LAPORAN PRAKTIKUM ELKA ANALOG
NOMOR PERCOBAAN:1
JUDUL PERCOBAAN:Pendekatan Karakteristik Dioda
KELAS / GROUP:Telkom 3-A / 6
NAMA PRAKTIKAN:1.Ismail Fauzi
2.M.Hafidz Bishri
3.Nur AminahPROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
POLITEKNIK NEGERI JAKARTA
DEPOK
2014PERCOBAAN 1PENDEKATAN KARAKTERISTIK DIODA
1.1 TUJUAN :
Menunjukkan keadaan dimana karakteristik diode sesungguhnya
dapat didekati oleh garis lurus.
Mengetahui tegangan knee pada diode silicon dan diode
germanium.1.2 DASAR TEORIDiode terbuat dari 2 lapis bahan
semikonduktor type P dan type N dengan junction (pertemuan) antara
2 lapisan tsb, dan terminal hubungan keluar di buat pada sisi P dan
pada sisi N, dimana pada sisi P dari dioda disebut Anoda dan sisi N
dari dioda disebut Katoda. Simbolnya: EMBED Multisim.Document
Karakteristik statis dioda ideal :
Jika anoda lebih positif dari pada katoda, maka dioda akan
berfungsi seperti Saklar yang tertutup, pada keadaaan ini tegangan
jatuh pada dioda = OV untuk setiap harga arus yang mengalir.
Keadaan ini disebut Mode bias maju ( forward bias mode ).
Dan sebaliknya jika Anoda lebih negatif dari pada Katoda, maka
dioda akan berfungsi seperti saklar yang terbuka, dan tidak ada
arus yang mengalir melalui dioda untuk setiap harga tegangan.
Keadaan ini disebut Mode bias mundur ( reverse bias mode ).
Pada prakteknya pada keadaan bias maju, untuk membuat dioda
berfungsi seperti saklar yang tertutup, terdapat tegangan
penghalang ( barrier potensial ) sebesar 0,3 V untuk dioda
germanium dan 0,7V untuk dioda silicon. Jadi agar dioda dapat
mengalirkan arus, tegangan Anoda Katoda harus terlampaui sebesar
0,3 V untuk Ge dan 0,7 V untuk Si.Karakteristik Dioda :
Dari grafik terlihat bahwa :
Pada keadaan bias maju, arus forward If yang mengalir sangat
kecil sekali secara eksponensial sampai tegangan Vf sebesar 0,3 V
untuk germanium dan 0,7 V untuk Silikon. Setelah melewati tegangan
tsb. arus If naik sangat besar sekali hampir linier.
Pada keadaan bias mundur, arus mundur IR mengalir sangat kecil
sekali dan akan tetap konstan meskipun teg. VR di naikan sampai
teg. VR mencapai teg. VBR, dan setelah melewati teg. tsb ( VBR )
arus akan mengalir sangat besar sekali. Hal ini tidak di
perbolehkan dalam pemakaian diode.
Bentuk kurva karakteristik diode ( bukan linier ) didapat dari
persamaan diode yaitu :
If = Is (- 1 )
Dimana If = arus maju dioda
Is = arus saturasi dioda ( arus bocor )
q = muatan ( 1,6 x 10-19 coulomb )
V = tegangan dioda
K = konstanta Boltzman ( 1,38 x 10-23 J / 0K )
T = ambient Temperature ( 0 K )
Dari persamaan dioda diatas dpt di terangkan mengenai arus
forward dioda yaitu :
1. Makin besar arus forward yang mengalir di dapat dengan makin
besar tegangan yang di berikan. Ini terlihat pada kurva
karakteristik diatas.2. Bila dioda memanas ( menghangat ) baik
disebabkan oleh aliran arus maupun pengaruh luar, arus If akan
mengecil. Untuk Vf yang konstan, If naik jika tempt-nya naik. Dan
jika If konstan, maka Vf akan naik jika temp-nya turun.
