LAPORAN PRAKTIKUM DIODA DI INDONESIA
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur kami panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat
limpahan Rahmat dan Karunia-nya sehingga kami dapat menyusun laporan Praktikum Dasar
Elektronika dan Digital ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Dalam laporan ini kami
membahas mengenai Dioda.
Praktikum ini kami laksanakan untuk meneliti komponen dioda. Dengan melakukan
beberapa percobaan dan memberi perlakuan yang maka kita akan mengetahui lebih jauh tentang
komponen dioda.
Laporan ini dibuat dengan berbagai observasi dan beberapa bantuan dari berbagai pihak
untuk membantu menyelesaikan tantangan dan hambatan selama mengerjakan laporan ini. Oleh
karena itu, kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang
telah membantu dalam penyusunan laporan ini.
Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar pada laporan ini. Oleh
karena itu kami mengundang pembaca untuk memberikan saran serta kritik yang dapat
membangun kami. Kritik konstruktif dari pembaca sangat kami harapkan untuk penyempurnaan
laporan ini pada laporan penelitian kami selanjutnya.
Surabaya, 8 Desember 2014
Penulis
1
DAFTAR ISI
Kata pengantar…………..................................................................................................... 1
Daftar isi…………….......................................................................................................... 2
A. Judul Percobaan………….............................................................................................. 3
B. Rumusan Masalah ……….............................................................................................. 3
C. Tujuan…………………….............................................................................................. 3
D. Kajian Pustaka………………………………………………..…………………………. 3
E. Alat dan Bahan……………………………………………………………………………20
F. Desain Eksperimen……….............................................................................................. 21
G. Variabel……...……………............................................................................................. 22
H. Hasil Eksperimen…………………………………………………………………………32
I. Analisi Data….…………………..…………………………………………………..… 33
J. Kesimpulan………….........................................................................................................36
Daftar Pustaka……….............................................................................................................37
2
A. JUDUL EKSPERIMEN
DIODA
B. PERUMUSAN MASALAH
1. Apa pengertian dari dioda?
2. Bagaimana karakteristik diode?
3. Bagaimana cara kerja diode zener?
4. Bagaimana cara kerja penyearah setengah gelombang?
5. Bagaimana cara kerja penyearah setengah gelombang penuh?
6. Apakah fungsi dari series clipper dan bagaimana cara kerjanya ?
7. Apakah fungsi dari shunt clipper dan bagaimana cara kerjanya ?
8. Apakah fungsi dari clamper dan bagaimana cara kerjanya ?
C. TUJUAN
1.Mengenal dioda dan pemakaiannya
2.Memahami polaritas dan cara perangkaian yang benar.
D. KAJIAN PUSTAKA
A. Pengertian Dioda
Dioda merupakan komponen semikonduktor yang paling sederhana. Kata dioda berasal dari
pendekatan kata yaitu dua elektroda yang mana (di berarti dua) mempunyai dua buah elektroda
yaitu anoda dan katoda.
Dioda adalah piranti elektronik yang hanya dapat melewatkan arus/tegangan dalam satu arah
saja, dimana dioda merupakan jenis vacuum tube yang memiliki dua buah elektroda (terminal).
Karena itu, dioda dapat dimanfaatkan sebagai penyearah arus listrik, yaitu piranti elektronik yang
mengubah arus atau tegangan bolak-balik (AC) menjadi arus atau tegangan searah (DC). Dioda
jenis vacuum tube pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir
J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904.
3
Dioda terbentuk dari bahan semikonduktor tipe P dan N yang digabungkan. Dengan demikian
dioda sering disebut PN junction. Dioda adalah gabungan bahan semikonduktor tipe N yang
merupakan bahan dengan kelebihan elektron dan tipe P adalah kekurangan satu elektron sehingga
membentuk Hole. Hole dalam hal ini berfungsi sebagai pembawa muatan. Apabila kutub P pada
dioda (anoda) dihubungkan dengan kutub positif sumber maka akan terjadi pengaliran arus listrik
dimana elektron bebas pada sisi N (katoda) akan berpindah mengisi hole sehingga terjadi
pengaliran arus. Sebaliknya apabila sisi P dihubungkan dengan negatif baterai/sumber, maka
elektron akan berpindah ke arah terminal positif sumber. Didalam dioda tidak akan terjadi
perpindahan elektron.
Gambar 1.1 simbol diode
Gambar 1.2 fisik diode
4
Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambang dioda seperti
anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus
konvensional dimana arus mudah mengalir dari sisi P ke sisi N.
Jenis dari dioda lainnya adalah diode zener Dioda Zener (Zener Diode) adalah Komponen
Elektronika yang terbuat dari Semikonduktor dan merupakan jenis Dioda yang dirancang khusus
untuk dapat beroperasi di rangkaian Reverse Bias (Bias Balik). Pada saat dipasangkan pada
Rangkaian Forward Bias (Bias Maju), Dioda Zener akan memiliki karakteristik dan fungsi
sebagaimana Dioda Normal pada umumnya. Efek Dioda jenis ini ditemukan oleh seorang
Fisikawan Amerika yang bernama Clarence Melvin Zener pada tahun 1934 sehingga nama
Diodanya juga diambil dari nama penemunya yaitu Dioda Zener.
