LAPORAN KERJA ELEKTRONIKA DASAR SEMICONDUCTOR I DisusunOleh : NAMA NIM 1. RizkaCindyantika Tiara AyuPratiwi 0220120070 2. WillyartoKuswanto 0220120074 3. Yoga Damara 0220120075 PRODI : MEKATRONIKA POLITEKNIK MANUFAKTUR ASTRA Jl.Gaya Motor Raya 8 Sunter II, Jakarta Utara 14330
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
LAPORAN KERJA ELEKTRONIKA DASAR
SEMICONDUCTOR I
DisusunOleh :
NAMA NIM
1. RizkaCindyantika Tiara AyuPratiwi 0220120070
2. WillyartoKuswanto 0220120074
3. Yoga Damara 0220120075
PRODI : MEKATRONIKA
POLITEKNIK MANUFAKTUR ASTRA
Jl.Gaya Motor Raya 8 Sunter II, Jakarta Utara 14330
b. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Dioda Jembatan atau dioda
Bridge
Pada saat ini, penyearah gelombang
penuh dengan Center Tap Trafo,
tidak umum digunakan.Penyerah
gelombang penuh yang paling terkenal ialah penyearah jembatan (bridge
rectifier). Dioda bridge adalah dioda silicon yang dirangkai menjadi suatu bridge
dan dikemas menjadi satu kesatuan komponen. Di pasaran terjual berbagai bentuk
dioda bridge dengan berbagai macam kapasitasnya. Ukuran dioda bridge yang
utama adalah voltage dan ampere maksimumnya. Dioda bridge digunakan sebagai
penyearah pada power supply.
Selama setengah siklus tegangan
sekunder yang positif, dioda kanan
atas dan dioda kiri bawah di-
forward biased, sehingga tegangan beban mempunyai polaritas yang searah.
Selama setengah siklus negatif, dioda kiri atas dan dioda kanan bawah yang
forward biased, sehingga tahanan beban juga memiliki polaritas yang sama
dengan sebelumnya. Secara bentuk, tegangan masukan dan keluaran penyearah
gelombang penuh dengan menggunakan bridge dioda sama denganmenggunakan
center tap trafo.
Halaman4
c. Rangkaian Penyearah dengan Filter Kapasitor
Keluaran penyearah rata-rata adalah
tegangan DC yang memiliki denyut
(ripple).Untuk mengubah denyut ini ke
tegangan DC yang tetap, dibutuhkan sebuah
penapis (filter).
Selama seperempat siklus pertama dari tegangan sumber, dioda di-forwardbiased.
Pada saat itu, dioda menghubungkan sumber langsung melintas kapasitor,
sehingga kapasitor diisi sampai tengangan puncak. Namun, setelah melewati
puncak positif, dioda berhenti konduksi. Pada keadaan ini, kapasitor membuang
muatannya melalui resistansi beban.Dengan rancangan yang baik, tetapan waktu
pembuangan (tRC) dapat dibuat jauh lebih besar daripada perioda T sinyal masuk.
Oleh karena itu, kapasitor hanya kehilangan sebagian besar kecil muatannya.
Kemudian, pada saat tegangan sumber mencapai puncaknya kembali, dioda
menghantar sebentar dan mengisi kapasitor kembali sampai tegangan puncaknya.
4. Dioda Zener
Dioda Zener mirip dengan dioda p-n
junction biasa hanya saja komposisi
dopingnya diperbanyak, sehingga
tegangan breakdownnya menjadi lebih rendah. Dioda zener dapat dibedakan dari
dioda biasa dengan kode mereka dan tegangan tembus yang tercetak pada dioda.
Kode dioda zener dimulai dengan BZX ... atau BZY ... Tegangan tembus (tegangan
breakdown) mereka dicetak dengan V sebagai pengganti titik decimal, sehingga 2V7
berarti 2.7V.
Diode Zener merupakan dioda yang secara khusus didisain untuk bekerja pada
kondisi breakdown pada tegangan bias mundur yang relatif rendah yaitu kondisi
breakdown yang disebabkan oleh efek zener.
Halaman4
Dalam aplikasinya, diode Zener banyak digunakan sebagai regulator tegangan, yaitu
untuk mengkondisikan tegangan konstan sesuai yang dikehendaki.Rrangkaian dioda
zener ini dirancang untuk mempertahankan nilai tegangan tetap pada terminalnya.
