sinusoida 5 , peak 5: @. 2. A$ati bentuk gelo$bang ,: dengan $enggunakan osiloskop. %a$barkan bentuk gelo$bangnya dan *atat batas tegangan $aksi$u$ dan $ini$u$nya. 3. -langi langkah "1# dan "2# untuk supply tegangan sinusoida 1: , peak 5: @. 4. 7elaskan prinsip kerja penggunting nol.
. Penepit %C 1. Buat rangkaian seperti yang ditunjukkan pada %a$bar!12"a#. %unakan supply tegangan sinusoida 5 , peak 5: @. 2. A$ati bentuk gelo$bang ,: dengan $enggunakan osiloskop. %a$barkan bentuk gelo$bangnya dan *atat batas tegangan $aksi$u$ dan $ini$u$nya. 3. -langi langkah "1# dan "2# untuk supply tegangan sinusoida 1: , peak 5: @. 4. 7elaskan prinsip kerja penjepit D8.
+
V0
_
%a$bar!11
+ Vo _ Gambar-12
D. Data Penga$atan b. "enentukan # dioda ,s
,d ",#
Id "$A#
:
:
:
:.1
:.:24
:
:.2
:.2
:
:.3
:.25
:
:.4
:.3=
:
:.5
:.42
:
:.<
:.45
:.1
:.=
:.4=
:.1
:.>
:.5
:.2
:.?
:.5
:.2
1
:.5
:.3
1.2
:.5
:.4
1.5
:.52
:.=
2
:.55
1.1
3
:.5=
1.>
4
:.<
2.<
<
:.<
4.2
>
:.<25
5.>
1:
:.<5
=.4
*. "enentukan #$ dioda $ener ,s ",# : 1 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 <
,d ",# : 1 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 <
Id "$A# : : : : : : : : : : :
<.5
<.5
:
=
=
:
=.5
=.4
:
>
=.>
:
>.5
>.2
:
?
>.<
:
?.5
?
:
1:
?.<
:
1:.5
1:
:
11
1:.5
:
12
12
:
13
13
:
14
14
:
14.5
14
:.1
15
14
:.4
1<
14
1.1
1=
14
2.1
1>
14
2.<
1?
14
3.4
2:
14
4.3
21
14
5.2
22
14
5.>
23
14
<.=
24
14
=.5
25
14
>.4
2<
14
?.2
2=
14
1:
2>
14
1:.<
D. Pe$bahasan
a. @asil penunjukan $ulti$eter bah)a apabila ter$inal positi( $ulti$eter berte$u dengan katoda diode dan ter$inal negati( berte$u dengan anoda diode $aka $ulti$eter dapat $e$ba*a tegangan yang ada pada diode "(or)ard bias#. Ea$un sebaliknya' apabila ter$inal negati( $ulti$eter berte$u dengan anoda dan ter$inal negati( dengan katoda $aka $ulti$eter tidak dapat $e$ba*a tegangan yang ada "re+erse bias#. b. Dari data yang didapatkan' ketika tengan su$ber ",s# :.5,' belu$ ada arus yang $engalir $elalui dioda. Arus baru $un*ul ketika tegangan su$ber :.5,. Tegangan dioda ha$pir sa$a seperti tegangan su$ber ketika tengangan $en*apai :.5, dan setelah itu dioda $e$pertahankan tegangannya dan pada saat dioda $e$pertahankan tegangannya arus $ulai naik *ukup drastis. Ini sesuai dengan teori dioda penyearah.
Gra*ik d ter'adap #d 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
*. Dari data yang didapat' dioda Zener yang diujikan dapat bekerja ketika tegangan su$ber ",s# $en*apai 14,. etika tegangan su$ber belu$ $en*apai belu$ ada arus yang $ele)ati dioda. Dapat kita ketahui' bah)a tegangan breakdo)n dioda jatuh pada angka 14,. ehingga pada teganngan 14,' dioda tidak dapat $enahan lagi.
Gra*ik %ioda /ener d 0er'adap #d 12
10 8 Y-Values 6
4 2
0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
d. 1. Penyearah setengah gelo$bang A$plitudo tegangan input dan output yang $un*ul pada osiloskop berbeda' a$plitudo tegangan output diubah $enjadi setengah gelo$bang saja. Prinsip kerja penyearah setengah gelo$bang adalah bah)a pada saat sinyal input berupa siklus positip $aka dioda $endapat bias $aju sehingga arus "i# $engalir ke beban "/F#' dan sebaliknya bila sinyal input berupa siklus negatip $aka dioda $endapat bias $undur sehingga tidak $engalir arus. 2. Penyearah gelo$bang penuh A$plitudo tegangan input dan output berbeda' a$plitudo tegangan output $enjadi gelo$bang penuh atau bukit ganda. Penyearah gelo$bang penuh adalah penyearah yang $engeluarkan se$ua siklus gelo$bang sinus dari sinyal A8. Peinsip kerja dari rangkaian penyearah gelo$bang penuh adalah $e$buat penyearah ganda dengan lebih dahulu $e$balik siklus negati( dari $asukan. Artinya penyearah gelo$bang penuh $e$butuhkan dua (asa input' satu (asa $engikuti $asukan sinyal sinus dan satu (asa yang lain berbalikan dengan sinyal input.