Gambar 1.3 simbol dan fisik diode zener
5
B. Prinsip Kerja Dioda
Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan
untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus
benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan
yang dicatu.
Dioda semikonduktor hanya dapat melewatkan arus pada satu arah saja, yaitu pada saat
dioda memperoleh catu arah/bias maju (forward bias). Karena di dalam dioda terdapat junction
(pertemuan) dimana daerah semikonduktor type-p dan semi konduktor type-n bertemu. Pada
kondisi ini dioda dikatakan bahwa dioda dalam keadaan konduksi atau menghantar dan
mempunyai tahanan dalam dioda relative kecil. Sedangkan bila dioda diberi catu arah/bias
mundur (Reverse bias) maka dioda tidak bekerja dan pada kondisi ini dioda mempunyai tahanan
dalam yang tinggi sehingga arus sulit mengalir. Apabila dioda silicon dialiri arus AC, maka yang
mangalir hanya satu arah saja sehingga arus output dioda berupa arus DC. Dari kondisi tersebut
maka dioda hanya digunakan pada beberapa pemakaian saja antara lain sebagai penyearah
setengah gelombang (Half Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full Wave Rectifier),
rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda tegangan
(Voltage Multiplier).
C. Karakteristik Dioda
Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam rangkaian
elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam
rangkaian dioda, diantaranya : penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier), penyearah
gelombang penuh (Full-Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit
(Clamper) maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier).
Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain :
· Dioda germanium
· Dioda silikon
· Dioda selenium
· Dioda zener
· Dioda cahaya (LED)
6
Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari
penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda
memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda
tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe
P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat
mengalir dari sisi P menuju sisi N.
Karakteristik dasar dioda dikenal dengan karakteristik V-I. Karakterisik ini penting untuk
dipahami agar tidak terjadi kesalahan dalam aplikasi dioda. Dalam karakteristik ini dapat
diketahui keadaan-keadaan yang terjadi pada dioda ketika mendapat tegangan bias maju dan
tegangan bias mundur.
Gbr. 7 Karakteristik dioda ( karakteristik V-I )
Jika kedua terminal dioda disambungkan ke sumber tegangan dimana tegangan anoda lebih
positif dibandingkan dengan tegangan katoda, maka dioda dikatakan dalam keadaan bias maju.
Sebaliknya, bila tegangan anoda lebih negatif dari katoda, dioda dikatakan dalam keadaan bias
mundur.
.
1) Dioda Diberi Tegangan Negatif (Reverse Bias)
7
Gbr. 5 Dioda Diberi Tegangan Negatif
Ketika dioda diberi tegangan negatif maka potensial negatif yang ada pada plate akan menolak
elektron yang sudah membentuk muatan ruang sehingga elektron tersebut tidak akan dapat
menjangkau plate sebaliknya akan terdorong kembali ke katoda, sehingga tidak akan ada arus
yang mengalir.
2) Dioda Diberi Tegangan Positif (Forward Bias)
Gbr. 6 Dioda Diberi Tegangan Positif
Ketika dioda diberi tegangan positif maka potensial positif yang ada pada plate akan menarik
elektron yang baru saja terlepas dari katoda oleh karena emisi thermionic, pada situasi inilah arus
listrik baru akan terjadi. Seberapa besar arus listrik yang akan mengalir tergantung daripada
besarnya tegangan positif yang dikenakan pada plate. Semakin besar tegangan plate akan
semakin besar pula arus listrik yang akan mengalir.
8
Oleh karena sifat dioda yang seperti ini yaitu hanya dapat mengalirkan arus listrik pada situasi
tegangan tertentu saja, maka dioda dapat digunakan sebagai penyearah arus listrik (rectifier).
Pada kenyataannya memang dioda banyak digunakan sebagai penyearah tegangan AC menjadi
tegangan DC.
Sebagai karakteristik dioda, pada saat reverse, nilai tahanan diode tersebut relative sangat
besar dan diode ini tidak dapat menghantarkan arus listrik. Nilai-nilai yang didapat, baik arus
maupun tegangan tidak boleh dilampaui karena akan mengkibatkan rusaknya dioda
Jenis – Jenis Dioda
1. Dioda standar
9
Dioda jenis ini ada dua macam yaitu silikon dan germanium. Dioda silikon mempunyai
tegangan maju 0.6 V sedangkan dioda germanium 0.3 V. Dioda jenis ini mempunyai beberapa
batasan tertentu tergantung spesifikasi. Batasan batasan itu seperti batasan tegangan reverse,
frekuensi, arus, dan suhu. Tegangan maju dari dioda akan turun 0.025 V setiap kenaikan 1
derajat dari suhu normal.