Yaitu dengan cara memanfaatkan sifat tegangan breakdown pada bias mundur yang
dimiliki dioda, dengan adanya karakteristik ini dioda akan mengalirkan arus jika
sudah mencapai tegangan breakdown tertentu. Jadi pemasangan dioda ini sengaja
pada posisi bias mundur.
B. PERALATAN DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN
1. Kabel Jumper
2. Multimeter
Halaman4
3. Power Supply
4. Function Generator
Halaman4
5. Oscilloscope
6. Papan Edibon C, B, E, M3 Semiconductor I
Halaman4
7. Buku Panduan / Modul Semiconductor I
BAB II
HASIL PERCOBAAN
A. DIODA
1. Study of Diode
Tujuan : a. Mengukur Tegangan (V) dan Arus (I) mengunakan Source dan Circuit 1 pada
papan Edibon C. B. E. M3 Semiconductors I di posisi Normal.b. Membuktikan polaritas dioda dan mengecek apakah dioda yang terdapat
dalam papan rangkaian Edibon berfungsi dengan baik atau tidak.
c. Mempelajari dioda.
Komponen yang digunakan :a. Papan Edibon C. B. E. M3 Semiconductor I (Source dan Circuit 1)b. Power Supplyc. Jumperd. Multimeter
Halaman4
a) Percobaan I
Gambar 1. Rangkaian Direct Polarization
Langkah Kerja : 1. Memasukkan tegangan dari power supply ke f1 dan f5 (pada SOURCE)2. Pasang Amperemeter pada f1 (+) dan 1.1 (-) pada CIRCUIT 1.3. Hubungkan f5 dengan 1.3 (pada CIRCUIT 1) dengan jumper.4. Pasang voltmeter pada 1.2 (+) dan 1.3 (-)
Bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar
dari sisi N, maka electron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk
mengisi hole disisi P. Tentu kalau electron mengisi hole disisi P, maka akan
terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole
dari P menuju N, Kalau mengunakan terminology arus listrik, maka dikatakan
terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.
Menjawab pertanyaan :
C.1.1. What is the current value when the voltage in the diode is 0,8v?
0,77 mA
Kesimpulan :
Apabila diode mendapat bias maju (forward bias, V > 0) maka arus akan mengalir pada tegangan kerja diode (silicon 0,7 , germanium 0,3)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Grafik Hasil Pengamatan
Current (mA)
Voltage (V)
Halaman4
b) Percobaan II
Gambar 2. Rangkaian Direct Polarization
Langkah Kerja : 1. Memasukkan tegangan dari power supply ke F3 dan ca2 (pada SOURCE)2. Pasang Amperemeter pada 1.2 (+) dan ca2 (-) pada CIRCUIT 1.3. Hubungkan f3dengan 1.4 (pada CIRCUIT 1) dengan jumper.4. Pasang voltmeter pada 1.2 (+) dan 1.3 (-)
Voltage (V) Current (mA)
-1 -0.005
-2 -0.015
-3 -0.025
-4 -0.035
-5 -0.045
-6 -0.05
-7 -0.062
-8 -0.075
-9 -0.087
-10 -0.1
-11 -0.102
-12 -0.112
Halaman4
Pembahasan :
Polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias).
Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P. Sehingga
-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0
-0.12
-0.1
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
Grafik Hasil Pengamatan
Current (mA)
Voltage (V)
Halaman4
tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun
sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup
berlawanan. Lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi
terjadinya arus.
Menjawab Pertanyaan :
C.1.2. Which is the current value in the diode when the voltage is -8v?
-0,075 mA
C.1.3. Which is the value of the diode resistor in direct polarization?
∞
C.1.4. And in inverse polarization
100 MΩ
C.1.5 If we apply a voltage of 1’5 V in the circuit of figure 2.6.6, which is the value of the circuit current? (Check this data in practice board)
I ≈ 1,522
Kesimpulan :
Apabila diode mendapat bias mundur (reverse bias, V < 0) maka arus akan mengalir negative yang kecil sampai pada break down voltage.
