T1 612005018 BAB III

BAB III

LANGKAH PERCOBAAN

3.1. KARAKTERISTIK DIODA

3.1.1. Tujuan

Mahasiswa mengetahui dan memahami karakteristik dioda yang meliputi daerah kerja dioda, dioda dengan masukan gelombang kotak, dan waktu pemulihan balik (reverse recovery time).

3.1.2. Alat dan Bahan

Dioda 1N4007 Dioda 1N4148 Resistor 100 /20W

Resistor 14M Power Supply Function Generator

Osiloskop

Kabel secukupnya

3.1.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan

 Dioda Dengan Masukan DC

Gambar 3.1. Untai untuk Percobaan Karakteristik Dioda dengan Masukan DC.

1. Rangkai komponen pada protoboard seperti Gambar 3.1.

2. Untuk memperoleh nilai tegangan buka dioda, variasikan tegangan sumber (VS) antara 0 – 5 V dengan kenaikan setiap 0,1 V. Ukur dengan multimeter

nilai tegangan beban (V_L). Catat nilai V_S dan V_L dalam tabel. Nilai tegangan dioda saat arus beban mulai muncul adalah nilai tegangan buka dioda tersebut. 3. Balik polaritas tegangan sumber sehingga pin anoda pada dioda 1N4007 mendapat supply negatif. Ganti resistor beban (R_L) yang bernilai 100 dengan resistor yang bernilai 14M .

4. Variasikan tegangan sumber antara 0 – 30 V dengan kenaikan setiap 1 V. Ukur dengan multimeter nilai V_L. Catat nilai V_S dan V_L dalam tabel.

 Menghitung Reverse Recovery Time Dioda

Gambar 3.2. Untai untuk Percobaan Dioda dengan Masukan Gelombang Kotak.

1. Rangkai komponen pada protoboard seperti Gambar 3.2.

2. Amati bentuk gelombang pada resistor beban. Kecilkan skala time/div pada osiloskop agar gelombang semakin terlihat jelas seperti Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Grafik Waktu Pemulihan Balik.

3. Gambar grafik bentuk gelombang keluaran pada kertas milimeter block untuk dua nilai frekuensi masukan yang berbeda.

5. Ganti dioda 1N4007 dengan 1N4148, ulangi langkah nomor 2 sampai dengan langkah nomor 4.

3.2. KARAKTERISTIK TRANSISTOR

3.2.1. Tujuan

Mahasiswa dapat memahami dan menggambarkan karakteristik masukan dan keluaran transistor serta mengukur arus basis (I_B), arus kolektor (I_C), arus emiter(I_E), dan menghitung penguatan arus (hfe).

3.2.2. Alat dan Bahan

Transistor NPN 2N3055 Resistor 100 /20W

Resistor 1k /1W Power Supply Function Generator

3.2.3.

Gambar Untai dan Langkah Percobaan

Gambar 3.4. Untai untuk Percobaan Karakteristik Transistor.



Karakteristik IC– IB Transistor

1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.4. 2. Atur tegangan V_CC agar bernilai 10 V.

3. Variasikan tegangan V_BB secara perlahan-lahan setiap 0,2 V. Ukur dengan multimeter nilai arus kolektor (I_C) untuk setiap arus basis (I_B). Catat dalam tabel nilai I_C untuk setiap I_B yang bersesuaian.

4. Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk nilai tegangan VCC 15 V dan 20 V.

5. Gambar grafik arus kolektor terhadap arus basis pada kertas milimeter block

 Karakteristik VBE – IB

1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.4.

2. Atur tegangan VCC agar tegangan kolektor-emiter (VCE ) memiliki nilai

tertentu, misalnya 7 V.

3. Variasikan tegangan V_BB secara perlahan-lahan setiap 0,1 V. Ukur dengan multimeter nilai tegangan basis-emiter (V_BE). Catat nilai tegangan V_BB dan

BE

V yang bersesuaian dalam tabel. Cari nilai I_B dengan menggunakan Persamaan 3.1 berikut.

B BE BB B R V V I (3.1)

4. Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk nilai tegangan V_CE yang lain, misalnya 8 V dan 9 V.

5. Gambar grafik V_BE terhadap I_B pada kertas milimeter block untuk setiap nilai

CE

V .

 Karakteristik VCE – IC dengan IB sebagai Parameter 1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.4.