Sesuai karakteristiknya dioda ini bisa dipakai untuk fungsi-fungsi sebagai berikut:
1. Penyearah sinyal AC
2. Pemotong level
3. Sensor suhu
4. Penurun tegangan
5. Pengaman polaritas terbalik pada DC input
Contoh dioda jenis ini adalah 1N400x (1A), 1N5392 (1.5A), dan 1N4148 (500mA).
2. Dioda Zener
Fungsi dari dioda zener adalah sebagai penstabil tegangan. Selain itu dioda zener juga
dapat dipakai sebagai pembatas tegangan pada level tertentu untuk keamanan rangkaian. Karena
kemampuan arusnya yang kecil maka pada penggunaan dioda zener sebagai penstabil tegangan
untuk arus besar diperlukan sebuah buffer arus. Dioda zener dibias mundur (reverse).
Dioda zener berbeda dengan dioda penyearah, dioda zener dirancang untuk beroperasi
dengan tegangan muka terbalik (reverse bias) pada tegangan tembusnya,biasa disebut “break
10
down diode”. Jadi katoda-katoda selalu diberi tegangan yang lebih positif terhadap anoda dengan
mengatur tingkat dopping, pabrik dapat menghasilkan dioda zener dengan tegangan break down
kira-kira dari 2V sampai 200V.
a) Dioda zener dalam kondisi forward bias.
Dalam kondisi forward bias dioda zener akan dibias sebagai berikut: kaki katoda diberi
tegangan lebih negatif terhadap anoda atau anoda diberi tegangan lebih positif terhadap katoda
seperti gambar berikut.
Dalam kondisi demikian dioda zener akan berfungsi sama halnya dioda penyearah dan
mulai aktif setelah mencapai tegangan barier yaitu 0,7 V. Disaat kondisi demikian tahanan dioda
(Rz) kecil sekali .
Sedangkan konduktansi (
) besar sekali, karena tegangan maju akan menyempitkan
depletion layer (daerah perpindahan muatan) sehingga perlawanannya menjadi kecil dan
mengakibatkan adanya aliran elektron. Untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini.
11
b) Dioda zener dalam kondisi Reverse bias.
Dalam kondisi reverse bias dioda zener kaki katoda selalu diberi tegangan yang lebih
positif terhadap anoda.
Jika tegangan yang dikenakan mencapai nilai breakdown, pembawa minoritas lapisan
pengosongan dipercepat sehingga mencapai kecepatan yang cukup tinggi untuk mengeluarkan
elektron valensi dari orbit terluar. Elektron yang baru dibebaskan kemudian dapat menambah
kecepatan cukup tinggi untuk membebaskan elektron valensi yang lain. Dengan cara ini kita
memperoleh longsoran elektron bebas. Longsoran terjadi untuk tegangan reverse yang lebih
besar dari 6V atau lebih.
Efek zener berbeda-beda bila dioda di-doping banyak, lapisan pengosongan amat sempit.
Oleh karena itu medan listrik pada lapisan pengosongan amat kuat. Jika kuat medan mencapai
kira-kira 300.000 V persentimeter, medan cukup kuat untuk menarik elektron keluar dari orbit
valensi. Penciptaan elektron bebas dengan cara ini disebut breakdown zener.
Efek zener dominan pada tegangan breakdown kurang dari 4 V, efek longsoran dominan
pada tegangan breakdown yang lebih besar dari 6 V, dan kedua efek tersebut ada antara 4 dan 6
V. Pada mulanya orang mengira bahwa efek zener merupakan satu-satunya mekanisme
breakdown dalam dioda. Oleh karenanya, nama “dioda zener” sangat luas digunakan sebelum
efek longsoran ditemukan. Semua dioda yang dioptimumkan bekerja pada daerah breakdown
oleh karenanya tetap disebut dioda zener.
12
Didaerah reverse mulai aktif, bila tegangan dioda (negatif) sama dengan tegangan zener
dioda,atau dapat dikatakan bahwa didalam daerah aktif reverse (
dan sebelum aktif (
) konduktansi besar sekali
) konduktansi kecil sekali.
c) Karakteristik Dioda zener.
Jika digambarkan kurva karakteristik dioda zener dalam kondisi forward bias dan reverse
bias adalah sebagai berikut.
Gambar Grafik Karakteristik Dioda Zener
13
Pada dasarnya, Dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang
berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “Breakdown Voltage” atau Tegangan
Tembus Dioda Zenernya. Karakteristik ini berbeda dengan Dioda biasa yang hanya dapat
menyalurkan arus listrik ke satu arah. Tegangan Tembus (Breakdown Voltage) ini disebut juga
dengan Tegangan Zener.