Perbandingan antara dioda silicon dan germanium antara lain
:
Dioda Germanium
Dioda Silkon
1. Teg. Operasi hingga 200 V1. Teg. Operasi tersedia
hingga1000V
2. Arus forward dalam mA2. Arus forward hingga 1000 A
3. Aplikasi sinyal kecil3. Aplikasi sinyal kecil dan besar
4. Respon cepat4. Respon sedikit lambat
5. Reverse resistansi yang kecil5. reverse resistansi yg
besar
6. Arus bocor yang besar6. Arus bocor yang kecil
7. dependent thdp temp7.Independent thdp temp. hingga 1500C
Parameter diode yang perlu diketahui :
1. Tegangan jatuh forward ( VF )
2. Tegangan jatuh mundur ( teg.reverse breakdown=VBR)
3. Arus reverse saturasi ( arus bocor = IS )
4. Arus forward maksimum ( IF max )
5. Tahanan dinamis, rd
rd di hitung pada kemiringan kurva diatas knee
rd =
Dari percobaan yang dilakukan, (Arus Forward) dalam hal ini
(Arus Dioda) dapat dihitung dengan :
1.3 ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN1. Sumber daya searah ( 1-15 ) V
: 1 Buah
2. Mumtimeter analog
: 2 Buah
3. Dioda Silikon
: 1 Buah
4. Dioda germanium
: 1 Buah
5. Resistor
: 470 ; 1 K , ; 4.7 K
6. Kabel- kabel penghubung1.4 CARA MELAKUKAN PERCOBAANA.
Percobaan dengan diode silicon ( tipe 1N400..)
1. Buatlah rangkaian seperti gambar 1, dengan menggunakan diode
silicon (Si) dan R = 470
Gambar 1. Rangkaian dioda dibias maju2. Aturlah tegangan power
supply sedemikian hingga Vf = 0.35 V
3. Ukurlah arus maju (forward) pada diode dan catatlah pada
Tabel 1.
4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk harga Vf yang berlainan
B. Percobaan dengan diode Germanium ( Tipe........)
5. Gantilah diode silicon dengan diode germanium serta ubahlah R
menjadi 1 K.
6. Aturlah tegangan power supply sedemikian hingga Vf = 0.1 V.
Ukurlah arus maju If pada diode dan catatlah pada Tabel 2.
7. Ulangi langkah 6 untuk harga Vf yang berlainanC. Percobaan
tegangan jatuh diode8. Buat rangkaian seperti gambar 2 dengan
menggunakan diode silicon, R = 4.7 K dan tegangan supply = 14
V.
Gambar 2. Pengukuran tegangan jatuh diode dan tegangan beban9.
Ukurlah Vf dan Vo.
10. Selanjutnya turunkan tegangan power supply menjadi 3V.
Ulangi langkah 9.
11. Gantilah tahanan R menjadi 470 dan jagalah tegangan power
supply tetap 3V. Ulangi langkah 9 dan masukkan hasil percobaan pada
Tabel 3.DATA HASIL PERCOBAAN
No. Percobaan: 01Pelaksanaan Praktikum: 31 Agustus 2012
Judul: Pendekatan Karakteristik DiodaPenyerahan Laporan: 07
September 2012
Mata Kuliah: Laboratorium DigitalNama Kelompok: Nur Aminah
Kelas/Kelompok: TT-3A/06: M.Hafidz Bishri
Tahun Akademik: 2012: Ismail Fauzi
Tabel 1 R = 470
DIODA SILIKON
Jenis Germanium
Vs (V)Vf ( V )If ( mA )
0.350.359.2x10-3
0.410.4017x10-3
0.510.454.8x10-3
0.670.500.29
1.200.551.11
2.20.603
5.40.659.63
130.7025
310.7564
Tabel 2 R = 1 K
DIODA SILIKON
Jenis Silikon
Vs (V)Vf ( V )If ( mA )
0.20.1036x10-3
0.330.150.15
0.450.200.3
10.250.70
1.80.301.15
2.30.351.8
30.402.5
3.80.453.1
5.10.504.3
6.30.555.5
Tabel 3
Vs
(volt)R
(Ohm)IVf (volt)Vo (Volt)
UkurHitungUkurHitungUkurHitung
14V4.7K2,72,80,50,713,513,3
3V4.7K0,510,480,420,72,62,3
3V47054,80,680,72,42,3
ANALISA DATA & PERHITUNGAN1. Grafik tertera pada scannan (di
Lampiran)2. Grafik tertera pada scannan (di Lampiran)3. a. Vo = Vs
Vo
= 14 0,7
= 13,3 V
b. Vo = Vs Vo
= 3 0,7
= 2,3 V
c. Vo = Vs Vo
= 3 0,7
= 2,3 V
Perbandingan antara perhitungan dan pengukuran Vf dan Vo pada
tabel 3 adalah
Vo
Vf
Pengukuran : Perhitungan
Pengukuran : Perhitungan
13,5 : 13,30,5 : 0,7
2,6 : 2,30,42 : 0,7
2,4 : 2,30,68 :0,7
Pebandingan antara pengukuran dan perhitungan tidak terlalu jauh
