karakteristik dioda pada rangkaian penyearah (1)

1. Judul Percobaan
: Dioda
2. Tujuan Percobaan
 Mengenal diada dan pemakaiannya
 Memahami polaritas dan cara pemakaian yang benar
3. Alat dan Bahan
 Modul praktikum elektronika
 Board praktikum elektronika dasar
 Voltmeter
 Ampermeter
 Fungtion generator
4. Teori Dasar
Dioda (Diode) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terbuat dari bahan
semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah
tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering
dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya
mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki
prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat
mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak
dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

Gambar 1. Ilustrasi sambungan P-N
Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan P-N memiliki lapisan deplesi
(depletion layer), yaitu lapisan yang memiliki keseimbangan antara hole dan elektron
atau juga disebut dengan daerah pengosongan. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi
P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron, sedangkan di sisi N
banyak terdapat elektron-elektron yang siap bebas. Lalu bila dioda diberi bias positif,
yaitu memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N (bias maju/forward
bias), maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk
mengisi hole pada sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan
terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Hal ini disebut aliran hole dari P
menuju N, kalau menggunakan terminology arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran
listrk dari sisi P ke sisi N.

1

Gambar 2. Bias Maju (Forward Bias)

Gambar 3. Bias Mundur (Reverse Bias)
Sebaliknya yang akan terjadi apabila polaritas sumber tegangan dibalik yaitu
dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat

polaritas lebih besar dari pada sisi P.
Tentu jawabannya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron dari N ke P atau
aliran hole dari P ke N. kerana baik hole atau elektron masing-masing tertarik ke arah
kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (lapisan pengosongan) semakin besar dan
menghalangi terjadinya aliran hole dari P ke N (aliran arus).
Demikianlah prinsip kerja dioda yang hanya dapat mengalirkan arus satu arah
saja yaitu dari P (anoda) ke N (katoda). Dengan tegangan bias maju yang kecil saja
dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta di atas 0 volt, tetapi memang
tegangan beberapa volt baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya
dinding lapisan deplesi. Untuk dioda dari bahan silicon tegangan konduksi adalah di
atas 0,7 Volt, sedangkan untuk dioda dari bahan germanium tegangan konduksinya
adalah di atas 0,3 Volt.

Gambar 4. Grafik forward dan reverse bias
Sebaliknya untuk bias negative dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun
memang ada batasnya sampai beberapa puluh bahkan ratusan Volt. Peristiwa tersbeut
2

disebut breakdown, dimana dioda tidak dapat lagi menahan aliran elektron yang
terbentuk di lapisan deplesi. Tegangan yang mampu melewati rangkaian reverse bias

dioda disebut dengan teganganbreakdown.
Dioda dinyatakan dalam ukuran menurut kemampuan kuat arus yang mampu
dialirkan. Semakin besar ukuran fisik dioda, semakin besar kuat arus yang mampu
dialirkan. Ukuran arus tersebut merupakan nilai maksimal yang tidak boleh
dilampaui, apabila dilampaui maka dioda akan mengalami kerusakan. Khusus bagi
dioda dengan kempuan besar biasanya disertai dengan plat pendingin.
Fungsi Dioda and Jenis-jenisnya
Berdasarkan Fungsi Dioda, Dioda dapat dibagi menjadi beberapa Jenis, diantaranya
adalah :


Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai
penyearah arus AC ke arus DC.



Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai
penstabil tegangan.



Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu
penerangan



Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya



Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali

Simbol Dioda
Gambar dibawah ini menunjukan bahwa Dioda merupakan komponen Elektronika
aktif yang terdiri dari 2 tipe bahan yaitu bahan tipe-p dan tipe-n :

Gambar 5. Simbol dioda
Jenis – jenis dioda
3



Light Emiting Diode (Dioda Emisi Cahaya)
Dioda yang sering disingkat LED ini merupakan salah satu piranti elektronik
yang menggabungkan dua unsur yaitu optik dan elektronik yang disebut juga
sebagai Opteolotronic.dengan masing-masing elektrodanya berupa anoda (+)
dan katroda (-), dioda jenis ini dikategorikan berdasarkan arah bias dan
diameter cahaya yang dihasilkan, dan warna nya.

Gambar 6. Light emiting dioda



Diode Photo (Dioda Cahaya)
Dioda jenis ini merupakan dioda yang peka terhadap cahaya, yang bekerja
pada pada daerah-daerah reverse tertentu sehingga arus cahaya tertentu saja
yang dapat melewatinya, dioda ini biasa dibuat dengan menggunakan bahan
dasar silikon dan geranium. Dioda cahaya saat ini banyak digunakan untuk
alarm, pita data berlubang yang berguna sebagai sensor, dan alat pengukur
cahaya (Lux Meter).