D. Dioda sebagai penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier)
Penyearah setengah gelombang (half wave rectifer) hanya menggunakan 1 buah diode sebagai
komponen utama dalam menyearahkan gelombang AC. Prinsip kerja dari penyearah setengah
gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang AC dari transformator. Pada
saat transformator memberikan output sisi positif dari gelombang AC maka diode dalam keadaan
forward bias sehingga sisi positif dari gelombang AC tersebut dilewatkan dan pada saat
transformator memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka dioda dalam posisi reverse
bias, sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan seperti
terlihat pada gambar sinyal output penyearah setengah gelombang berikut
Gambar 8 Dioda penyearah setengah gelombang dan output gelombangnya
14
E. Dioda sebagai Penyearah Gelombang Penuh (Full wave Rectifier)
Penyearah Gelombang Penuh (Full wave Rectifier) Penyearah gelombang penuh dapat
dibuat dengan 2 macam yaitu, menggunakan 4 diode dan 2 diode. Untuk membuat penyearah
gelombang penuh dengan 4 diode menggunakan transformator non-CT seperti terlihat pada
gambar berikut :
Gambar 9. Dioda Penyearah Gelombang Penuh (Full wave Rectifier)
Prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh dengan 4 diode diatas dimulai pada saat output
transformator memberikan level tegangan sisi positif, maka D1, D4 pada posisi forward bias dan
D2, D3 pada posisi reverse bias sehingga level tegangan sisi puncak positif tersebut akan di
leawatkan melalui D1 ke D4. Kemudian pada saat output transformator memberikan level
tegangan sisi puncak negatif maka D2, D4 pada posisi forward bias dan D1, D2 pada posisi
reverse bias sehingan level tegangan sisi negatif tersebut dialirkan melalui D2, D4. Untuk lebih
jelasnya dapat dilihat pada grafik output berikut.
15
Gambar output diode gelombang penyearah gelomban penuh
Penyearah gelombang dengan 2 diode menggunakan tranformator dengan CT (Center
Tap). Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode dapat dilihat pada gambar berikut
Gambar Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode
Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda ini dapat bekerja
karena menggunakan transformator dengan CT. Transformator dengan CT seperti pada gambar
diatas dapat memberikan output tegangan AC pada kedua terminal output sekunder terhadap
terminal CT dengan level tegangan yang berbeda fasa 180°. Pada saat terminal output
transformator pada D1 memberikan sinyal puncak positif maka terminal output pada D2
memberikan sinyal puncak negatif, pada kondisi ini D1 pada posisi forward dan D2 pada posisi
16
reverse. Sehingga sisi puncak positif dilewatkan melalui D1. Kemnudian pada saat terminal
output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak negatif maka terminal output pada D2
memberikan sinyal puncak positif, pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi
forward. Sehingga sinyal puncak positif dilewatkan melalui D2. Untuk lebih jelasnya dapat
dilihat pada gambar output penyearah gelombang penuh berikut
F. Series Clipper (Pemotong Sinyal)
Rangkaian clipper (pemotong) berfungsi untuk memotong atau menghilangkan sebagian
sinyal masukan yang berada di bawah atau di atas level tertentu. Contoh sederhana dari
rangkaian clipper adalah penyearah setengah gelombang. Rangkaian ini memotong atau
menghilangkan sebagian sinyal masukan di atas atau di bawah level nol. Rangkaian dasar dari
sebuah
clipper
atau
pemotong
sinyal
dapat
menggunakan
sebuah
dioda.
Secara umum rangkaian clipper menggunakan dioda dapat digolongkan menjadi dua,
yaitu: rangkaian clipper seri dan rangkaian clipper paralel. Rangkaian clipper seri berarti dioda
berhubungan secara seri dengan beban, sedangkan clipper paralel berarti dioda dipasang paralel
dengan beban. Sedangkan untuk masing-masing jenis tersebut dibagi menjadi clipper negatip
(pemotong bagian negatip) dan clipper positip (pemotong bagian positip).
Clipper Seri Poin-poin yang perlu diperhatikan dari rangkaian clipper seri dengan dioda
adalah : Dioda dan baterai sebagai rangkaian utama clipper dipasang secara seri dengan sumber
sinyal. Bila output rangkaian adalah katoda dioda, maka bagian positip dari sinyal input akan
dilewatkan, dan bagian negatip akan dipotong (berarti clipper negatip). Bila output rangkaian
adalah anoda dioda, maka bagian negatip dari sinyal input akan dilewatkan, dan bagian positip
akan dipotong (berarti clipper positip). Besarnya clipping atau pemotongan sinyal adalah
tegangan batrai + tegangan dioda (0,7 untuk Si, 0,3 untuk Ge atau Vz bila menggunakan dioda
zener).
17
Rangkaian Clipper Parallel Positif
G. Clamper
Rangkaian clamper adalah rangkaian yang akan melempar sinyal ke level DC yang
berbeda. Clamper tersusun atas kapasitor, dioda, dan komponen resistif. Sumber DC juga
18
dapat ditambahkan untuk memperoleh pergeseran tegangan tambahan. Nilai R dan C harus
dipilih sedemikian rupa agar kontanta waktu τ=RC cukup besar. Hal ini berguna agar kapasitor
tidak membuang tegangan (discharge) pada saat dioda mengalami perioda non konduksi (OFF).
