P PPG T eknologi Medan yuli hartono

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

Petunjuk Penggunaan Modul

  PENDAHULUAN P

  Melakukan informasi tentang ruang lingkup isi modul, prasyarat Mempelajari modul serta hasil belajar akan dicapai setelah mampelajari modul.

  BALAJAR

  Pada bagian ini anada mempelajari materi pelajaran yang harus

  B

  anda kuasai

  LATIHAN L

  Pada bagian ini nada mengerjakan solal – soal atau melaksanakan tugas untuk mengukur kemampuan anda terhadap topik pelajaran yang telah anda pelajari

  PERSIAPAN PRAKTEK Pp

  Anda harus melaksanakan tugas pada bagian ini sebelum melaksakan paraktek

  PRAKTEK

  Pada bgain ini melakukan kegiatan praktek

  R P EVALUASI

  Pada bagian ini anda mengerjakan soal-soal sebagai pengukur

  E kemampuan anda setelah mempelajari keseluruhan isi modul ini. KUNCI LATIHAN

  Anda menemukan kunci jawaban dari latihan-latihan yang

  L K

  anda kerjakan

KUNCI EVALUASI

  E K Anda manemukan kunci jawaban dari evaluasi yang anda kerjaka

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  . tuliskanlah rumus dari tttt

  DIODA FORWARD BIAS dan DIODA Topik

REVERSE BIAS

  1

   Tujuan kegiatan Setelah mempelajari modul ini maka : Siswa dapat menjelaskan sifat-sifat dari dioda apabila di beri tegangan arah maju dan arah terbalik.

  B 1. Dioda forward bias.

  Gambar di bawah memperlihatkan rangkaian forward bias dioda, yaitu apabila anoda (Kristal P) memperoleh petensial positif terhadap khatoda (Kistal N) selanjutnya bila A disambung dengan kutub + baterai dan K di sambung dengan kutub – baterai. Dalam keadaan demikian, elektron yang berada di daerah N ditolak oleh kutub –baterai (Muatan negatif) dan di tarik oleh kutub + baterai ( muatan positif), sehingga elektron cenderung untuk bergerak dari N ke P tetapi masuh terhalang oleh muatn ruang pada daerah transisi. Bila medan listrik medan listrik antara A dengan K (Potensial baterai) lebih besar terhadap medan listrik pada Defletion Region maka terjadilah difusi elektron dari N ke P atau di fusi Hole dari P ke N, selanjutnya terjadi aliran elektron dari khatoda menuju Anoda atau arus listrik mengalir dari A ke K.

  Hole

  Elektron m A

  Gambar 1 Dioda forward bias

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  Karena daerah P maupun N adalah penghantar, maka tegangan sumber diteruskan sampai daerah transisi. Dengan keadaan kutub yang demikian , maka V akan memperkecil potensial penghalang yaitu menjadi Vo – V. dengan potensial penghalang yang berkurang ini maka arus difusi dari P ke N bertambah besar dan melebihi arus balik I yang besarnya tetap, arus total tidak lagi 0 dan arahnya dari P ke

  s N.

  Sebelum menghitung besarnya arus sebaiknya tinjau dulu keadaan pengangkut muatanya. Kerapatan pengangkut mayoritas di bagian P (lubang) di tempat yang jauh dari daerah transisi adalah P p = N A , sedangkan di bagian N (elektron) adalah n n = N D . akibat adanya arus dari rangkaian luar, maka di dekat daerah transmisi P tertimbunlah elektron.

  Keadaan mengangkut minoritas adalah sebagai berikut, di tempat yang jauh dari daerah transisi, kerapatan elektron di P dan kerapatan lubang di N.jadi kerapatan elektron adalah n dan kerapatan lubang adalah P .

  po no

  Di dekat daerah transisi, akibat adanya arus difusi melalui daerah transisi yang berlebihan terjadi penambahan pengangkut minoritas, yaitu penambahan lubang di N di dekat daerah transisi (x=0) dan penambahan elktron di daerah P di dekat daerah transisi (y=0)akibat kelebihan pengangkut minoritas di dekat daerah transisi itu terjadilah difusi elektron dari y=0 ke kiri dan difusi lubang dari x=0 ke kanan.jadi di daerah P ada arus maju karena difusi lubang (pengangkut minoritas) dan di daerah N juga ada arus maju karena difusi elektron (pengangkut minoritas)arus difusi tersebut makin jauh dari daerah transisi tersebut maka besarnya makin berkurang. Berkurangnya arus oleh pengangkut minoritas diimbangi oleh bertambahnya arus oleh pengangkut mayoritas karena aliran dari sumber.

  Untuk menghitung besarnya arus total dapat kita lihatdi bawah ini, berdasarkan hukum khirchoff arus di setiap bagian besarnya sama. Kalau kita pilih di daerah transisi atau di batasnya yaitu di x=0 atau di y=0. karena di daerah transisi arus pengaliran (drift) adalah arus balik yang sangat kecil di banding dengan arus difusinya, maka arus di daerah transisi hanyalah jumlah dari arus difusi lubang dan arus difusi elektron yaitu jumlah arus difusi lubang di x=0 dan arus difusi elektron di y=0.