dan masih dalam batas toleransi, kesalahan tersebut bisa saja
disebabkan karena alat ukurnya yang sudah tidak presisi lagi atau
kesalahan dalam membaca alat ukur.4. Jika tegangan kita atur
mendekati 0,7 maka elektron akan bergerak bebas mulai mendekati
junction dalam jumlah besar. Jika tegangan dioda kita masukan lebih
dari 0,7 maka penambahan tegangan dioda menghasilkan penambahan
arus yang besar sedangkan resistor berbanding terbalik dengan arus
dan tegangan. Tegangan dimana arus bertambah cepat dinamakan
tegangan lutut dioda. Untuk tegangan lutut dioda silikon mendekati
0,7 sedangkan dioda germanium mendekati 0,3. Dioda merupakan
komponen non linier. Diatas tegangan lutut dioda semakin meningkat
maka arus pun akan semakin bertambah. Jika arus dalam dioda terlalu
besar akan menyebabkan panas yang berlebihan dan ini akan merusak
dioda. Selain itu juga disebabkan karena sebuah dioda memiliki
nilai tegangan saturasi ( Vsaturasi ), yaitu titik dimana tegangan
dioda sudah mencapai batas maksimalnya/tidak dapat bertambah
lagi.Tabel 1.Percobaan dengan dioda silikon
Dari percobaan yang dilakukan didapatkan data tegangan dioda
maksimum yang dapat diukur pada 0,75 Volt dengan If = 64 mA dengan
rentang pada data yang tersedia dari 0,35 0,75 ,seharusnya pada
dioda silikon tegangan dioda maksimum yang dapat dibaca adalah 0,7
Volt .Ini dikarenakan dioda yang dipakai pada percobaan yang
dilakukan sudah bocor atau melebihi ambang batas kapasitas, hal ini
juga disebabkan karena di sebuah dioda memiliki nilai tegangan
saturasi ( Vsaturasi ), yaitu titik dimana tegangan dioda sudah
mencapai batas maksimalnya / tidak dapat bertambah lagi. Dan dari
percobaan yang dilakukan didapat Vf maksimum atau lebih tepatnya
Vsaturasi adalah 7,5 volt dengan If = 64 mA.Dari kurva
karakteristik dioda silikon bahwa arus mulai terbaca saat Vf
sebesar 0.55 Volt atau disebut Vcut off karena dari 0.35 - 0.50
Volt nilai arus masih berkisar 0,.. mA dengan Vsaturasi adalah 1,20
Volt.
Tabel 2.Percobaan dengan dioda germanium
Dari percobaan yang dilakukan didapatkan data tegangan dioda
maksimum yang dapat diukur pada 0,55 Volt dengan If = 5,5 mA dengan
rentang percobaan pada data yang tersedia yaitu 0,10 0,55 Volt
,seharusnya pada dioda germanium tegangan dioda maksimum yang dapat
dibaca adalah 0,3 - 0,5 Volt dan untuk memunculkan arus dioda If,
hal itu dikarenakan dioda yang dipakai pada percobaan yang
dilakukan sudah bocor atau melebihi ambang batas kapasitas, hal ini
juga disebabkan karena di sebuah dioda memiliki nilai tegangan
saturasi ( Vsaturasi ), yaitu titik dimana tegangan dioda sudah
mencapai batas maksimalnya / tidak dapat bertambah lagi. Dan dari
percobaan yang dilakukan didapat Vf maksimum atau lebih tepatnya
Vsaturasi adalah 0,55 volt dengan If = 5,5 mA.
Dari kurva karakteristik dioda germanium bahwa arus mulai
terbaca saat Vf sebesar 0.20 Volt atau disebut Vcut off karena dari
0.10 dan 0.15 arus masih belum terbaca atau masih 0,0... dan 0.1
dengan Vsaturasi adalah 0,55 Volt.\Tabel 3.Percobaan tegangan jatuh
dioda
Pada percobaan ini Vo atau Voutput dihasilkan dari Vs Vf, dari
hasil percobaan didapatkan hasil yang tidak terlalu signifikan atau
masih dalam batas toleransi, dalam hal ini Vf / tegangan dioda
adalah 0,7 karena dioda yang dipakai adalah dioda silikon, arus
dioda dipengaruhi oleh resistansi dan didapat dari Vo / R.
KESIMPULAN
Dari percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa nilai
tegangan untuk silikon 0,7 dan 0,3 untuk germanium.