Penjepit DC ini mempunyai 2 jenis, yaitu penjepit DC positif dan penjepit DC negatif.
Kedua jenis penjepit DC ini dibedakan dengan posisi pemasangan dioda pada rangkaian penjepit
dimana arah panah dioda menunjukkan pergeseran sinyal outputnya.
Pada clamper ini terdapat rangkaian clamping yang dipergunakan untuk menjga nilai tertinggi
dari suatu signal agar tetap berharga sama. Secara umum, pada saat melewati amplifier signal
acuan DC tersebut akan berayun maka diperlukan rangkaian clamper untuk mengembalikan
signal DC aslinya kembali.
Cara Kerja Clamper
Berdasarkan gambar tersebut, ketika fase negatif, dioda dalam keadaan panjar maju, arus
akan mengalir mengisi capasitor sebesar 10V, Vo tidak mengukur apapun. Ketika fase positif
dioda dalam keadaan panjar balik dan tegangan Vi akan dibaca Vo bersamaan pelepasan muatan
dari capasitor. Tegangan Vi 10V dan tegangan capasitor 10V akan terbaca oleh Vo sebesar 20V.
Begitulah mengapa nilai tegangan dari vi bisa bergeser ke arah positif.
Pada gambar di atas adalah kebalikan dari Penjepit DC positif. Melihat pada gambar,
urutan kerjanya sebagai berikut. Ketika fase positif, dioda dalam keadaan panjar maju, arus
mengalir mengisi capasitor sebesar -10V, Vo tidak mengukur apapun. Ketika fase negatif dioda
dalam keadaan panjar balik dan tegangan Vi akan dibaca Vo bersamaan pelepasan muatan
daricapasitor. Tegangan Vi -10V dan tegangan kapasitor 10V akan terbaca oleh Vo sebesar 20V. Begitulah mengapa nilai tegangan dari Vi bisa bergeser ke arah negatif.
19
E.VARIABEL
1.variabel Manipulasi
Pengujian terhadap jenis-jenis rangkaian dioda zener, dioda penyearah gelombang
Penuh, dioda penyearah setengah gelombang, series clipper, dan clamper..
2.Definisi Operasioanal Variabel Manipulasi
Pengujian terhadap rangkaian dan kami membuktikan teori yang sudah ada pada
rangkaian kami. Bagaimana cara kerja diode series clipper, clamper dengan memasukkan
data kemudian apa yang terjadi dengan hasil data keluaran atau output yang ada dalam
rangkaian tersebut.
3.Variabel Respon
Untuk variabel respon berupa output dari pengujian rangkaian berupa data yang dapat
dibaca atau kami ketahui dengan hasil data keluaran atau output avometer dalam
rangkaian percobaan.
4.Definisi Operasional Variabel Respon
Hasil data yang keluar atau output yang berupa bentuk gelombang dan angka dalam
rangkaian ini adalah respon yang diperoleh dari data yang dimasukkan dengan cara kerja
rangkaian itu sendiri
5.Variabel Kontrol dan Teknik Pengontrol Variabel
Inputan atau masukan berupa tegangan AC. Data berupa angka dan gelombang. Dimana
tekniknya, dalam semua rangkaian yang ada diblackboard dialiri tegangan yang di
sesuaikan dengan rangkaiannya masing-masing.Dan kita bisa melihat outpunya pada
avometer dan osiloskop tergantung rangkaian yang sedang diuji.
F.ALAT DAN BAHAN
1.Modul 1 dan 2 board praktikum elektronika dasar
2. Voltmeter
3. Amperemeter
4. Function Generator
20
5. Osiloskop
6. Kabel jumper
G. DESAIN EKSPERIMEN DAN LANGKAH KERJA
1.
Karakteristik Dioda I
Langkah percobaan :
1. Hubungkan titik 3 dengan titik 4
2. Pasang voltmeter di titik 6 dan 7
3. Pasang amperemeter di titik 8 dan 9
4. Nyalakan catu daya dan atur potensiometer ADJUST sedemikian rupa sehingga voltmeter
terbaca 10 V
5. Catat nilai arus yang terbaca pada amperemeter !
6. Matikan catu daya
7. Lepas sambungan di titik 4 dan pindahkan ke titik 5 sehingga titik 3 terhubung dengan titik
5 dan lakukan seperti pada no 4 dan 5 .
21
2. Dioda Zener
Langkah percobaan :
1. Hubungkan titik 14 dengan titik 15
2. Pasang voltmeter di titik 10 dan 11 dan di titik 12 dan 13 atau jika hanya terdapat 1
voltmeter, gunakan secara bergantian.
3. Pasang amperemeter di titik 18 dan 19
4. Nyalakan catu daya dan atur potensiometer P4 sedemikian rupa mengikuti tabel di bawah
ini.