  2. Reverse Bias Gambar di bawah mempelihatkan rangkaian reverse bias dioda, yaitu bila potensial Katoda ( kristal N ) lebih positif terhadap Anoda ( Kristal P ), atau A mendapat Potensial – baterai dan K mendapat potensial + baterai. Dengan demikain elektron di daearh N ditarik oleh kutup + baterai dan Hole di daerah P di tarik kutub – baterai, atau medan listrik antara K dengan A akan memperkuat muatan ruang. Sehingga pada PN Junction hanya terdapat ion – ion saja dan Defletion semakin besar, selanjutnya tidak ada arus listrik yang mengalir akan tetapi adanya minoriti carrir dapat memungkinkan terjadi arus listrik yang sangat kecil dari K menuju A

  p ,

  Ln DnNpo

  Lp DpPno (

  I = A q

  Dengan :

   kT eqV

  I = I ) 1 (

  = tetapan difusi untuk lubang dan elektron L p , L n tetapan yang namanya panjang difusi untuk lubang dan elektron Jadi arus total adalah :

  n

  D

  Dimana : A = luas penampang q = muatan elektron D

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono Arus difusi lubang di titik x=0 adalah I pn (0).

   kT eqV

  Ln AqDnnpo ) 1 (

  I np (0) = Ln AqDn n p =

   Arus difusi lubang di titik y=0 adalah I np (0).

   kT eqV

  AqDp ) 1 (

  Pn = Pno Lp

  (0) = Lp AqDp

  I pn

• )

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  Hole

  P N

• Elektron µA

  Gambar 2 Reverse bias dioda

  Karena bagian P maupun bagian N adalah suatu penghantar, maka tegangan luar yaitu tegangan sumber diteruskan sampai ke daerah transisi sehingga tegangan ini akan mempertinggi petensial kontak menjadi Vo – V.kenaikan potensial kontak ini kalau ditinjau secara mikroskopis adalah di sebabkan tertariknya lubang dan elektron ke arah luar menjadi gandengan. Maka daerah peralihan atau daerah muatan ruang menjadi bertambah lebar. Lebar daerah peralihan ini adalah L dan besarnya :

  2 

  1

  1

  ( Vo 

V )(

)

  L = { }

• 1

  2 q

  Na Nd

  adalah ketetapan dierektris dari bahan semikonduktor. Lebar daerah peralihan di

   bagian P yaitu L p dan lebar daerah peralihan di N yaitu L n masing-masing lebarnya.

  Nd

L

L = p

  Na Nd 

  Na L L n =

  Na Nd 

  Sekarang kita tinjau arusnya. Dengan naiknya potensial kontak yaitu potensial penghalang bagian arus difusi dari bagian P ke bagian N, maka arus difusi ini yaitu

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  arus yang disebabkan oleh pengangkut mayoritas menjadi tak ada lagi. Yang ada sekarang hanya tinggal arus pengaliran lubang dari N ke P dan elektron dari P ke N, yaitu arus balik (reverse) yang dilakukan oleh pengangkut-pengangkut minoritas. Arus ini besarnya hanya tergantung pada kecepatan pembentukan pasangan elektron hole.

  L

  1. Buat dan jelaskanlah cara kerja dari gambar rangkaian forward bias dioda.

  

2. Buat dan jelaskanlah cara kerja dari gambar rangkaian reverse bi

Pp Sediakan alat dan bahan untuk praktek forward bias dioda dan reverse bias dioda.

  Us = regulated power supply 0-20 V dc  D2 = Zener dioda 

   R1 = 100  R2 = 300  V = Volt meter bu.3 volt dc

  V1 = Volt meter bu.10 volt dc  Rp = potensio meter  T = travo step down  Osc = oscillator  A = mA meter bu.50 mA 

  Pr Langkah kerja :

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  1. Forward bias dioda

• Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah :
• S

  4V

  V U A R

  1

• Hidupkan sumber dan tegangan sebesar Us = 4 V  Atur potensio meter, sehingga tegangan pada zener dioda naik terhadap (0,1 volt tiap tahap). Untuk tiap tahap, catatlah besarnya arus yang mengalir = Iz, masukkan dalam tabel
• Dari hasil pengamatan buatlah grafik karakteristik
• Selidikilah pengaruh perubahan panas terhadap zener dioda. Tetapkan suatu besaran arus tertentu dan panaskan zener
• dioda dengan solder amati MA meter

  2 Reverse bias dioda

• Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah :

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  A R

1 S

  V

• 10 V U

  Hidupkan sumber dan siapkan tegangan U = 12 volt 

  s

  Atur tegangan bertahab 1 volt , bila mA mulai menunjuk  buatlah 0,1 volt

  Kl

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  1. Dioda forward bias Hole

  