e. Dari hasil per*obaan' terjadi perbedaan tegangan ripple antara penyerah setengah gelo$bang tanpa (ilter kapasitor dan $enggunakan kapasitor. 7adi' Cilter kapasitor dala$ rangkaian penyearah digunakan untuk $e$perke*il tegangan ripple' sehingga dapat diperoleh tegangan keluaran yang lebih rata' baik untuk penyearah gelo$bang setengah $aupun gelo$bang penuh. Cilter diperlukan karena rangkaian 0 rangkaian elektronik $e$erlukan su$ber tegangan D8 yang tetap' baik untuk keperluan su$ber daya dan pe$biasan yang sesuai operasi rangkaian. /angkaian (ilter dapat dibentuk dari kapasitor "8#' induktor "F# atau keduanya. (. Bentuk gelo$bang pada regulasi tegangan lebih baik daripada bentuk gelo$bang pada rangkaian . Itu disebabkan karena adanya regulasi tegangan yang dilalakukan oleh dioda Zener. 7adi' (ungsi dioda Zener adalah sebagai regulasi tegangan. Penggunaan regulasi tegangan karena output tegangan D8 dari penyearah tanpa regulator $e$punyai ke*enderungan berubah saat dioperasikan' sehingga diperlukan regulasi tegangan. g. Prinsip kerja peak to peak dete*tor yaitu' $endeteksi arus A8 dan $enangkap gelo$bang sinyal output A8 yang $aksi$u$ "peak# sehingga dapat $engetahui berapa besar tegangan $aksi$u$
h. Pada dasarnya prinsip kerja penggunting dua tingkat $erupakan gabungan dari prinsip kerja penggunting positi( dan penggunting negati(.
Me$perhatikan pada ga$bar di atas. etika (ase positi(' dioda D1 pada posisi (or)ard bias dan D2 pada posisi panjar balik. -ntuk nilai ,i di ba)ah 3,' dioda D1 dala$ keadaan re+erse bias sehingga nilai ,o $engikuti ,i. etika ,i berada pada tegangan 3, atau lebih $aka dioda D1 dala$ keadaan (or)ard bias' $aka tegangan ,i akan $ele)ati dioda D2 dan ,o hanya $engukur tegangan batere ,1 saja. etika (ase negati(' dioda D2 pada posisi (or)ard bias dan D1 pada posisi panjar balik. -ntuk nilai ,i di atas !3,' dioda D2 dala$
keadaan re+erse bias sehingga nilai ,o $engikuti ,i. etika ,i berada pada tegangan !3, atau kurang $aka dioda D2 dala$ keadaan (or)ard bias' $aka tegangan ,i akan $ele)ati dioda D2 dan ,o hanya $engukur tegangan batere ,2 saja. inyal yang dihasilkan sesuai dengan pe$batas yang diberikan yaitu 3, G !3, i. Pada prinsipnya' penggunting nol ha$pir sa$a seperti penggunting positi(' negati( ataupun dua tingkat. Ea$un' pada penggunting nol tegangan yg digunting tepat pada o((set ":,#.
j. Pada dasarnya' rangkaian penjepit D8 digunakan untuk $ena$bahkan teganga n D8 tertentu pada sinyal tegangan A8. eperti kita ketahui bah)a suatu tegangan A8 berosilasi dari tegangan pun*ak positi( "H,p# ke tegangan pun*ak negati( "!,p#. Idealnya' apabila sinyal A8 tersebut dijepit $enggunakan penjepit D8 positi( $aka sinyalnya hanya berosilasi pada bagian positi(nya saja. De$ikian pula sebaliknya' apabila sinyal A8 tersebut dijepit $enggunakan penjepit D8 negati( $aka sinyalnya hanya berosilasi pada bagian negati(nya saja. Ea$un karena adanya tegangan buka pada dioda sebesar :'=, $aka sinyal outputnya tidak benar!benar dijepit pada titik o((set :,
et& & output tegangan A8 & output tegangan A8 setelah dilakukan penjepit D8
. esi$pulan 1. Bah)a dioda terbagi $enjadi
dua
si(at
yaitu (or)ard bias dan re+erse bias. Cor)ard bias bias disebut sebagai konduktor dan re+erse bias bias disebut sebagai isolator. Cor)ard dan re+erse bias ditentukan berdasarkan ter$inal su$ber dengan katoda dan anoda pada dioda. 2. Dioda $erupakan ko$ponen akti( yang dapat $engubah (rekuensi tinggi $enjadi (rekuensi rendah. Dioda ini tidak dapat $engalirkan arus yang besar' oleh karena itu biasanya dioda digunakan dala$ produk elektronika seperti radio' tele+ise' dan lain!lain. 3. Dioda $e$iliki tegangan buka sekitar :.5!:.=, "dala$ teori :.=,#' sehingga pada tegangan diba)ah itu tidak ada arus yang $engalir. 4. Dioda Zener bekerja opti$al pada saat tegangan su$ber $elebihi tegangan buka dioda Zener "tegangan breakdo)n# dan bekerja pada re+erse bias. 5. Dioda $e$iliki beberapa aplikasi' antara lain& a. ebagai penyearah setengah gelo$bang dan gelo$bang penuh b. ebagai regulasi tegangan *. ebagai penggunting tegangan A8 d. ebagai penjepit D8 e. ebagai indikator pada peak!to!peak dete*tor C. Da(tar Pustaka www.elektronika-dasar.web.id www.yosmedia.blogspot.co.id www.nulis-ilmu.com www.aryutomo.wordpress.com www.indrie7.blogspot.co.id www.exsandc.blogspot.co.id
%ra(ik @asil Per*obaan B dan 8
Gra*ik d ter'adap #d 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Gra*ik %ioda /ener d 0er'adap #d 12
10 8 Y-Values 6 4
2 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