2. Atur tegangan V_BB agar I_B memiliki nilai tertentu, misalnya 0,3 mA

3. Variasikan tegangan V_CC antara 0 sampai dengan 30 V dengan kenaikan setiap 1 V. Ukur dengan multimeter dan catat nilai VCE dan IC .

4. Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk nilai I_B yang lain, misalnya 0,4 mA dan 0,5 mA.

5. Gambar grafik VCE terhadap IC pada kertas milimeter block untuk setiap nilai

B I .

 Daya Transistor pada Daerah Aktif

1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.4.

2. Atur tegangan V_CC pada nilai tertentu, misalnya 20 V.

3. Atur tegangan V_BB agar transistor bekerja pada daerah aktif, misalnya 0,7 V. 4. Diamkan selama beberapa saat. Sentuh transistor untuk mengetahui apakah

transistor tersebut mengalami kenaikan suhu atau tidak.

5. Saat transistor terasa hangat, catat nilai V_CE dan IC yang bersesuaian.

6. Analisislah mengapa transistor tersebut mengalami kenaikan suhu. Hitunglah juga besarnya daya pada transistor saat transistor tersebut mengalami kenaikan suhu.

 Daya Transistor pada Daerah Saturasi 1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.4.

2. Atur tegangan VCC pada nilai tertentu, misalnya 20 V.

4. Diamkan selama beberapa saat. Sentuh transistor untuk mengetahui apakah transistor tersebut mengalami kenaikan suhu atau tidak. Transistor yang bekerja pada daerah saturasi, seharusnya tidak terasa hangat saat disentuh. 5. Catat nilai V_CE dan I_C yang bersesuaian.

6. Analisislah mengapa transistor tersebut tidak terasa hangat. Hitunglah besarnya daya pada transistor tersebut dan besarnya hambatan kolektor-emiter

saat transistor tersebut ’on’ (RCE(ON)).

3.3. KARAKTERISTIK SCR

3.3.1. Tujuan

Mahasiswa dapat memahami dan menggambarkan karakteristik V – I SCR serta mengukur arus latching, arus holding, dan tegangan breakover.

3.3.2. Alat dan Bahan

SCR TYN604

Resistor 2200 /0,5W

Resistor 100 /0,5W Power Supply

Function Generator

Multimeter

3.3.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan

Gambar 3.5. Untai untuk Percobaan Karakteristik SCR.  Mengukur Tegangan Breakover

1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.5.

2. Atur nilai tegangan V_{G G} agar arus sebesar 10 mA mengalir melalui gerbang SCR TYN604. Saklar S₁ jangan dihubungkan dahulu.

3. Variasikan nilai tegangan V_AA kemudian hubungkan saklar S2.

4. Picu SCR dengan cara menghubungkan saklar S1. Ukur nilai VAK dan IA.

Catat dalam tabel.

5. Naikkan nilai V_AA hingga arus I_A mengalir sendiri tanpa menyalakan tegangan gerbang V_{G G} untuk memicu SCR. Nilai V_AA yang mana SCR dapat aktif tanpa mendapat tegangan gerbang disebut Breakover Voltage (V_BO). 6. Gambar grafik V_AK terhadap I_A pada kertas milimeter block.

 Mengukur Arus Latching dan Arus Holding 1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.5.

2. Atur nilai tegangan VG G agar arus sebesar 10 mA mengalir melalui gerbang

SCR TYN604. Saklar S₁ jangan dihubungkan dahulu. 3. Hubungkan saklar S₂. Atur nilai tegangan V_AA 15V.

4. Picu SCR sesaat dengan cara menghubungkan kemudian memutus saklar S₁. 5. Amati arus I_A yang muncul pada multimeter. Jika setelah saklar S₁ diputus

jarum amperemeter yang mengukur I_A jatuh ke nol, maka I_A I_L. 6. Naikkan nilai tegangan VAA sebanyak 1 V.

7. Ulangi langkah nomor 4, 5, dan 6 hingga jarum amperemeter yang mengukur

A

I tidak jatuh ke nol. Dengan demikian I_A I_L.

8. Setelah memperoleh nilai arus latching, secara perlahan-lahan turunkan nilai tegangan VAA.

9. Amati jarum amperemeter yang mengukur arus I_A. Nilai arus tepat sebelum jarum amperemeter secara tiba-tiba jatuh ke nol adalah arus holding.