P N N

  Elektron m A

  Gambar 1 Dioda forward bias

  Apabila anoda (Kristal P) memperoleh petensial positif terhadap khatoda (Kistal N) selanjutnya bila A disambung dengan kutub + baterai dan K di sambung dengan kutub – baterai. Dalam keadaan demikian, elektron yang berada di daerah N ditolak oleh kutub –baterai (Muatan negatif) dan di tarik oleh kutub + baterai ( muatan positif), sehingga elektron cenderung untuk bergerak dari N ke P tetapi masuh terhalang oleh muatn ruang pada daerah transisi. Bila medan listrik medan listrik antara A dengan K (Potensial baterai) lebih besar terhadap medan listrik pada Defletion Region maka terjadilah difusi elektron dari N ke P atau di fusi Hole dari P ke N, selanjutnya terjadi aliran elektron dari khatoda menuju Anoda atau listrik mengalir da

  2. Reverse bias dioda

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  Hole

  P N

• Elektron µA

  Gambar 2 Reverse bias dioda

  Bila potensial Katoda ( kristal N ) lebih positif terhadap Anoda ( Kristal P ), atau A mendapat Potensial – baterai dan K mendapat potensial + baterai. Dengan demikain elektron di daearh N ditarik oleh kutup + baterai dan Hole di daerah P di tarik kutub – baterai, atau medan listrik antara K dengan A akan memperkuat muatan ruang. Sehingga pada PN Junction hanya terdapat ion – ion saja dan Defletion semakin besar, selanjutnya tidak ada arus listrik yang mengalir akan tetapi adanya minoriti carrir dapat memungkinkan terjadi arus listrik yang sangat kecil dari K menuju A.

  Topik Penyearah Setengah Gelombang

  2

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  Tujuan kegiatan : Setelah mempelajari modul ini siswa di harapkan

   Siswa dapat menjelaskan sifat-sifat penyearah setengah gelombang  dapat mempelajari cara-cara pemakaian dioda untuk mengubah tegangan bolak balik jadi tegangan searah

  B

  Untuk memperoleh tegangan dc dari tegangan ac, maka dipergunakan penyearah setengah gelombang. Penyearah ini menghasilkan output setengah gelombang.penyearah setengah gelombang adalah proses perubahan ac menjadi dc.

  Harga puncak tegangan output akan sama dengan harga puncak tegangan input dikurangi oleh tegangan jatuh pada dioda. Harga rata-rata tegangan output sama dengan setengah harga rata-rata gelombang penuh, karena dioda hanya mengkonduksi setengah periode.

  Dioda hanya akan konduksi ketika daerah P bertegangan positif di bandingkan dengan daerah N. Harga rata-rata atau harga dc dari signal setengah gelombang adalah

  Up 

  

U dc = atau U dc = 0,318 U m

  Dimana atau tersebut sama dengan haga max atau harga puncak gelombang sinus. Periode signal output sama dengan signal inputnya. Dengan kata lain penguat setengah gelombang frekuensi output sama dengan frekuensi input.

  Bila pada dioda di pasang tegangan bolak balik seperti misalnya gelombang tegangan sinus maka oleh dioda tegangan ini di ubah menjadi gelombang searah. Gambar di bawah adalah rangkaian untuk menghasilkan penyearah.

  

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

Gambar 1a. Rangkaian penyearah setengah gelombang

  V

1 Vm

     

  2 . = t

Gambar 1b. tegangan sinus pada sekunder dari transpormator

  Im

   

  I dc 0

  

2

Gambar 1c. arus output yang (lewat RL)

  Dari gambar tersebut terlihat bahwa arus yang terjadi pada output hanya berlangsung selama setengah periode (=  ). Ini disebabkan karena dalam periode antara  dan 2  tegangan yang terpasang pada dioda terbalik (reverse) yaitu pihak n mendapat tegangan positif sedang pihak p mendapat tegangan negatif. Selama sisi n positif maka dioda tak menghantar sehingga arus dalam untai = 0. Jadi dapat di tulis :

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

    

  i = I sin kalau 0   m

    

  i = 0 kalau  

  2

  dalam persamaan ini  =  t dan

  Vm I = m

  Rf  Rl

  Suatu ampermeter dc di buat sedemikian rupa hingga simpangan jarumnya menunjukan hanya rata-rata dari arus yang melewatinya. Sedangkan bila pada suatu ampermeter ac mengukur arus rms yang melewatinya, demikian pula suatu voltmeter ac mengukur tegangan rms yang terpasang pada ujung-ujungnya.

  Jika dioda pada gambar 1 di balik maka ia akan konduksi pada bagian negatif dari signal input. Dioda akan reverse bias pada bagian positif, seperti gambar di bawah ini :

  

N P

• R

  ~ U = U Sin Ө Vr

  in m

Gambar 2a. penyearah setengah gelombang arah mundur

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono 

  Uin = Um sin Um 

    

  2

  3 Um

  VR

  VR Um 

    

  2

  3 Gambar 2b. Bentuk gelombang yang di hasilkan penyearah setengah

gelombang arah mundur

  Pada seengah periode positif tegangan input, tegangan 0,7 V terpakai untuk mengatasi potensial barier, sesudah itu dioda dapat konduksi. Gambar 3a adalah rangkaian ketika terjadi puncak positif . hukum Khirchoff’s untuk voltage mengatakan bahwa tegangan puncak output sama dengan sumber tegangan di kurangi jatuh tegangan pada dioda.