Jika anoda lebih positif dari pada katoda, maka dioda akan
berfungsi seperti Saklar yang tertutup, pada keadaaan ini tegangan
jatuh pada dioda = OV untuk setiap harga arus yang mengalir.
Keadaan ini disebut Mode bias maju ( forward bias mode ).Dan
sebaliknya jika Anoda lebih negatif dari pada Katoda, maka dioda
akan berfungsi seperti saklar yang terbuka, dan tidak ada arus yang
mengalir melalui dioda untuk setiap harga tegangan. Keadaan ini
disebut Mode bias mundur ( reverse bias mode ).Pada prakteknya pada
keadaan bias maju, untuk membuat dioda berfungsi seperti saklar
yang tertutup, terdapat tegangan penghalang ( barrier potensial )
sebesar 0,3 V untuk dioda germanium dan 0,7V untuk dioda silicon.
Jadi agar dioda dapat mengalirkan arus, tegangan Anoda Katoda harus
terlampaui sebesar 0,3 V untuk Ge dan 0,7 V untuk Si.7. TUGAS
PERTANYAAN
1. Apa perbedaan dioda silikon dengan dioda germanium?2. Apa
yang dimaksud dengan dioda ideal?3. Carilah karakteristik dioda
yang dipakai di data sheet dan jelaskan!Jawab :
1.
Dioda Germanium
Dioda Silkon1. Teg. Operasi hingga 200 V1. Teg. Operasi tersedia
hingga1000V
2. Arus forward dalam mA2. Arus forward hingga 1000 A
3. Aplikasi sinyal kecil3. Aplikasi sinyal kecil dan besar
4. Respon cepat4. Respon sedikit lambat
5. Reverse resistansi yang kecil5. reverse resistansi yg
besar
6. Arus bocor yang besar6. Arus bocor yang kecil
7. dependent thdp temp7.Independent thdp temp. hingga 1500C
2. Dalam pendekatan dioda ideal, dioda dianggap sebagai sebuah
saklar tertutup jika diberi bias forward dan terbuka jika di beri
bias reverse. Artinya secara ideal, dioda berlaku seperti konduktor
sempurna (tegangan nol) jika bias forward dan seperti isolator
sempurna (arus nol ) saat dibias reverse.
3. Karakteristik Dioda :
Dari grafik terlihat bahwa :
Pada keadaan bias maju, arus forward If yang mengalir sangat
kecil sekali secara eksponensial sampai tegangan Vf sebesar 0,3 V
untuk germanium dan 0,7 V untuk Silikon. Setelah melewati tegangan
tsb. arus If naik sangat besar sekali hampir linier.
Pada keadaan bias mundur, arus mundur IR mengalir sangat kecil
sekali dan akan tetap konstan meskipun teg. VR di naikan sampai
teg. VR mencapai teg. VBR, dan setelah melewati teg. tsb ( VBR )
arus akan mengalir sangat besar sekali. Hal ini tidak di
perbolehkan dalam pemakaian diode.
Bentuk kurva karakteristik diode ( bukan linier ) didapat dari
persamaan diode yaitu :
If = Is (- 1 )Dimana
If = arus maju dioda
Is = arus saturasi dioda ( arus bocor )
q = muatan ( 1,6 x 10-19 coulomb )
V = tegangan dioda
K = konstanta Boltzman ( 1,38 x 10-23 J / 0K )
T = ambient Temperature ( 0 K )
Dari persamaan dioda diatas dpt di terangkan mengenai arus
forward dioda yaitu :
a. Makin besar arus forward yang mengalir di dapat dengan makin
besar tegangan yang di berikan. Ini terlihat pada kurva
karakteristik diatas.b. Bila dioda memanas ( menghangat ) baik
disebabkan oleh aliran arus maupun pengaruh luar, arus If akan
mengecil. Untuk Vf yang konstan, If naik jika tempt-nya naik. Dan
jika If konstan, maka Vf akan naik jika temp-nya turun.
LAMPIRAN
Grafik If fungsi Vf dioda silikon
Grafik If fungsi Vf dioda germaniumK
A
K
A
Bias Maju (Forward Bias)
Si
Ge
IF (mA)
VBR
IR (nA)
VAK
VR
VF
Bias Mundur (Reverse Bias)
Ge = 0.3 V
Si = 0.7 V
Bias Maju (Forward Bias)
Si
Ge
IF (mA)
VBR
IR (nA)
VAK
VR
VF
Bias Mundur (Reverse Bias)
Ge = 0.3 V
Si = 0.7 V
_1409074977.bin