Gambar 7. Dioda Photo


Diode Varactor (Dioda Kapasitas)
Dioda jenis ini merupakan dioda yang unik, karena dioda ini memiliki
kapasitas yang dapat berubah-ubah sesuai dengan besar kecilnya tegangan
yang diberikan kepada dioda ini, contohnya jika tegangan yang diberikan
besar, maka kapasitasnya akan menurun,berbanding terbalik jika diberikan
tegangan yang rendah akan semakin besar kapasitasnya, pembiasan dioda ini
4

secara reverse. Dioda jenis ini banyak digunakan sebagai pengaturan suara
pada televisi, dan pesawat penerima radio.

Gambar 8. Dioda Varactor


Diode Rectifier (Dioda Penyearah)
Dioda jenis ini merupakan dioda penyearah arus atau tegangan yang diberikan,

contohnya seperti arus berlawanan (AC) disearahkan sehingga menghasilkan
arus searah (DC). Dioda jenis ini memiliki karakteristik yang berbeda-beda
sesuai dengan kapasitas tegangan yang dimiliki.

Gambar 9. Diode Rectifier


Diode Zener
Dioda jenis ini merupakan dioda yang memiliki kegunaan sebagai penyelaras
tegangan baik yang diterima maupun yang dikeluarkan, sesuai dengan
kapasitas dari dioda tersebut, contohnya jika dioda tersebut memiliki kapasitas
5,1 V, maka jika tegangan yang diterima lebih besar dari kapasitasnya, maka
tegangan yang dihasilkan akan tetap 5,1 tetapi jika tegangan yang diterima
lebih kecil dari kapasitasnya yaitu 5,1, dioda ini tetap mengeluarkan tegangan
sesuai dengan inputnya.

Gambar 10. Diode Zener
Dapat disimpulkan bahwa Jenis-Jenis Dioda tersebut memiliki berbagai kegunaan
tersendiri yang dapat memanipulasi berbagai tegangan yang masuk melalui dioda
5

tersebut. Jenis-jenis Dioda diatas merupakan beberapa contoh jenis dioda yang saat ini
sudah ada dan dikembangkan, masih banyak lagi contoh lain dari jenis dioda ini.
Rangkaian – rangkaian dioda
 Rangkaian penyearah setengah gelombang
Rangkaian penyearah adalah rangkaian yang mampu mengkonversikan
tegangan AC menjadi tegangan DC. Rangkaian Penyearah Setengah
Gelombang adalah rangkaian penyearah yang hanya menghasilkan arus output
dari setengah siklus arus input. Rangkaiannya terdiri dari sebuah diode
penyearah saja.

Gambar 11. Rangkaian penyearah setengah gelombang
Pada rangkaian dibawah, diperlihatkan kondisi pada kondisi setangah siklus
positif fase memiliki tegangan lebih tinggi (+) dari netral (-) sehingga dioda
mendapat bias maju (forward bias) sehingga dapat menghantarkan arus. Arus
mengalir melewati dioda ke beban dan kembali menuju trafo melewati jalur 0
volt.

Gambar 12. Forward bias
Sementara itu dioda tidak menghantarkan arus listrik selama setengah siklus

negatif AC yaitu fase memiliki tegangan lebih rendah (-) dari netral (+),
sebagaimana diperlihatkan gambar dibawah:

6

Gambar 13. Reverse bias
Bentuk gelombang arus yang melewati beban dapat dilihat pada gambar
dibawah. Meskipun terlihat naik turun, tegangan tetap bernilai positif.
Tegangan semacam ini setara dengan tegangan DC.

Gambar 14. Gelombang output
Dengan membandingkan grafik tegangan input AC dan tegangan output DC
kita dapat mengetahui bahwa:
Ø Tidak terdapat output selama setengah siklus negatif. Setengah dari daya
input terbuang sia-sia.
Ø Amplitudo (tinggi gelombang) / tegangan output lebih kecil
dibandingkan dengan amplitudo input. Hal ini disebabkan oleh
timbulnya tegangan maju (tegangan konduksi) pada diode.
 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh
Sesuai dengan namanya, rangkaian penyearah gelombang penuh akan

menghasilkan gelombang secara penuh baik pada setengah siklus positif atau
pada setengah siklus negatif. Rangkaian dibawah ini menyearahkan tegangan
AC menggunakan sebuah rangkaian dioda jembatan (bridge) yang terdiri dari
4 buah dioda.

7

Gambar 15. Rangkaian penyearah gelombang penuh
Selama setenga siklus positif, dioda D1 dan diode D2 mendapat bias maju,
sehingga keduanya menghantarkan arus. Diode D3 dan diode D4 mendapatkan
bias mundur, sehingga tidak menhantarkan arus. Arus mengalir melewati
beban sebagaimana diperlihatkan gambar berikut ini:

Gambar 16. Siklus positif
Selama setengah siklus negatif, diode D1 dan diode D2 mendapat bias mundur
sehingga keduanya tidak mengalirkan arus. Diode D3 dan D4 memperoleh
bias maju sehingga menghantarkan arus.