  U peak = 15 V – 0,7 V = 14,3 V. Pada setengah gelombang negatif dioda tidak konduksi, sehingga tidak ada tegangan pada output. Oleh karena itu bentuk gelombang output adalah signal setengah gelombang dengan puncak 14,3 V (lihat gambar 3c).

  

pada puncak Arus positif arah maju terjadi positif tegangan input sebesar :

14 ,

  

3

V 1 , 43 mA

  I = max

10000

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  Jadi dioda reverse bias /di bias terbalik /ia tidak konduksi dan tidak ada tegangan pada output. Oleh sebaba itu semua sumber tegangan terdapat pada dioda, jadi PIV = 15 Volt.

  L

  1. Hitunglah regulasi dalam % sebuah penyearah bila arus yang mengalir I dc = 100 mA, sedangkan V = 12 volt dan semua resistansi di hitung 20 ohm.

  dc

  2. Apakah yang di maksud dengan penyearah setengah gelombang ? 3. Buatlah rumus dari harga rata-rata atau harga dc signal setengah gelombang.

  4. Kenapa, harga rata-rata tegangan output sama dengan setengah harga rata-rata gelombang penuh ?

  5. Tuliskanlah rumus untuk mencari arus maksiml (I )

  m Pp

  Sediakan alat dan bahan untuk praktek dioda penyearah setengah gelombang :  1 buah transpormator  1 buah dioda IN 4005  1 buah capasitor : 0,47 μf ; 4,7 μf ; 100 μf  2 buah multimeter  1 buah resistor 10 K  1 buah oscilloscope

  Pr

  Langkah kerja :

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

   Buat rangkaian seperti gambar di bawah : m

• A U
_{ac =} ac

  V U 6v

  R L AC

   Hubungkan bagian primer pada transpormator ke jala-jala kemudian tegangan pada bagian sekunder dari trafo (U ac ) di ukur  Untuk tahanan beban R = 470 ohm dan 1 K, tegangan U U ,dan arus I

  L dc, ac DC

  di ukur,kemudian hasilnya masukan ke tabel di bawah : R / I dan U U U U’

  I L ac dc ac dc 470 ohm 1 k ohm

  Catatan : U = tegangan Uo di ukur dengan voltmeter dc

  dc

  U’ = yegangan Uo di ukur dengan voltmeter ac

  ac

  I dc = arus Io di ukur dengan ampermeter dc U ac = U’ ac = U dc

   Gambar bentuk gelombang yang di hasilkan di oscilloscope R L U ac U dc 470 ohm

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  1 k ohm

  Kl

  1 Diketahui : I = 100 mA

  dc

  V = 12 volt

  dc

  R = 20 ohm Ditanya : regulasi = ? Dijawab : V tanpa beban 12 volt

  dc

  V dc dengan beban = V dc - V dc = 12 - (I x R)

  dc

  = 12 - 2 = 10 volt

  10 12 

  regulasi = x 100 %

  10

  = 20 % 2 penyearah setengah gelombang adalah proses rerubahan AC menjadi DC.

  3 Rumus dari harga rata-rata atau harga dc dari signal setengah gelombang adalah :

  Up 

  U dc = atau U dc = 0,318 U m

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  4 Harga rata-rata tegangan output akan sama dengan setengah harga rata-rata gelombang penuh karena dioda hanya mengkonduksi setengah periode.

  5 Rumus untuk mencari arus maksimal (I m ) adalah :

  Vm

  I =

  m Rf Rl

  

  `

  Topik Penyearah gelombang penuh

3 Tujuan kegiatan :

  Setelah mempelajari modul ini siswa di harapkan  Siswa dapat menjelaskan sifat-sifat dari penyearah gelombang penuh

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono B

  Rangkaian penyearah gelombang penuh merupakan perkembangan dari rangkaian penyearah setengah gelombang. Apabila penyearah setengah gelombang menghasilkan keluaran setengah gelombang saja dari masukan arus bolak – balik, maka pada keluaran penyearah gelombang penuh menghasilkan arus searah baik dari masukan positif maupun negatif. Rangkaian penyearah gelombang penuh dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

  D ¹ I

  I _L

  I R Input AC ₀₂ I

  2 D

  Gambar 1 Gulungan ssekunder trofo mempunyai titik tengah, dimana jumlah lilitan daari titik A ke titik C (AC) sama dengan jumlah lilitan dari titik B ke titik C

  (BC), sehingga akan menghasilkan keluaran tegangan yang sama besarnya.