B. The Diode as A Rectifier Element
1. Half Wave Rectifier
Halaman4
Komponen yang digunakan :1. Multi meter2. Papan Edibon C. B. E. M3 Semiconductor I (Source dan Circuit 2)3. Osiloscop4. Function generator5. Jumper
Tujuan : 1. Mengetahui prinsip kerja dioda
2. Mengetahui jenis penyearah setengah gelombang
a) Percobaan I
Langkah Kerja
1. Atur function generator2. Hubungkan konektor 2.2 dan 2.4 dengan jumper
Halaman4
3. Hubungkan dari function generator masuk ke f.5 dan f.7 kemudian dari f.5 ke 2.1 dan dari f.7 ke 2.8
4. Hubungkan kabel dari CH 1 osiloscop ke 2.1 dan 2.8 sebagai input5. Hubungkan kabel dari CH 2 osiloscop ke 2.6 (+) dan f.7 (-) sebagai
hasil6. Pada project board posisikan saklar pada posisi N
Hasil pengukuran dengan osiloscop
Pembahasan :
Pada setengah siklus tegangan sekunder yang positif, dioda mengalami forward
biased untuk setiap tegangan yang lebih dari 0.7 volt (tegangan offset). Ini
menghasilkan tegangan lintas tahanan beban (RL) yang mendekati bentuk
setengah gelombang sinus.
Menjawab Pertanyaan
C.2.3. Which is the peak voltage measured in the load?
Halaman4
1 V
C.2.4 And the average value of that same voltage ?
+ 0,318 V
Kesimpulan :
Dioda dapat digunakan untuk menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC. Peyearah setengah gelombang menggunakan satu dioda, menghasilkan setengah gelombang sinus positif.
b) Percobaan II
Langkah Kerja
1. Atur function generator2. Hubungkan konektor 2.3 dan 2.5 dengan jumper3. Hubungkan dari function generator masuk ke f.5 dan f.7 kemudian dari
f.5 ke 2.1 dan dari f.7 ke 2.84. Hubungkan kabel dari CH 1 osiloscop ke 2.1 dan 2.8 sebagai input
Halaman4
5. Hubungkan kabel dari CH 2 osiloscop ke 2.6 (+) dan f.7 (-) sebagai hasil
6. Pada project board posisikan saklar pada posisi N
Hasil pengukuran dengan osiloscop
Pembahasan :
Pada setengah siklus negatif, dioda mengalami reverse biased, yang
menyebabkan arus beban menjadi nol dan tegangan beban jatuh menjadi
nol.
Menjawab Pertanyaan
C.2.5 Which is average voltage value in the load?
Halaman4
- 0,318 V
Kesimpulan :
Dioda dalam keadaan dibalik atau reverse menghasilkan tegangan negatif, dan menghasilkan setengah gelombang sinus negatif.
c) Percobaan III
Langkah Kerja
1. Atur function generator2. Hubungkan konektor 2.2 dan 2.4 dengan jumper3. Hubungkan konektor 2.5 dan 2.7 dengan jumper4. Hubungkan dari function generator masuk ke f.5 dan f.7 kemudian dari
f.5 ke 2.1 dan dari f.7 ke 2.85. Hubungkan kabel dari CH 1 osiloscop ke 2.1 dan 2.8 sebagai input6. Hubungkan kabel dari CH 2 osiloscop ke 2.6 (+) dan f.7 (-) sebagai
hasil7. Pada project board posisikan saklar pada posisi N
Hasil pengukuran dengan osiloscop
Halaman4
Pembahasan :
Pada setengah siklus tegangan sekunder yang positif, dioda mengalami
forward biased untuk setiap tegangan yang lebih dari 0.7 volt (tegangan
offset). Ini menghasilkan tegangan lintas tahanan beban (RL) yang
mendekati bentuk setengah gelombang sinus. Penambahan kapasitor
tegangan sampai batas maksimumnya lalu melepaskan tegangan itu
sehingga gelombang sinus yang dihasilkan lebih halus.
Menjawab Pertanyaan
C.2.6 Which is the average voltage value in the load?
6,37 x 10-3 V
C.2.7 How is now the intensity in the load compared with case in which there was not capacitor?
B. Smaller
Halaman4
C.2.8 What do you think the anomalous operation is due to?