5. Catat nilai arus yang terbaca pada amperemeter !
3. Penyearah setengah gelombang (Half wave rectifier)
22
Langkah percobaan
1. Hubungkan titik 21 dengan titik AC dan titik 22 dengan CT
2. Pasang osiloskop dan taruh probe di titik 25 dan 26.
3. Nyalakan catu daya dan gambarkan !
4. Hubungkan titik 23 dan 24 dan gambarkan sinyalnya
5. Pasang osiloskop dan taruh probe di titik 31 dan 34. Gambarkan !
4. Penyearah gelombang penuh (Full wave rectifier)
Langkah percobaan
1. Hubungkan titik 27 denganAC dan titik 29 dengan CT.
2. Pasang osiloskop dan taruh probe di titik 30 dan 32.
3. Nyalakan catu daya dan gambarkan sinyalnya!
4. Hubungkan titik 29 dengan titik 31 dan gambarkan sinyalnya.
23
5. Series Clipper
Langkah percobaan :
1. Hubungkan titik 41 dan 42 ke function generator , tetapi generator masih dalam keadaanoff.
2. Hubungkan titik 43 dengan 44 dan 45 dengan 48
3. Taruh probe osiloskop di titik 49 dan 50 dan taruh probe yang lain di titik 41 dan 42
ataudigunakan secara bergantian
4. Nyalakan function generator dan catatlah gambarnya di titik 41 dan 42 serta 49 dan 50.
5. Matikan function generator, pindah hubungan menjadi 43 dan 46 serta 47 dan 48
6. Nyalakan function generator dan catatlah gambar pada kedua titik
24
6. Shunt Clipper
Langkah percobaan :
1. Hubungkan titik 41 dan 42 ke function generator , tetapi generator masih dalam keadaanoff.
2. Hubungkan titik 43 dengan 44 dan 45 dengan 48
3. Taruh probe osiloskop di titik 49 dan 50 dan taruh probe yang lain di titik 41 dan 42
ataudigunakan secara bergantian
4. Nyalakan function generator dan catatlah gambarnya di titik 41 dan 42 serta 49 dan 50.
5. Matikan function generator, pindah hubungan menjadi 43 dan 46 serta 47 dan 48
6. Nyalakan function generator dan catatlah gambar pada kedua titik
25
7. Clamper
Langkah Percobaan :
1. Hubungkan titik 47 dan 48 ke function generator , tetapi generator masih dalam keadaan
off.
2. Hubungkan titik 49 dengan 50
3. Taruh probe osiloskop di titik 47 dan 48 dan taruh probe yang lain di titik 52 dan 53
ataudigunakan secara bergantian
4. Nyalakan function generator (SQUARE WAVE) dan catatlah gambarnya di titik 47 dan48
serta 52 dan 53.
5. Matikan function generator, pindah hubungan menjadi 49 dan 51
6. Nyalakan function generator dan catatlah gambar pada kedua titik
26
H. HASIL EKSPERIMEN
1.
2.
Karakteristik dioda I
Rangkaian
Arus (mA)
Forwad bias
1 skala 25
Reverse bias
0
Dioda Zener
27
V
Vr
Vd=V-Vr
I
(mA)
3.
0,0
0
0
0
2,0
1,82 0,18 v
2,92
4,0
3,1
0,9 v
0,8 mA
6,0
4,4
1,6 v
1,95 mA
8,0
5,4
2,6 v
3,5 mA
10,0
9,8
0,2 v
6,5 mA
11,0
11,9 0,1 v
8,3 mA
12,0
13,8 0,2 v
9,3 mA
Penyearah setengah gelombang (Half wave rectifier)
Hasil dari osiloskop :
28
4.
Penyearah gelombang penuh (Full wave rectifier)
Hasil dari osiloskop :
5.
Series Clipper
Hasil dari osiloscop :
29
6.
Shunt Clipper
Hasil dari osiloskop :
30
7.
Clamper
Hasil dari osiloskop :
31
I. ANALISIS DATA
1.Karakteristik Dioda
Ketika Dioda Diberi Tegangan Negatif (Reverse Bias) maka potensial negatif yang ada pada
plate akan menolak elektron yang sudah membentuk muatan ruang sehingga elektron tersebut
tidak akan dapat menjangkau plate sebaliknya akan terdorong kembali ke katoda, sehingga tidak
akan ada arus yang mengalir.
Sedangka jika Dioda Diberi Tegangan Positif (Forward Bias) maka potensial positif yang ada
pada plate akan menarik elektron yang baru saja terlepas dari katoda oleh karena emisi
thermionic, pada situasi inilah arus listrik baru akan terjadi. Seberapa besar arus listrik yang akan
mengalir tergantung daripada besarnya tegangan positif yang dikenakan pada plate. Semakin
besar tegangan plate akan semakin besar pula arus listrik yang akan mengalir.
2. Dioda Zener
Untuk diode zener ini berbeda dengan diode biasa , pada praktikum yang telah kami lakukan
saat dioada zener diberi tegangan 0 volt maka arus juga akan 0 A , sedangkan jika diberi
tegangan 2 volt akan mengalirkan arus sekitar 2,9 A .