10. Ulangi langkah 1 sampai dengan 8 untuk nilai arus gerbang sebesar 15mA dan

mA

3.4. KARAKTERISTIK TRIAC

3.4.1. Tujuan

Mahasiswa dapat memahami dan menggambarkan karakteristik V – I TRIAC serta mengukur arus latching, arus holding, dan tegangan breakover.

3.4.2. Alat dan Bahan

TRIAC BT136 Resistor 100 /0,5W

Resistor 2200 /0,5W

Multimeter

Power Supply Function Generator

Kabel secukupnya

3.4.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan

A.

Mode 1

 Mengukur Tegangan Breakover

1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.6.

2. Atur nilai tegangan V_{G G} agar arus sebesar 15mA mengalir melalui gerbang TRIAC BT136. Saklar S1 jangan dihubungkan dahulu.

3. Variasikan nilai tegangan V_M kemudian nyalakan saklar S2.

4. Picu TRIAC dengan cara menghubungkan saklar S₁. Ukur nilai V_MT2MT1 dan

M

I . Catat dalam tabel.

5. Naikkan nilai V_M hingga arus I_M mengalir sendiri tanpa menyalakan tegangan gerbang V_{G G} untuk memicu TRIAC. Nilai V_M yang mana TRIAC dapat aktif tanpa mendapat tegangan gerbang disebut Breakover Voltage

(VBO).

6. Gambar grafik VMT2MT1 terhadap IM pada kertas milimeter block.

 Mengukur Arus Latching (IL) dan Arus Holding (IH) 1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.6.

2. Atur nilai tegangan VG G agar arus sebesar 10mA mengalir melalui gerbang

TRIAC BT136. Saklar S₁ jangan dihubungkan dahulu. 3. Hubungkan saklar S2. Atur nilai tegangan VM 15V.

4. Picu TRIAC sesaat dengan cara menghubungkan kemudian memutus saklar

1 S .

5. Amati arus I_M yang muncul pada multimeter. Jika setelah V_{G G} dimatikan jarum amperemeter yang mengukur I_M jatuh ke nol, maka I_M I_L.

6. Ulangi terus langkah nomor 3 sampai 5 hingga jarum amperemeter yang mengukur I_M tidak jatuh ke nol. Dengan demikian I_M I_L.

7. Setelah memperoleh nilai arus latching, secara perlahan-lahan turunkan nilai tegangan V_M.

8. Amati jarum amperemeter yang mengukur arus I_M. Nilai arus tepat sebelum jarum amperemeter secara tiba-tiba jatuh ke nol adalah arus holding.

B.

Mode 2

1. Rangkai untai pada protoboa rd seperti pada Gambar 3.6. Balik polaritas tegangan gerbang V_{G G} dan amperemeter I_G.

2. Lakukan langkah nomor 2 sampai dengan nomor 8 pada Mode 1.

C.

Mode 3

1. Rangkai untai pada protoboa rd seperti pada Gambar 3.6. Balik polaritas tegangan V_M, voltmeter V_MT2MT1, dan amperemeter I_M .

2. Lakukan langkah nomor 2 sampai dengan nomor 8 pada Mode 1.

D.

Mode 4

1. Rangkai untai pada protoboa rd seperti pada Gambar 3.6. Balik polaritas tegangan gerbang VG G, amperemeter IG, tegangan VM, voltmeter VMT2MT1,

2. Lakukan langkah nomor 2 sampai dengan nomor 8 pada Mode 1.

3.5. KARAKTERISTIK MOSFET

3.5.1. Tujuan

Mahasiswa dapat memahami dan menggambarkan karakteristik VDS - ID dan

VGS - ID MOSFET serta mengukur arus penguras (ID), tegangan

gerbang-sumber (V_GS), dan tegangan penguras–sumber(V_{D S}).

3.5.2. Alat dan Bahan

MOSFET IRF740 Resistor 100 /20W

Resistor 1M

Multimeter

Power Supply Function Generator

3.5.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan

Gambar 3.7. Untai untuk Percobaan Karakteristik MOSFET. A. Karakteristik VDS - ID dengan VGS sebagai Parameter

1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.7. 2. Atur nilai tegangan V_{G G} sebesar 3 V.

3. Variasikan nilai tegangan V_DD dengan kenaikan 10 mV. Ukur dengan multimeter nilai tegangan penguras – sumber (V_{D S}) dan arus penguras (I_D). Catat nilai V_{D S} dan I_D pada tabel.