B. The capacitor does not have a good contact
Kesimpulan :
Tujuan penggunaan kapasitor untuk memperhalus gelombang sinus, karena kapasitor berfungsi menyimpan tegangan sehingga hasil keluaran DC menjadi lebih halus.
d) Percobaan IV
Halaman4
Langkah Kerja
1. Atur tegangan Power Supply sebesar 10V.2. Hubungkan konektor 2.2 dan 2.4 dengan jumper3. Hubungkan konektor 2.5 dan 2.7 dengan jumper4. Hubungkan dari Power supply ke f2 (+) dan ca2 sebagai ground (-)5. Hubungkan f2 dan 2.1, serta ca2 dan 2.8 dengan jumper6. Hubungkan kabel dari CH 1 osiloscop ke 2.1 dan 2.8 sebagai input7. Hubungkan kabel dari CH 2 osiloscop ke 2.6 (+) dan f.7 (-) sebagai
hasil8. Pada project board posisikan saklar pada posisi N
Hasil pengukuran dengan osiloscope
Pembahasan :Sumber tegangan adalah arus DC, sehinnga akan didapat sebuah hasil berupa garis lurus pada oscciloscope. Dioda tidak mengubah tegangan DC, sehingga meneruskan tegangan tersebut ke kapasitor. Tetapi didapat berupa garis patah-patah naik turun, ini dikarenakan adanya kapasitor yang menyimpan dan membuang tegangan. Pada saat kapasitor menyimpan tegangan, garis lurus akan tampak dibawah, sampai kapasitor mencapai puncaknya dan membuang tegangan ke output, akan tampak garis lurus di atas begitu seterusnya.
C.28. What do you think the anomalous operation is due to?B. The capacitor does not have a good contact.
Komponen yang digunakan :1. Multi meter2. Papan Edibon C. B. E. M3 Semiconductor I (Source dan Circuit 3)3. Osiloscop4. Function generator5. Jumper
Tujuan : 1. Mengetahui prinsip kerja dioda
2. Mengetahui jenis penyearah gelombang penuh
a) Percobaan I
Halaman4
Langkah Kerja
1. Atur function generator2. Hubungkan dari function generator masuk ke f.5 dan f.7 kemudian dari
f.5 ke 3.1 dan dari f.7 ke 3.33. Hubungkan kabel dari CH 1 osiloscop ke 3.1 dan 3.3 sebagai input4. Hubungkan kabel dari CH 2 osiloscop ke 3.2 (+) dan 3.5(-) sebagai
hasil5. Pada project board posisikan saklar pada posisi N
Hasil pengukuran dengan osiloscop
Halaman4
Pembahasan :
Selama setengah siklus tegangan sekunder yang positif, dioda kanan atas
dan dioda kiri bawah di-forward biased, sehingga tegangan beban
mempunyai polaritas yang searah. Selama setengah siklus negatif, dioda
kiri atas dan dioda kanan bawah yang forward biased, sehingga tahanan
beban juga memiliki polaritas yang sama dengan sebelumnya.
Menjawab Pertanyaan
C.2.9 What is the value of this voltage.
1 V
C.2.10 Which is the rectified voltage frequency value?
10-4 A
C.2.11 Which is the rectified voltage frequency value?
B. Half of the input
Halaman4
C.2.12 What do you think the anomalous operation is due to ?
B. Diode D5 damaged
Kesimpulan :
Penyearah gelombang penuh menghasilkan setengah gelombang sinus berturut-turut seperti membentuk gunung.
3. Fault Study in Bridge Rectifier
Langkah Kerja
1. Atur function generator2. Hubungkan dari function generator masuk ke f.5 dan f.7 kemudian dari
f.5 ke 3.1 dan dari f.7 ke 3.33. Hubungkan kabel dari CH 1 osiloscop ke 3.1 dan 3.3 sebagai input4. Hubungkan kabel dari CH 2 osiloscop ke 3.2 (+) dan 3.5(-) sebagai
hasil5. Pada project board posisikan saklar pada posisi F
Hasil pengukuran dengan osiloscop
Hasil pengukuran dengan osiloscop
Hasil pengukuran dengan osiloscop
Halaman4
Pembahasan :
Pada posisi F salah satu dioda dari keempat dioda diputus, sehingga tidak
dihasilkan gelomang sinus yang berkelanjutan, karena dioda yang teputus
tadi. Selama setengah siklus tegangan sekunder yang positif, dioda kanan
atas dan dioda kiri bawah di-forward biased, sehingga tegangan beban
mempunyai polaritas yang searah. Selama setengah siklus negatif, dioda
kiri atas dan dioda kanan bawah yang forward biased, sehingga tahanan
beban juga memiliki polaritas yang sama dengan sebelumnya.tetapi karena
satu dioda terputus maka satu siklus gelombang hilang sehingga tidak terjadi
gelombang sinus yang berturut-turut.