Pada dasarnya, Dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang
berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “Breakdown Voltage” atau Tegangan
Tembus Dioda Zenernya. Karakteristik ini berbeda dengan Dioda biasa yang hanya dapat
menyalurkan arus listrik ke satu arah
3. Penyearah setengah gelombang (Half Wave Rectifer)
Untuk penyearah setengah gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang
AC dari transformator. Pada saat transformator memberikan output sisi positif dari gelombang
AC maka diode dalam keadaan forward bias sehingga sisi positif dari gelombang AC tersebut
dilewatkan dan pada saat transformator memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka
dioda dalam posisi reverse bias, sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau
tidak dilewatkan seperti terlihat pada gambar sinyal output penyearah setengah gelombang
berikut
32
4.Penyearah gelombang penuh (Full Wave Rectifer)
Untuk percobaan ini, dapat hasil yaitu saat terminal output transformator pada D1 memberikan
sinyal puncak positif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak negatif, pada
kondisi ini D1 pada posisi forward dan D2 pada posisi reverse. Sehingga sisi puncak positif
dilewatkan melalui D1. Kemnudian pada saat terminal output transformator pada D1
memberikan sinyal puncak negatif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak
positif, pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi forward. Sehingga sinyal puncak
positif dilewatkan melalui D2.berikut ini adalah gambar full wave rectifier dengan osiloskop
5.Series clipper
Percobaan untuk series clipper didapatkan bahwa output rangkaian adalah katoda dioda,
maka bagian positip dari sinyal input akan dilewatkan, dan bagian negatip akan dipotong (berarti
clipper negatip). Bila output rangkaian adalah anoda dioda, maka bagian negatip dari sinyal input
akan dilewatkan, dan bagian positip akan dipotong (berarti clipper positip).
Berikut ini gambar output sinyaluntuk series clipper dengan osiloskop:
33
6. Shunt Clipper
Untuk shunt clipper ini merupakan rangkaian pemotong.
Berikut ini adalah gambar shunt clipper dengan osiloskop
34
7.Clamper
Untuk clamper ini terdapat rangkaian clamping yang dipergunakan untuk menjga nilai
tertinggi dari suatu signal agar tetap berharga sama. Secara umum, pada saat melewati amplifier
signal acuan DC tersebut akan berayun maka diperlukan rangkaian clamper untuk
mengembalikan signal DC aslinya kembali.
Gambar clamper
35
J. KESIMPULAN
Dalam penerapan dan pengaplikasiannya, dioda merupakan salah satu komponen yang sangat
penting di dalam sebuah peralatan elektronika, terutama yang menggunakan tegangan searah
sebagai catu dayanya, karena hampir semua peralatan elektronika menggunakan tegangan searah
yang mana untuk menyearahkan tegangan tersebut memerlukan diode.
Dioda dapat digunakan untuk menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC
penyearah setengah gelombang menggunakan satu dioda, menghasilkan setengah gelombang
sinus positif. Dioda dalam keadan dibalik atau server menghasilkan tegangan negatif dan
menghasilkan setengah gelombang sinus negatif. Karakteristik dioda terdiri dari dua yaitu bias
maju dioda dan bias mundur dioda .
Dioda zener, berfungsi sebagai penstabil tegangan. Selain itu dioda zener juga dapat
dipakai sebagai pembatas tegangan pada level tertentu untuk keamanan rangkaian. Saat dalam
kondisi forward bias, dioda zener akan berfungsi sama halnya dioda penyearah dan mulai aktif
setelah mencapai tegangan barier yaitu 0,7V. Sedangkan saat kondisi reverse bias, bias dioda
zener kaki katoda selalu diberi tegangan yang lebih positif terhadap anoda. Karakteristik dioda
ialah untuk forward sama dengan dioda rectifier (penyearah) dan mulai aktif setelah tegangan 0,7
Volt.Di daerah reverse mulai aktif, bila tegangan dioda (negatif) sama dengan tegangan zener
dioda (5,6V). Dalam daerah aktif (forward dan reverse)
besar, setelah dan sebelum aktif
kecil sekali.
Dioda zener juga sebagai penyearah gelombang yang terbagi atas dua yaitu penyearah setengah
gelombang dan penyearah gelombang penuh.
Rangkaian dioda pemotong (Clipper) juga dikenal sebagai pembatas tegangan (voltage
limiter). Rangkaian ini digunakan untuk membatasi tegangan sinyal input pada suatu level
tegangan tertentu.Rangkaian clamper adalah rangkaian yang akan melempar sinyal ke level DC
yang berbeda. Clamper tersusun atas kapasitor, dioda, dan komponen resistif.
36
DAFTAR PUSTAKA
http://tipscheda.blogspot.com/2013/06/makalah-elektro-tentang-dioda.html
http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/konsep-dasar-penyearah-gelombang-rectifier/
http://sites.google.com/site/dioda
http://teknikelektronika.com/pengertian-fungsi-dioda-zener/
37
Puji dan Syukur kami panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat
limpahan Rahmat dan Karunia-nya sehingga kami dapat menyusun laporan Praktikum Dasar
Elektronika dan Digital ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Dalam laporan ini kami
membahas mengenai Dioda.
