Elektronika Dasar Karakteristik Dioda (1)

BAB II
UNIT PERCOBAAN EL 02
KARAKTERISTIK DIODA
2.1.

Maksud dan Tujuan Percobaan
Agar praktikum dapat membuat grafik karakteristik diode di daerah
forward bias dan daerah reverse bias.
Tujuannya adalah :
 Ingin

mengetahui

cara

memasang

perlengkapan

praktikum


karakteristik diode.
 Mengenal jenis – jenis diode.
 Memberikan

pengalaman

kepada

praktikan

dalam

mencoba

mempraktekan suatu unit percobaan.
2.2.

2.3.

Alat Percobaan



Sebuah CRO.



Dua buah multitester.



Kabel penghubung.



Sebuah ampermeter 0 – 10 mA DC.



Sebuah sumber tegangan 0 – 30 volt DC.




Sebuah sumber tegangan 12,5 volt DC.



Sebuah unit alat percobaan El 02.

Teori Singkat
Sebuah diode semi konduktor dapat dipakai untuk menggantikan sebuah
tabung hampa. Sebuah dioda semi konduktor dibuat dari bahan jenis N yang
mempunyai sifat kelebihan elektron, disambung dari bahan jenis P yang
kekurangan elektron. Bahan jenis N dan P tersebut dihasilkan dengan cara
penodaan ( Doping ) pada bahan semi konduktor germanium atau silicon.
Cara penyambungan dari kedua bahan ini tidak secara mekanik akan tetapi
secara kimia, yaitu proses pemanasan agar berfusi, dimana kedua jenis bahan
itu terselubung menjadi sebuah susunan Kristal tunggal.
Bila diteliti, maka pada tempat – tempat yang sangat berdekatan dengan
sambungan ini akan terjadi perembesan sedikit baik elektron maupun hole


Reza Radiannor/151041006/ELDAS - 02/8 Oktober 2015

dari wilayahnya masing – masing dan beberapa diantaranya akan bergabung
menjadi satu yang disebut rekombinasi.
Hole adalah suatu tempat kosong yang ditinggalkan oleh elektron. Dalam
waktu singkat perembesan pada sambungan ini akan dapat dicapai
kesetimbangan. Pada sambungan ( junction ) PN itu terbentuklah daerah yang
kehabisan pendukung muatan P dan N yang disebut deflection region, yang
merupakan penghambat kuat ( potential barrier ). Diode adalah komponen
elektronika aktif yang berfungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah
dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Diode terdiri dari 2
elektroda yaitu anoda dan katoda. Gambar dibawah ini merupakan macam –
macam diode dan pengertian serta kegunaanya.
PN – Junction
Kristal tunggal dapat dibentuk dengan menghubungkan dua daerah P dan
N seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.1 Dioda Grown Junction.
Reza Radiannor/151041006
Kedua daerah dapat dibentuk dalam Kristal dengan hasil penumbuhan

( grown crystal ) yaitu dengan memasukkan impuritas N ke dalam cairan dari
mana Kristal ditumbuhkan yang secara cepat dengan memasukkan impuritas
P yang cukup banyak untuk mengalahkan pengaruh impuritas N dan akan
menghasilkan konduksi P. dengan demikian maka, sekarang terjadi junction
antara P dan N yang kita sebut dengan nama Dioda Grown Junction.
PN – junction ini dapat juga dihasilkan dengan cara melelehkan bahan
impuritas P pada kepingan bahan yang tipis atau mengendapkan uap pada

Reza Radiannor/151041006/ELDAS - 02/8 Oktober 2015

bahan P di atas kepingan N tadi. Dengan mengawasi dan mengatur secara
cermat proses pengerjaannya maka peralihan dari daerah N ke P dapat dibuat
dengan tiba – tiba seperti terlihat hasilnya pada gambar berikut.

Gambar 2.2 Dioda Fused junction.
Reza Radiannor/151041006

Gambar 2.2 macam – macam diode.
Reza Radiannor/151041006
Diode Rectifier ( Dioda Penyearah )

Diode penyearah adalah rangkaian diode yang mengubah daya imput
arus bolak – balik ( AC ) menjadi arus searah ( DC ) sebagai daya output.
Sebuah diode dalam rangkaian penyearah hanya mampu melewati setengah
dari gelombang sinus lengkap. Sehingga jenis rangkaian disebut penyearah
setengah gelombang atau hald wave rectifier. Sedangkan untuk membuat
rangkaian dengan gelombang penuh diperlukan dua buah diode yang disebut
rangkaian gelombang penuh atau full wave rectifier.

