PERCOBAAN 1 PENDEKATAN KARAKTERISTIK DIODA 1. TUJUAN: Menunjukan keadaan dimana karakteristik diode sesungguhnya dapat oleh garis lurus. Mengetahui tegangan knee pada diode silicon dan diode germanium 2. DASAR TEORI Dioda merupakan komponen elektronika yang paling sederhana, yang tersusun dari dua jenis semikonduktor, yaitu semikonduktor jenis-n dan jenis-p. Sifat dioda ini sebagai menyearahkan arus pada satu arah tegangan (arah maju), sedangkan pada arah berlawanan (arah mundur) arus yang dilewatkan sangat kecil dan dilewatkan. Ciri ( karakteristik ) Dioda adalah hubungan antara arus dioda dan beda tegangan antara kedua ujung dioda. Untuk dioda sambungan p-n, pada lengkung ciri dioda, arus dioda jika tegangan
. Ini sesuai dengan yang sudah dibahas sebelumnya, pada keadaan tanpa arus minoritas dan arus mayoritas mempunyai besar sama tetapi arah yang
berlawanan, sehingga arus total pada keadaan tanpa tegangan panjar sama dengan nol.
Jika dioda diberi tegangan maju, yaitu sehingga dioda
> 0, arus
mula – mula mempunyai nilai
,
, setelah arus dioda naik dengan cepatnya terhadap perubahan tegangan . Untuk dioda silikon
sedang untuk dioda germanium
.
Pada tegangan mundur arus yang mengalir amat kecil, dan sampai batas – batas tertentu tak bergantung pada tegangan dioda. Arus ini terdiri dari arus pembawa muatan minoritas, mengalir dari anoda ke katoda, dan disebut Arus Penjenuhan Dioda. Pada tegangan mundur tertentu lengkung ciri turun dengan curam, dikatakan terjadi kedadalan ( Breakdown ).
3. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN a. Sumber daya searah (1-15) V
: 1 buah
b. Multimeter analog
: 2 buah
c. Dioda Silikon
: 1 buah
d. Dioda Germanium
: 1 buah
e. Resistor
: 470 Ω ; 1kΩ ; 4,7 kΩ
f. Kabel-kabel penghubung
4. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN A. Percobaan dengan diode silicon 1. Membuat rangkaian seperti gambar 1, dengan menggunakan dioda Si dan R = 470Ω
2. Mengatur tegangan power supply sedemikian hingga Vf = 0.35 V 3. Mengukur Arus maju (forward) pada diode dan mencatat pada table 1 4. Mengulangi langkah 2, 3 untuk harga Vf yang berlainan
B. Percobaan dengan diode germanium 5. Mengganti diode silicon dengan diode germanium serta mengubah harga R menjadi 1kΩ 6. Mengatur tegangan power supply sedemikian hingga Vf = 0.1 V. Mengukur arus maju If pada diode dan mencatat pada table 2 7. Mengulangi langkah 6 untuk harga Vf yang berlainan
C. Percobaan tegangan jatuh diode 8. Membuatuat rangkaian seperti gambar 2 dengan menggunakan diode silicon R = 4.7kΩ tegangan supply = 14 V
9. Mengukur Vf dan Vo 10. Melanjutkan turunkan tegangan power supply menjadi 3 V. dan mengulang langkah 9 11. Mengganti tahanan R menjadi R = 470Ω dan menjaga tegangan power supply tetap 3 V dan mengulang langkah 9
5. DATA HASIL PERCOBAAN Tabel 1 Dioda Silikon Vs 0.3525 0.4032 0.454 0.504 0.554 1.2 3 6 -
Vf (V) 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75
If (mA) 0.005 0.0065 0.0075 0.00825 0.01 1.85 4.85 7.15 -
Vs 0.12 0.16 0.25 0.32 0.9 1.5 2.2 3 -
Tabel 2 Dioda Germanium Vf (V) If (mA) 0.1 0.02 0.15 0.025 0.2 0.05 0.25 0.07 0.3 0.6 0.35 1.8 0.4 2.25 0.45 3 0.5 0.55 -
Tabel 3 Vs
R
14 V 3V 3V
4.7 K 4.7 K 470
Vs Ukur 0.6525 0.57 0.69
Vo Hitung 0.6 0.57 0.69
Ukur 13.3 2.1 1.85
If Hitung 13.4 2.43 2.31
Ukur 3 0.535 4.6
Hitung 2.85 0.517 4.9
6. ANALISA DAN KESIMPULAN A. ANALISA
1. Vf Vf = Vs – Vo = 14 – 13.4 = 0.6 Vf = Vs – Vo = 3 – 2.43 = 0.57 Vf = Vs – Vo = 3 – 2.31 = 0.69 Vo Vo = Vs – Vf = 14 – 0.6 = 13.4 Vo = Vs – Vf = 3 – 0.57 = 0.57 Vo = Vs – Vf = 3 – 0.69 = 2.31 2. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tetapi tidak serta merta di atas 0 volt, dibutuhkan beberapa volt di atas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (deplesion layer). Untuk diode yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.3 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.
B. KESIMPULAN Pada saat Vd mencapai 0.625 V, Vs yang terukur naik lebih besar dan Id yang terukur mencapai 3 A dan berarti dioda tersebut sudah beroperasi. Perbedaan perhitungan dan pengukuran dikarenakan alat alat yang digunakan sudah tidak presisi dan tiap alat pengukuran itu memiliki tahana
dalam yang mengakibatkan bedanya perhitungan dan
pengukuran.
7. TUGAS PERTANYAAN 1. Apa perbedaan diode silicon dengan diode germanium? Dioda Germanium : Tegangan perasinya sampai 200V, arus forwardnya dalam mA, aplikasi sinyal kecil, respon cepat, reverse resistansi kecil, dependent terhadap temperature Dioda Silikon : Tegangan sampai 1000V, arus forward sampai 1000A, aplikasi sinyal kecil dan besar, respon sedikit lambat, reverse resistansi besar, independent terhadap temperatur hingga 150O C
2. Apa yang dimaksud dengan diode ideal?
dioda dianggap sebagai sebuah saklar tertutup jika diberi bias forward dan sebagai saklar terbuka jika diberi bias reverse. Artinya secara ideal, dioda berlaku seperti konduktor sempurna (tegangan nol) jika dibias forward dan seperti isolator sempurna (arus nol) saat dibias reverse.
3. Carilah karakteristik diode yang dipakai di datasheet? Datasheet dioda berisi tentang spesifikasi arus maksimum yang diijinkan agar dioda dapat digunakan dengan aman tanpa mengurangi umur penggunaan, penurunan karakteristik dioda, dan agar terhindar dari kerusakan total. Dioda mempunyai arus forward maksimum yang merupakan salah satu nilai batas maksimum yang diberikan pada datasheet. Dalam dioda, arus ini dicantumkan sebagai IF (maks), IO, dan sebagainya tergantung pabrik yang membuat dioda tersebut. Sebagai contoh, sebuah dioda mempunyai nilai batas maksimum sebesar 140mA. Berarti dioda tersebut dapat dengan aman dilewati arus forward secara kontinyu sebesar 140mA.