  Pada saat titik A positif titik C bagian atas negatif dan bagian bawahnya positif. Jumlah positif dan negatif pada titik C sama, akibatnya di titik C sama dengan

  0. Sedangkan titik B pada saat yang sama negatif. Pada kondisi seperti ini, dioda yang bekerja adalah dioda D1. D1 akan mengalirkan arus listrik melalui RL berupa arus keluaran Io1. Setengah gelombang berikutnya, yaitu saat titik A negatif dan titik B positif dioda yang bekerja adalah dioda D2. Dioda D2 akan mengalirkan arus listrik melalui RL beupa arus keluaran Io2. Arus keluarannya adalah jumlah dari Io1 dan Io2. Bentuk tegangan masukan dan tegangan keluaran dari penyearah gelombang penuh dapat dilihat pada gambar berikut ini:

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  input Satu perioda tegangan AC

   2

  I I I m

  2

  3

    

  I

  2 I _m

  2

  3

  4

     

  I I m

  2

  3

  4

     

• V ^m

  Л

  I ¹ i ² 0,64 I m

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  Gambar 2 Penyearah gelombang penuh dapat dihasilkan dengan 2 cara yaitu dengan 2 dioda dan dengan 4 dioda (system jembatan).

  a. Penyearah dengan 2 dioda Pada gambar di bawah diperlihatkan rangkaian penyearah yang menggunakan 2 dioda. Perlu diketahui trafo yang digunakan pada system 2 dioda harus mempunyai terminal pada bagian tengahnya. Terminal ini biasanya disebut center tap (ct) pada gambar diberi tanda dengan titik B

  R ^L

  A

  B C i ² i ¹ V ² 1/2Л

  1 ^{1/2 Л} Л

  V ¹ V ² ωt

• V ^m

  I

  dan D

  2

  akan melalui beban R

  L

  yang kemudian menuju ke ct. Telah kita ketahui besarnya I dc untuk gelombang setengah sebesar I

  m /. Pada penyearah gelombang penuh besarnya I dc

  menjadi 2 kali, sehingga berlaku rumus:

  dc

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  =

   Im

  rms

  =

  Dan besarnya I

  m

  dapat diketahui dengan dengan rumus: I m =

  Rl Rf Vm 

  1

  Selanjutnya arus yang melelui dioda D

  1 berfasa (-).

  , sedangkan dioda D

  Gambar penyearah 2 dioda Cara kerjanya :

  Pada trafo sekunder mengalir tegangan bolak – balik yang telah diturunkan, di mana kita dapatkan tegangan v

  1 dan v 2 . Bila tegangan pada v 1 (+)

  maka dioda D

  1

  kondulsi dan mengalirkan arus i

  1

  2

  pada waktu v

  dalam arah tentang, jadi cut off. Pada v

  2

  berfasa (-) sehimgga arus yang melalui dioda D 2 = 0. Pada gambar (b) tegangan v

  1 diga,barkan dalam bentuk sinus yang terdiri dari

  puncak + Vm dan puncak – Vm. Arus i

  1

  dapat terlihat pada kedudukan 0 , di mana amplitdonya = I m . Pada penearah 1 dioda antara  dan 2 terjadi kekosongan di mana I = 0. Karena penyearah ini menggunakan 2 dioda, maka kekosongan ini segera di isi oleh mengalirnya arus dioda D

  2

2 Dan I

2 Im

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  Perlu diketehui bahwa hanya dengan menyearahkan arus AC dengan dioda belum dihasilkan arus yang rata betul, karena I ialah masih aruss AC hanya

  dc mengandung komponen arus DC sebesar 0.64 arus maksimum.

  Untuk menghitung besarnya regulasi pada penyearah gelombang penuh dapat digunakan rumus sebagai berikut:

  2 Im Idc

   

  2 Vm Idc

  

  menurut hukum ohm

   ( Rf  Rl )

  2 Vm

  karena I x (Rf+Rl) =

  dc 

  Dimana Rf ialah resistansi maju (forward direction) sedangkan R L resistansi pada beban. Karena arus I yang mengalir pada rangkaian penyearah juga mengalir

  dc

  pada R beban, berarti tengangan pada beban R = V . Maka besarnya V dapat

  L dc dc

  diketahui: V = I x R

  dc dc L

  2 Vm

  atau V dc = - Vd

  

  Vd ialah tegangan pada dioda. Dimana Vd = I xR

  dc f

  2 Vm

  maka V = - I (R + R )

  dc dc f L 

  Bila semua resistansi disebut R termasuk resistansi kabel, trafo dan sebagainya. Maka

  L

  besarnya V dengan semua beban menjadi

  dc

  2 Vm

  V dc = - I dc (R f + R L )

  

  2 Vm Dimana penyearah gelombang penuh tanpa beban.

  

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono B .Penyearah dengan empat dioda