Reza Radiannor/151041006/ELDAS - 02/8 Oktober 2015

Diode Zener
Diode zener adalah diode yang memiliki karkteristik menyalurkan arus
listrik mengalir ke arah berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui
batas “ tegangan tembus “ ( breakdown voltage ) atau “ Tegangan Zener ”. ini
berlainan dari diode biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah.
Sebuah diode Zener memiliki sifat yang hamper sama dengan diode biasa.
Dioda Zener khusu dirancang untuk beroperasi dalam modus bias reverse. Ia
memiliki tegangan tertentu dikenal sebagai memecah tegangan, dimana break
down sementara reverse bias diode. Dalam kasusu normalnya kerusakan
diode pada tegangan rusak. Tetapi diode zener dirancang khusus untuk

beroperasi di wilayah sebaliknya. Prinsip diode zener adalah kerusakan zener.
Ketika diode adalah sangat doping, penipisan daerah itu akan menjadi sempit.
Ketika tegangan reverse tinggi dikenakan di junction, akan ada medan listrik
yang sangat kuat pada sambungan.
Dan generasi pasangan elektron lubang terjadi. Jadi saat arus berat. Hal
ini dikenal sebagai Zener rusak. Jadi, diode zener, dalam kondisi ke depan
bias bertindak sebagai diode normal. Dalam modus bias terbalik setelah
memecah sambungan dari arus yang melalui diode meningkat tajam. Tapi
tegangan tetap dalam keadaan konstan ( Stabil ).
Diode Varactor
Diode jenis ini merupakan diode yang unik. Karena diode ini memiliki
kapasitas yang dapat berubah – ubah sesuai dengan besar atau kecilnya
tegangan yang diberikan kepada diode ini, contohnya jika tegangan yang
diberikan besar, maka kapasitasya akan menurun, berbanding terbalik apabila
diberikan tegangan yang rendah akan semakin besar kapasitasnya, pembiasan
diode ini secara reverse. Diode jenis ini banyak digunakan sebagai
pengaturan suara pada televisi, dan pesawat penerima radio.
Diode photo ( Dioda Cahaya )
Diode jenis ini merupakan diode yang peka terhadap cahaya, yang
bekerja pada daerah – daerah reverse tertentu sehingga arus cahaya tertentu


Reza Radiannor/151041006/ELDAS - 02/8 Oktober 2015

saja yang dapat melewatinya , diode ini biasa dibuat dengan menggunakan
bahan dasar silicon dan germanium. Diode cahaya saaat ini banyak digunakan
pada alarm, pita data berlubang yang berguna sebagai sensor, dan alat
pengukur cahaya ( Lux Meter ).
Light Emiting Diode ( Dioda Emisi Cahaya )
Diode yang disingkat LED ini merupakan piranti elektronik yang
menggabungkan dua unsur yaitu optic dan elektronik yang disebut juga
sebagai Opteolotronic. Dengan masing – masing elektrodanya berupa anoda (
+ ) dan Katoda ( - ), diode jenis ini dikategorikan berdasarkan arah bias dan
diameter cahaya yang dihasilkan dan warnanya.
Dioda Schottky
Diode Schocttky adalah diode yang menggunakan logam emas, perak,
atau platina pada salah satu sisi junction dan silicon yang dop ( biasanya tipe
– n ) pada sisi yang lain. Diode semacam ini adalah piranti unipolar karena
elektron bebas merupakan pembawa mayoritas pada kedua sisi junction.
Diode Schocttky tidak mempunyai lapisan pengosongan atau penyimpanan
muatan. Sebagai akibatnya, ia dapat di switch nyala dan mati lebih cepat

daripada diode bipolar. Sebagai hasilnya, piranti ini dapat menyearahkan
frekuensi di atas 300 Mhz, jauh di atas kemampuan diode bipolar dengan
pembatasan waktu reversenya.
Dioda Step Recovery
Dengan guna mengurangi tingkat doping dekat junction, pabrik dapat
membuat diode step recovery. Diode step recovery kerap kali disebut diode –
snap. Diode step recovery digunakan dalam rangkaian pulsa dan digital untuk
menghasilkan pulsa yang sangat cepat. Diode khusus ini juga digunakan
dalam pengali frekuensi.