Gambar 17. Siklus negatif
Kesimpulan yang dapat kita peroleh adalah bahwa arus terus mengalir

melewati beban, pada arah yang sama sebagaimana sebelumnya. Grafik-grafik
tegangan input dan tegangan output adalah sebagai berikut:

8

Gambar 18. Grafik input output
Rangkaian penyearah tetap menghasilkan output selama berlangsungnya
kedua siklus setengah gelombang, sehingga rangkaian ini efisien 100 %.
Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh juga dapat dibuat menggunakan 2
buah diode saja, tetapi menggunakan transformator tipe center tap (CT). Trafo
CT memiliki 2 buah fase dan sebuah terminal CT sebagai 0 atau netral. setiap
fase memiliki sudut yang berbeda 180°. Perbedaan sudut fase inilah yang
dimanfaatkan untuk mendapatkan hasil penyearahan gelombang penuh.
Apabila diperhatikan rangkaian penyearah gelombang penuh menggunakan
trafo CT sebenarnya sama dengan 2 buah rangkaian penyarah setengah
gelombang.

Gambar 19. Trafo CT

Gambar 20. Grafik keluran

9

5. Prosedur Percobaan
1. Hubungkan titik 3 dengan titik 4
2. Pasang volt meter di titik 6 dan 7
3. Pasang ampermeter di titik 8 dan 9
4. Nyalakan catu daya dan atur potensiometer sehingga volt meter terbaca 10 volt
5. Catat nilai arus yang terbaca pada ampermeter
6. Matikan catu daya
7. Lepas sambungan di titik 4 dan pindahkan ke titik 5 sehingga titik 3 tersambung
dengan titik 5dan lakukan seperti pada langkah 4 dan 5.
8. Catat hasil pengukuran pada table hasil percobaan.
6. Data Percobaan
Rangkaian

Arus (mA)

Forward bias

200

Reverse bias

Table 1. data hasil percobaan

7. Analisis Data
 Analisis Deskriptif
Pada percobaan pertama yang berjudul diode dengan tujuan
 Mengenal diada dan pemakaiannya
 Memahami polaritas dan cara pemakaian yang benar
Mendapatkan data arus pada rangkaian forward bias sebesar 200 mA
sedangkan pada reverse bias arus tidak terbaca dikarenakan arus tidak
mengalir atau terblok karena tegangan tidak melebihi batas minimal tegangan
yang dapat mengakibatkan arus mengalir (breakdown).
8. Kesimpulan
Dari percobaan pertama yang berjudul dioda dapat ditarik kesimpulan sebagai
berikut prinsip kerja diode yang hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja yaitu
10

dari P (anoda) ke N (katoda). Mengakibatkan adanya forward bias dan reverse bias.
Pada forward bias arus dapat mengalir karena kutub negatif batere akan menolak
elekton-elektron bebas yang ada dalam semikonduktor tipe N, jika energi listrik yang
digunakan adalah melebihi tegangan barir, maka elektron yang tertolak tersebut akan
melintasi daerah deplesi dan bergabung dengan hole yang ada pada tipe P, hal ini
terjadi terus menerus selama rangkaian tersebut adalah tertutup. Kondisi inilah yang
menyebabkan adanya arus listrik yang mengalir dalam rangkaian.
Sedangkan pada reverse bias arus tidak mengalir dikarenakan tidak ada aliran
arus listrik yang melewati dioda. Hal ini dikarenakan elekton bebas yang ada pada
tipe N tertarik oleh kutub positif batere dan demikian juga hole pada tipe P
berekombinasi dengan elektron dari batere, sehingga lapisan pengosongan menjadi
semakin lebar. Dengan semakin lebarnya lapisan pengosongan ini, maka dioda tidak
akan mengalirkan arus listrik. Ketika tegangan bias mundur terus diperbesar, maka
pada suatu harga tegangan tertentu dioda akan rusak, karena adanya proses awalan
yang menyebabkan dioda rusak secara fisik disebut tegangan breakdown.

11

Daftar Pustaka
Anonim.(2014). Jenis-Jenis Dioda dan Fungsinya. [Online]. Terdapat di :
http://komponenelektronika.biz/jenis-jenis-dioda-dan-fungsinya.html.
Diakses pada 19 September 2015.

Kholis,Nur. 2015.Paduan Praktikum Elektronika. Surabaya. Teknik elektro – Unesa.
Verero,Arif.(2013).Dioda.[Online].Terdapat di :
http://mekatronikasekayu.blogspot.co.id/2013/01/dioda.html. Diakses pada
19 September 2015.

12