C. THE ZENER DIODE
Halaman4
Komponen yang digunakan :1. Multi meter2. Papan Edibon C. B. E. M3 Semiconductor I (Source dan Circuit 4)3. PSU4. Jumper
Tujuan : 1. Mengetahui Karateristik Dioda zener
a) Voltage regulator with a zener diode
1. Percobaan I
Langkah Kerja
1. Atur PSU pada voltase yang kita inginkan
2. Hubungkan PSU ke F1 (+) dan F5 ( - )
3. Hubungkan konektor F5 dengan 4.1
4. Hubungkan Amper meter kabel (+) dapat F1 dan kabel ( - ) dapat 4.3
5. Hubungkan Volt Meter kabel (+) dengan 4.4 dan kabel ( - ) dengan 4.5
Halaman4
Pembahasan :
Dioda Zener mirip dengan dioda p-n junction biasa hanya saja komposisi dopingnya diperbanyak, sehingga tegangan breakdownnya menjadi lebih rendah. Dioda zener dapat dibedakan dari dioda biasa dengan kode mereka dan tegangan tembus yang tercetak pada diode.
Menjawab Pertanyaan
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90
5
10
15
20
25
30
35
40
Grafik Hasil Pengamatan
Current (mA)
Voltage (V)
Voltage (V) Current (mA)0.55 170.6 18.50.65 19.750.7 21.50.75 22.50.8 240.85 35
Halaman4
C3. 1. Which is the current value when the voltage in the diode terminals is 0,8V?
24 mA
2. Percobaan II
Langkah Kerja
6. Atur PSU pada voltase yang kita inginkan
7. Hubungkan PSU ke F3 (+) dan ca2 ( - )
8. Hubungkan konektor F3 dengan 4.2
9. Hubungkan Amper meter kabel (+) dapat F3 dan kabel ( - ) dapat 4.2
10.Hubungkan Volt Meter kabel (+) dengan 4.4 dan kabel ( - ) dengan 4.5
C3.2. What is the supplied current value by the source when the diode voltage is -5V?
11 mA
3. Percobaan III
Halaman4
Langkah Kerja
i. Atur PSU pada voltase yang kita inginkan
ii. Hubungkan PSU ke 1.3 (+) dan ca2 ( - )
iii. Hubungkan konektor 1.3 dengan 4.2
iv. Hubungkan 4.5 dengan c1, 4.4 dengan c2
v. Hubungkan Volt Meter kabel (+) dengan c1 dan kabel ( - ) dengan c2
Menjawab Pertanyaan
C3. 3. Which is the voltage value in the load when it is 6KΩ?
2.8V
C3. 4. What is the current given by the source when the load is 6KΩ?
0.46 mA
C3. 5. What is the value of the power dissipated by the zener diode when the
load is 6KΩ?
1.288mW
C3. 6. What do you think the fault in the circuit is due to?
c.The zener diode has 6.2V.
Load (KΩ) Voltage (V)0 0.0072 0.0254 0.0286 2.88 2.8
10 2.8
Halaman4
Kesimpulan :
Dioda zener mempunyai sifat mengeluarkan tegangan output yang sama dengan input sebesar apapun (tidak melewati batas yang ditentukan oleh dioda tersebut).
BAB III
KESIMPULAN
Apabila diode mendapat bias maju (forward bias, V > 0) maka arus akan mengalir pada tegangan kerja diode (silicon 0,7 , germanium 0,3). Apabila diode mendapat bias mundur (reverse bias, V < 0) maka arus akan mengalir negatif yang kecil sampai pada break down voltage.
Dioda dapat digunakan untuk menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC. Peyearah setengah gelombang menggunakan satu dioda, menghasilkan setengah gelombang sinus positif. Dioda dalam keadaan dibalik atau reverse menghasilkan tegangan negatif, dan menghasilkan setengah gelombang sinus negatif.
Tujuan penggunaan kapasitor untuk memperhalus gelombang sinus, karena kapasitor berfungsi menyimpan tegangan sehingga hasil keluaran DC menjadi lebih halus. Dioda meneruskan tegangan DC, kapasitor mempengaruhi keluaran output.
Penyearah gelombang penuh menghasilkan setengah gelombang sinus berturut-turut seperti membentuk gunung.
Halaman4
Dioda zener mempunyai karakteristik yang khusus yaitu mengeluarkan tegangan output yang sama dengan input sebesar apapun (asalkan tidak melewati batas yang ditentukan oleh dioda tersebut).