Reza Radiannor/151041006/ELDAS - 02/8 Oktober 2015

Prinsip Kerja Dioda Secara Umum
Prinsip kerja diode pada umunnya adalah sebagai alat yang terbentuk dari
beberapa bahan semi konduktor dengan muatan A ( Anode ) dan K ( Katode )

Gambar 2.3 Simbol Dioda.
Reza Radiannor/151041006
Hubungan arah maju ( Forward Bias ) adalah bila kutub negative suatu
sumber tegangan dihubungkan dengan bagian diode jenis N dan kutup

positifnya dihubungkan pada bagian diode jenis P, maka bagian yang
kelebihan elektron akan mudah mengalirkan elektronnya ke bagian yang
kekurangan elektron.

Gambar 2.4 Forward Bias.
Reza Radiannor/151041006
Untuk sebalikanya, bila kutub positif suatu sumber tegangan dihubungkan
dengan bagian jenis N ( Katoda ) dan kutub negatifnya dihubungkan dengan
bagian jenis P ( Anoda ), maka elektron yang mengalir hamper tidak ada atau
sidikit sekali arus yang mengalir atau diode tersebut sudah rudak maka yang
terjadi lain. Hubungan tersebut dinamakan arah balik ( Reverse Bias ).

Reza Radiannor/151041006/ELDAS - 02/8 Oktober 2015

Gambar 2.5 Reverse Bias.
Reza Radiannor/151041006
Bagian grafik sebelah kanan dari titik menyajikan arus forward, lonjakan
terjadi pada tegangan relative rendah, yaitu antara 0,6 sampai 0,8 volt untuk
silicon, antara 0,2 sampai 0,3 volt untuk bahan germanium.


Gambar 2.6 Grafik Karakteristik diode semi konduktor silicon.
Reza Radiannor/151041006
Dari grafik karakteristik diode itu dapat dilihat adanya arus bocor yang sangat
kecil di daerah reverse bias, yang nilainya kurang berarti bila dibandingkan
dengan besarnya terhadap arus di daerah forward bias.
Diode semi konduktor adalah bahan atau peralatan yang tidak tahan terhadap
arus yang berlebihan. Sekali hal ini terjadi, maka diode itu dapat manjadi
rusak untuk selamanya.
2.4.
2.4.1.

Langkah Percobaan
Mengukur tahanan forward dan tahanan reverse pada diode.
A. Aturlah Ohmmeter pada jangka ( range ) R x 100 ukur tahanan diode itu
pada kondisi forward bias.

Reza Radiannor/151041006/ELDAS - 02/8 Oktober 2015

B. Ukurlah tahanan diode itu pada kondisi reverse bias.
Diode yang baik akan menunjukkan tahanan yang relative rendah pada
kondisi forward bias dan tahanan yang sangat tinggi tak terhingga pada
kondisi reverse bias.

Gambar 2.7 Skema R = 0.
Reza Radiannor/151041006
2.4.2.

Buat rangkaian berikut : ( Forward Caracteristic )

Gambar 2.8 Rangkaian Percobaan Forward Caracteristic.
Reza Radiannor/151041006
A. Aturlah ES = 0 – 10 volt secara bertahap, dengan kenaikan 1 Volt.
Tahapan yang digunakan R – 1 K Ohm, dan 270 Ohm.
B. Catat besarnya tegangan pada R ( VR ), tegangan diode ( VD ) dan
besarnya kuat arus ( mA ).
C. Buatlah grafik hubungan antara VD dengan arus (I), mana yang linier ?
D. R = 0, buatlah ES = 0 volt kemudian hubungkan pada diode dibalik.
Naikkan tegangan ES sampai 20 Volt, catatlah arus IR dari diode itu.

Reza Radiannor/151041006/ELDAS - 02/8 Oktober 2015

2.4.3.

Buatlah rangkaian sebagai berikut : ( Reverse Caracteristic )

Gambar 2.9 Rangkaian Percobaan Reverse Caracteristic.
Reza Radiannor/151041006
A. Perhatikan kutub terminalnya.
B. Percobaan seperti point 2.4.2.
C. Amati alat ukur dan catat besarnya besaran masing – masing.
D. Buatlah grafik hubungan antara ES dan I ( µA ).
2.4.4.

Mengamati bentuk gelombang tegangan yang ditimbulkan oleh

penyearah diode.

Gambar 2.10 Skema Rangkaian Penyearah Dioda.
Reza Radiannor/151041006
A. Buatlah rangkaian seperti di atas, tegangan sekunder sebesar 12 volt AC.
B. Hidupkan Osciloscope ( CRO ).
Hubungan ground CRO dan B, Vert Input dengan A dan amati bentuk
gelombangnya. Catatlah skala amplitudonya dalam lambar data yang tersedia.

Reza Radiannor/151041006/ELDAS - 02/8 Oktober 2015