  Dengan 2 dioda dihasilkan penyearah dengan arus DC yang lebih baik bila hanya digunakan 1 dioda. Untuk penyearah 2 dioda harus menggunakan trafo khusus yang mempunyai ct pada bagian tengah. Dengan cara lain tanpa adanya ct pada trafo dapat pula arus AC diratakan dengan menggunakan 4 dioda. Cara pemakaian 4 dioda ini sering disebut system jembatan. Pada gambar di bawah diperlihatkan rangkaian dasar penyearah system jembatan. Perhatikan pada system ini tidak kita dapati ct. Cara kerjanya:

  Pada gulungan sekunder trafo mempunyai tegangan yang rendah dari jaringan PLN. Arus dan tegangan dibagian ini bergelombang sinus, yang terdiri dari fasa positif dan fasa negatif. Diumpakan tegangan fasa (+) v+. Pada kedudukan sekundernya berfasa (+) D1 konduksi. Arus tidak akan mengalir melalui D4 mengapa? Setelah melalui beban RL arus akan melaliu D2 dan selanjutnya menuju gulungan trafo.

  Sekarang bergantian pada kedudukan ½ putaran berikutnya bagian atas tarfo berfasa (-) sedangkan bagian bawah berfasa (+) . arus akan mengalir sebaliknya yaitu melalui D3 karena dalam kedudukan arah maju sedang D2 arah tentang. Setelah arus melalui RL arus akan menuju arah positif dari trafo dengan D4.

  D D4 R L

15 V 50 Hz

  D

3 D

  2 (a) m

• V
₁ V ^{1 2} V ² I i 0,64 I m 1/2 Л

  Л 1/2Л Л

  1 ωt

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  2 Im ²     

  R = 48%

  3. Apakah yang di maksud dengan regulasi ? 4. Jelaskanlah cara kerja dari penyearah gelombang penuh empat dioda.

  2. Faktor kerut pada penyearah gelombang penuh dapat di ketahui dengan menggunakan rumus. Tuliskanlah dan jelaskan rumus dari besarnya faktor kerut.

  r = 0.48 r = 0.48 x 100% = 48% Jadi kerut (ripple) penyearah gelombang penuh menjadi 1. Jelaskanlah cara kerja dari penyearah gelombang penuh dua dioda.

  1 ² 

  1 11 .

  Atau r =  

  

    

  2 ²    

  2

  1

  V R =

     x

  2

  GAMBAR 3 Pada gambar di atas jelas grafik yang dihasilkan dari penyearah 2 dioda dengan 4 dioda ternyata sama.

  1 Im

  R =

  

     

  2 Im/ ²     

  2

  1 Im/

  R =

  Idc Irms

    

  1 ²    

  R =

  Sekarang akan diterngakan bagaimanakah hasil penyearahan gelombang penuh pada tegangan kerutnya. Factor kerut pada penyearah gelombang penuh dapat diketahiu dengan menggunakan rumus di bawah. Besarnya factor kerut

  Tegangan kerut pada penyearah gelombang penuh.

  L

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  5. Apa beda penyearah gelombang penuh dua dioda dengan penyearah gelombang penuh empat dioda ?

  Pp

  Sediakanlah alat dan bahan untuk praktek penyearah gelombang penuh  1 buah transpormator  1 buah dioda IN 4005  1 buah capasitor : 0,47 μf ; 4,7 μf ; 100 μf  2 buah multimeter  1 buah resistor 10 K  1 buah oscilloscope

  Pr

  Langkah kerja :  Buat rangkaian seperti gambar di bawah :

• A

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono D D4

• U ac = 6v AC

  V R L U dc D

3 D

  2

   Hubungkan bagian primer pada transpormator ke jala-jala kemudian tegangan pada bagian sekunder dari trafo (U ) di ukur

  ac

   Untuk tahanan beban R = 470 ohm dan I di ukur, kemudian hasilnya

  

L DC

  masukan ke tabel di bawah : R L / I dan U U ac U dc U’ ac I dc

  Catatan : U ac = U’ ac - 2 U dc

   Gambar bentuk gelombang yang di hasilkan di oscilloscope R U U

  

L ac dc

  470 ohm 1 k ohm

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono Kl

  1. Cara kerja dari gelombang penuh dua dioda adalah : Pada trafo sekunder mengalir tegangan bolak – balik yang telah diturunkan, di mana kita dapatkan tegangan v dan v . Bila tegangan pada v (+)

  1

  2

  1

  maka dioda D

  1 kondulsi dan mengalirkan arus i 1 , sedangkan dioda D 2 dalam

  arah tentang, jadi cut off. Pada v berfasa (-) sehimgga arus yang melalui dioda

2 D = 0.

  2

  2. Factor kerut pada penyearah gelombang penuh dapat diketahiu dengan menggunakan rumus. Besarnya factor kerut adalah ₂ Irms

   

  R = 

  1   Idc

    ₂   Im/

  2   

   

1

R =

  2 Im/    ₂ Im    x 

  1 R =  

  V

  2

  2 Im   ₂   

1 R =   

  2

  2   ₂

1 .