4. Ulangi langkah 1 sampai dengan langkah 3 untuk nilai tegangan VG G 3,1 V,

5. Gambar grafik V_{D S} terhadap I_D dalam satu sumbu kartesian pada kertas

milimeter block. B. Karakteristik VGS - ID

1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.7. 2. Atur nilai V_{D S} pada 0,6 V.

3. Variasikan nilai tegangan V_GS secara bertahap setiap 50 mV. Ukur dengan multimeter nilai I_D. Catat nilai tegangan gerbang-sumber (V_GS) dan I_D pada tabel.

4. Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk V_{D S} 1 V dan 2 V.

5. Gambar grafik V_GS terhadap I_D untuk setiap nilai V_{D S} pada kertas milimeter block.

C. Daya MOSFET pada Daerah Pinch-Off 1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.7.

2. Atur tegangan V_{G G} pada nilai tertentu, misalnya 3,2 V.

3. Atur tegangan V_DD pada nilai tertentu agar MOSFET bekerja pada daerah Pinch-Off, misalnya 10 V.

4. Diamkan selama beberapa saat. Sentuh MOSFET untuk mengetahui apakah mengalami kenaikan suhu atau tidak.

6. Analisislah mengapa MOSFET mengalami kenaikan suhu. Hitunglah besarnya daya pada MOSFET tersebut.

D. Daya MOSFET pada Daerah Triode 1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.7.

2. Atur tegangan V_{G G} pada nilai tertentu, misalnya 20 V. 3. Atur tegangan V_DD pada nilai tertentu, misalnya 5 V.

4. Diamkan selama beberapa saat. Sentuh MOSFET untuk mengetahui apakah mengalami kenaikan suhu atau tidak. MOSFET yang bekerja pada daerah triode, seharusnya tidak terasa hangat saat disentuh.

5. Catat nilai VD S dan ID yang bersesuaian.

6. Analisislah mengapa MOSFET tersebut tidak terasa hangat. Hitunglah besarnya daya pada MOSFET tersebut dan besarnya hambatan penguras-sumber saat MOSFET bekerja di daerah triode (R_DS(ON)).

3.6. KARAKTERISTIK IGBT

3.6.1. Tujuan

Mahasiswa dapat memahami dan menggambarkan karakteristik VCE – IC dan

VGE – IC IGBT serta mengukur arus kolektor (IC), tegangan gerbang-emiter

3.6.2. Alat dan Bahan

IGBT IRG4BC20S Resistor 100 /20W

Resistor 1M

Multimeter

Power Supply Function Generator

Kabel secukupnya

3.6.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan

Gambar 3.8. Untai untuk Percobaan Karakteristik IGBT. A. Karakteristik VCE – IC

2. Atur nilai tegangan V_{G G} sebesar 4,5 V.

3. Variasikan nilai tegangan VCC. Ukur dengan multimeter nilai tegangan

kolektor-emiter (V_CE) dan arus kolektor (I_C ). Catat nilai V_CE dan I_C yang bersesuaian pada tabel.

4. Ulangi langkah 1 sampai dengan langkah 3 untuk nilai V_{G G} 4,6 V, 4,7 V, 4,8 V, 4,9 V, 5 V, 5,1 V, 5,2 V, dan 5,3 V.

5. Gambar grafik V_CE terhadap I_C dalam satu sumbu kartesian pada kertas

milimeter block. B. Karakteristik VGE – IC

1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.8. 2. Atur nilai tegangan V_CC agar V_CE bernilai 0,7 V.

3. Variasikan nilai tegangan gerbang-emiter (V_{G E}) secara bertahap setiap 50 mV. Ukur dengan multimeter nilai I_C . Catat nilai V_{G E} dan I_C yang bersesuaian pada tabel.

4. Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk nilai V_CE 0,8 V dan 0,9 V.

5. Gambar grafik VG E terhadap IC untuk setiap nilai VCE pada kertas milimeter

3.7.

TUGAS RANCANG

Rancanglah sebuah step-up chopper yang dapat digunakan untuk menaikkan tegangan DC 20 V menjadi tegangan DC 40 V dengan besar arus maksimal 0,4 A untuk beban resistif.

3.5.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan

Gambar 3.7. Untai untuk Percobaan Karakteristik MOSFET. A. Karakteristik VDS - ID dengan VGS sebagai Parameter

1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.7. 2. Atur nilai tegangan V_{G G} sebesar 3 V.