  11

  1 Atau r =   

  r = 0.48 r = 0.48 x 100% = 48% Jadi kerut (ripple) penyearah gelombang penuh menjadi

  R = 48% 3. yang di maksud dengan regulasi adalah besar kecilnya faktor kerut

  4. Cara kerja dari penyearah gelombang penuh empat dioda adalah:

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  Pada gulungan sekunder trafo mempunyai tegangan yang rendah dari jaringan PLN. Arus dan tegangan dibagian ini bergelombang sinus, yang terdiri dari fasa positif dan fasa negatif. Diumpakan tegangan fasa (+) v+. Pada kedudukan sekundernya berfasa (+) D1 konduksi. Arus tidak akan mengalir melalui D4 mengapa? Setelah melalui beban RL arus akan melaliu D2 dan selanjutnya menuju gulungan trafo. Sekarang bergantian pada kedudukan ½ putaran berikutnya bagian atas tarfo berfasa (-) sedangkan bagian bawah berfasa (+) . arus akan mengalir sebaliknya yaitu melalui D3 karena dalam kedudukan arah maju sedang D2 arah tentang. Setelah arus melalui RL arus akan menuju arah positif dari trafo dengan D4.

  5. Beda penyearah gelombang penuh dua dioda dengan penyearah gelombang penuh empat dioda adalah penyearah 2 dioda harus menggunakan trafo khusus yang mempunyai ct pada bagian tengah. Dengan cara lain tanpa adanya ct pada trafo dapat pula arus AC diratakan dengan menggunakan 4 dioda. Cara pemakaian 4 dioda ini sering disebut system jembatan. Pada gambar di bawah diperlihatkan rangkaian dasar penyearah system jembatan. Perhatikan pada system ini tidak kita dapati ct.

  

Topik 4 Clipper dan Clamper

Pr

  I. Tujuan : setelah mempelajari modul ini siswa dapat :  mengamati kerja clipper  mengamati kerja clamper

  II. Alat dan bahan  1 buah LF generator  1 buah Oscilloscope  2 buah power supply 0 – 30 volt  1 buah elektronic Lab kit

  IN 4148

  IN 4148

  IN 4148 PPPG T eknologi Medan yuli hartono

   hook-up wires  1 buah Resistor 10 K  2 buah dioda IN 4148

  III. Langkah kerja  Buat rangkaian seperti gambar di bawah ini

  Gambar 1  Hubungkan generator dan chanel A oscilloscope ke terminal input dan chanel B ke terminal input.

   Hidupkan power supply atur outputnya pada 2 V dan -2 V. hidupkan generator pada 15 V – 100 Hz, sine wave  Buat rasngakian menurut ganabar 2.  Hubungakn generator dan osciloskope channel A ke terminal input dan channel

  B ke terminal output. Hidupkan generator dan oscilospok. Amati gelombang input dan output.. Gambarkan sinyal input dan output pada kertas mm yang sama.  Balikkan hhubungan dioda dan ulangi langka 4

  2V dc

  2V dc Input output

  10 K 0,01 uF

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  Gambar 2 Tujuan kegiatan :

   Siswa dapat menjelaskan tentang karakteristik dioda  Siswa dapat menjelaskan tentang karakteristik maju dari dioda  Siswa dapat menjelaskan tentang karakteristik terbalik dari dioda

  Topik

  5 B KARAKTERISTIK DIODA

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  Dari penjelasan topik 1 (dioda forward bias dan dioda reverse bias) dapat di ketahui bagaimana karakteristiknya dioda. Pada forward bias terdapat tegangan konduk (“turn ON voltage”) sebesar kira-kira 0,2 volt untuk dioda Ge dan 0,6 volt untuk dioda Si. Gambar di bawah ini memperlihatkan grafik karakteristik dioda Si dan Ge.

• I A

50 Ge Si

  40

  30

  20

  10

• U AK (Volt)
• U AK (Volt) 50 40 30 20 10 0,2 0,4 0,5 0,8
• 10 Si - 20 Ge - 30
• I A

  Sebelum tegangan konduk ini tercapai arus forward dioda sangat kecil. Setelah tegangan konduk terpenuhi, arus forward dioda dapat terpenuhi dengan cepat, karena tahanan dalam dioda menjadi sangat kecil. Arus forward yang terlalu besar dapat merusak dioda,karena itulah kemampuan arus (rating current) dioda di nyatakan untuk arus dioda.

  Pada bias reverse arus dioda yang mengalir sangat kecil (perhatikan skala arus yang di perbesar pada gambar), arus ini di sebut arus bocor. Arus bocor dioda Si jauh lebih kecil di bandingkan arus dioda Ge. Bila tegangan reverse makin di perbesar, sampai pada suatu tinggi tegangan tertentu maka arus reverse mendadak menjadi besar dan dapat merusakan dioda, tegangan tersebut di sebut “break down voltage” (tegangan dadal). Karena itulah makanya kemampuan tegangan kerja dioda (rating voltage) dinyatakan untuk tegangan reverse.

  Pemberian tegangan pada dioda ada dua cara, yaitu dengan tegangan muka maju (forward bias) dan tegangan muka terbalik (reverse bias). Dari pemberian tegangan muka pada dioda tersebut dapat di cari karakteristik dari dioda.

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  Mengikuti cara pemberian tegangan muka dioda, maka karakteristik dioda ada dua macam, yaitu karakteristik dioda maju pada saat di beri tegangan muka maju dan karakteristik terbalik pada saat di beri tegangan mukaterbalik.

  Pada karakteristik dioda ini yang akan di bicarakan adalah karakteristik tegangan dan arusnya.

  1 Tegangan muka maju dioda

  pemberian tegangan muka secara maju pada dioda akan di peroleh karakteristik seperti gambar di bawah ini :

  20

  10 ARUS mA 0,1 0,2 0,3 0,4

  Gambar 2 Pada saat tegangan maju V nol, arus maju I masih dalam posisi nol pula.

  f f

  Sedikit demi sedikit tegangan maju di tambah, arus maju I masih dalam posisi nol

  f (sangat kecil).

  Tegangan ditambah terus (0,2 volt) mengalirlah I secara besar-besaran, dalam

  f grafik ini di gambarkan merupakan garis lurus (grafik linier).

  2. Tegangan Muka Terbalik

  Bila tegangan muka terbalik sudah sampai V B , maka ini jangan di tambah negatif lagi. Di bawah ini dioda akan pecah, pada saat ini tegangan V di sebut

  B tegangan breakdown.

  Pecahnya dioda ini menyebabkan arus terbalik dapat mengalir dengan derasibarat mengalirnya air pada bendungan dimana tanggulnya hancur.

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

• arus forward Arus breakdown

  Gambar 2

  1. Kenapa tegangan yang di berikan pada dioda perlu besar atau kecil ?

  2. Bila tegangan reverse di perbesar maka arus reverse mendadak jadi besar.di sebut apakah tegangan tersebut ?

  3. Sebutkanlah dua cara pemberian tegangan muka pada dioda ?

  4. Mengikuti cara pemberian tegangan muka dioda, maka karakteristik diodapun ada dua macam, sebutkanlah. 5. sebelum tegangan konduk tercapai arus forward dioda sangat kecil, setelah tegangan konduk terpenuhi arus forward dioda dapat naik dengan cepat.

  Kenapa demikian ?

  L Tegangan forward Arus reverse

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  I . Alat dan bahan  1 buah Dioda BY -100  1 buah Oscilloscope  1 buah Resistor 1 K  hook-up wires  1 buah Resistor 25 K

  Sedikanlah alat dan bahan untuk praktek karakteristik dioda

  Pr

• Karakteristik tegangan muka maju dioda 1 buatlah rangkaian seperti gambar di bawah :

  m A

  Pp

  V2 R 1K

  V2 V2

  6 V BY - 100

25 K

  PPPG T eknologi Medan yuli hartono

  Komponen-komponen tidak perlu di pasang pada suatu khasis, melainkan cukup di rangkai-rangkaikan saja dengan moncong-moncong buaya. Pilihlah dioda silikon (sembarang type), karena dioda ini akan lebih tahan terhadap arus besar. Pada dioda di deretkan R1 = 1 K. pelawan ini berguna untuk membatasi kuat arus yang akan mengalir lewat dioda, jika kontak geser potensiometer P berada di posisi paling atas (di putar penuh ke kanan), di mana dioda mendapat tegangan jepit maksimum.

  Deretan dioda dan R di beri tegangan yang dapat di atur oleh potensio meter. Kalau kontak geser P berada di posisi paling atas , maka tegangan yang di berikan pada deretan dioda + Radalah maksimum. Dengan P di posisi paling bawah, tegangan itu ada 0. tegangan itu di tunjukan oleh alat ukur V1.(jadi kalau kontak P di geser-geser kita akan memperoleh berbagai harga tegangan di antara titik P dan B, tegangan ini antara 0…tegangan baterai, 6 volt).

  Alat ukur mA menunjukan kuat arus yang mengalir lewat dioda dan R.Alat ukur V2 mengukur tegangan yang ada di antara terminal-terminal dioda.Guna mengukur-ukur tegangan, pakailah alat ukur elektronik, atau alat ukur volt dengan perlawanan dalam sangat besar.

  2 terlebih dahulu taruhlah potensio P pada posisi minimum (kontak P paling

  bawah), kemudian barulah baterai di sambungkan dengan ini, tegangan A – B = 0, alat ukur mA pun menunjukan 0 juga.

  3 Aturlah potensiometer, supaya alat ukur mA mulai menunjukan arus yang kecil saja, misalnya 0,2 mA, catatlah penunjukan ini dalam tabel di bawah.

  4 Pasanglah alat ukur volt di antara terminal-terminal dioda (V2). Catat penunjukanya dalam tabel di bawah.

  Tegangan jepit Tegangan Dioda Tegangan di R Kuat arus

  V1 V2

  V R mA 0 volt 0 volt 0 volt 0 mA