3. Variasikan nilai tegangan V_DD dengan kenaikan 10 mV. Ukur dengan multimeter nilai tegangan penguras – sumber (V_{D S}) dan arus penguras (I_D). Catat nilai V_{D S} dan I_D pada tabel.

4. Ulangi langkah 1 sampai dengan langkah 3 untuk nilai tegangan VG G 3,1 V,

5. Gambar grafik V_{D S} terhadap I_D dalam satu sumbu kartesian pada kertas

milimeter block. B. Karakteristik VGS - ID

1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.7. 2. Atur nilai V_{D S} pada 0,6 V.

3. Variasikan nilai tegangan V_GS secara bertahap setiap 50 mV. Ukur dengan multimeter nilai I_D. Catat nilai tegangan gerbang-sumber (V_GS) dan I_D pada tabel.

4. Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk V_{D S} 1 V dan 2 V.

5. Gambar grafik V_GS terhadap I_D untuk setiap nilai V_{D S} pada kertas milimeter block.

C. Daya MOSFET pada Daerah Pinch-Off 1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.7.

2. Atur tegangan V_{G G} pada nilai tertentu, misalnya 3,2 V.

3. Atur tegangan V_DD pada nilai tertentu agar MOSFET bekerja pada daerah Pinch-Off, misalnya 10 V.

4. Diamkan selama beberapa saat. Sentuh MOSFET untuk mengetahui apakah mengalami kenaikan suhu atau tidak.

6. Analisislah mengapa MOSFET mengalami kenaikan suhu. Hitunglah besarnya daya pada MOSFET tersebut.

D. Daya MOSFET pada Daerah Triode 1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.7.

2. Atur tegangan V_{G G} pada nilai tertentu, misalnya 20 V. 3. Atur tegangan V_DD pada nilai tertentu, misalnya 5 V.

4. Diamkan selama beberapa saat. Sentuh MOSFET untuk mengetahui apakah mengalami kenaikan suhu atau tidak. MOSFET yang bekerja pada daerah triode, seharusnya tidak terasa hangat saat disentuh.

5. Catat nilai VD S dan ID yang bersesuaian.

6. Analisislah mengapa MOSFET tersebut tidak terasa hangat. Hitunglah besarnya daya pada MOSFET tersebut dan besarnya hambatan penguras-sumber saat MOSFET bekerja di daerah triode (R_DS(ON)).

3.6. KARAKTERISTIK IGBT

3.6.1. Tujuan

Mahasiswa dapat memahami dan menggambarkan karakteristik VCE – IC dan

VGE – IC IGBT serta mengukur arus kolektor (IC), tegangan gerbang-emiter

3.6.2. Alat dan Bahan

IGBT IRG4BC20S Resistor 100 /20W

Resistor 1M

Multimeter

Power Supply Function Generator

Kabel secukupnya

3.6.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan

Gambar 3.8. Untai untuk Percobaan Karakteristik IGBT. A. Karakteristik VCE – IC

2. Atur nilai tegangan V_{G G} sebesar 4,5 V.

3. Variasikan nilai tegangan VCC. Ukur dengan multimeter nilai tegangan

kolektor-emiter (V_CE) dan arus kolektor (I_C ). Catat nilai V_CE dan I_C yang bersesuaian pada tabel.

4. Ulangi langkah 1 sampai dengan langkah 3 untuk nilai V_{G G} 4,6 V, 4,7 V, 4,8 V, 4,9 V, 5 V, 5,1 V, 5,2 V, dan 5,3 V.

5. Gambar grafik V_CE terhadap I_C dalam satu sumbu kartesian pada kertas

milimeter block. B. Karakteristik VGE – IC

1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.8. 2. Atur nilai tegangan V_CC agar V_CE bernilai 0,7 V.

3. Variasikan nilai tegangan gerbang-emiter (V_{G E}) secara bertahap setiap 50 mV. Ukur dengan multimeter nilai I_C . Catat nilai V_{G E} dan I_C yang bersesuaian pada tabel.

4. Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk nilai V_CE 0,8 V dan 0,9 V.

5. Gambar grafik VG E terhadap IC untuk setiap nilai VCE pada kertas milimeter block.

3.7.

TUGAS RANCANG

Rancanglah sebuah step-up chopper yang dapat digunakan untuk menaikkan tegangan DC 20 V menjadi tegangan DC 40 V dengan besar arus maksimal 0,4 A untuk beban resistif.