Praktikum ini kami laksanakan untuk meneliti komponen dioda. Dengan melakukan
beberapa percobaan dan memberi perlakuan yang maka kita akan mengetahui lebih jauh tentang
komponen dioda.
Laporan ini dibuat dengan berbagai observasi dan beberapa bantuan dari berbagai pihak
untuk membantu menyelesaikan tantangan dan hambatan selama mengerjakan laporan ini. Oleh
karena itu, kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang
telah membantu dalam penyusunan laporan ini.
Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar pada laporan ini. Oleh
karena itu kami mengundang pembaca untuk memberikan saran serta kritik yang dapat
membangun kami. Kritik konstruktif dari pembaca sangat kami harapkan untuk penyempurnaan
laporan ini pada laporan penelitian kami selanjutnya.
Surabaya, 8 Desember 2014
Penulis
1
DAFTAR ISI
Kata pengantar…………..................................................................................................... 1
Daftar isi…………….......................................................................................................... 2
A. Judul Percobaan………….............................................................................................. 3
B. Rumusan Masalah ……….............................................................................................. 3
C. Tujuan…………………….............................................................................................. 3
D. Kajian Pustaka………………………………………………..…………………………. 3
E. Alat dan Bahan……………………………………………………………………………20
F. Desain Eksperimen……….............................................................................................. 21
G. Variabel……...……………............................................................................................. 22
H. Hasil Eksperimen…………………………………………………………………………32
I. Analisi Data….…………………..…………………………………………………..… 33
J. Kesimpulan………….........................................................................................................36
Daftar Pustaka……….............................................................................................................37
2
A. JUDUL EKSPERIMEN
DIODA
B. PERUMUSAN MASALAH
1. Apa pengertian dari dioda?
2. Bagaimana karakteristik diode?
3. Bagaimana cara kerja diode zener?
4. Bagaimana cara kerja penyearah setengah gelombang?
5. Bagaimana cara kerja penyearah setengah gelombang penuh?
6. Apakah fungsi dari series clipper dan bagaimana cara kerjanya ?
7. Apakah fungsi dari shunt clipper dan bagaimana cara kerjanya ?
8. Apakah fungsi dari clamper dan bagaimana cara kerjanya ?
C. TUJUAN
1.Mengenal dioda dan pemakaiannya
2.Memahami polaritas dan cara perangkaian yang benar.
D. KAJIAN PUSTAKA
A. Pengertian Dioda
Dioda merupakan komponen semikonduktor yang paling sederhana. Kata dioda berasal dari
pendekatan kata yaitu dua elektroda yang mana (di berarti dua) mempunyai dua buah elektroda
yaitu anoda dan katoda.
Dioda adalah piranti elektronik yang hanya dapat melewatkan arus/tegangan dalam satu arah
saja, dimana dioda merupakan jenis vacuum tube yang memiliki dua buah elektroda (terminal).
Karena itu, dioda dapat dimanfaatkan sebagai penyearah arus listrik, yaitu piranti elektronik yang
mengubah arus atau tegangan bolak-balik (AC) menjadi arus atau tegangan searah (DC). Dioda
jenis vacuum tube pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir
J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904.
3
Dioda terbentuk dari bahan semikonduktor tipe P dan N yang digabungkan. Dengan demikian
dioda sering disebut PN junction. Dioda adalah gabungan bahan semikonduktor tipe N yang
merupakan bahan dengan kelebihan elektron dan tipe P adalah kekurangan satu elektron sehingga
membentuk Hole. Hole dalam hal ini berfungsi sebagai pembawa muatan. Apabila kutub P pada
dioda (anoda) dihubungkan dengan kutub positif sumber maka akan terjadi pengaliran arus listrik
dimana elektron bebas pada sisi N (katoda) akan berpindah mengisi hole sehingga terjadi
pengaliran arus. Sebaliknya apabila sisi P dihubungkan dengan negatif baterai/sumber, maka
elektron akan berpindah ke arah terminal positif sumber. Didalam dioda tidak akan terjadi
perpindahan elektron.
Gambar 1.1 simbol diode
Gambar 1.2 fisik diode
4
Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambang dioda seperti
anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus
konvensional dimana arus mudah mengalir dari sisi P ke sisi N.
Jenis dari dioda lainnya adalah diode zener Dioda Zener (Zener Diode) adalah Komponen
Elektronika yang terbuat dari Semikonduktor dan merupakan jenis Dioda yang dirancang khusus
untuk dapat beroperasi di rangkaian Reverse Bias (Bias Balik). Pada saat dipasangkan pada
Rangkaian Forward Bias (Bias Maju), Dioda Zener akan memiliki karakteristik dan fungsi
sebagaimana Dioda Normal pada umumnya. Efek Dioda jenis ini ditemukan oleh seorang
Fisikawan Amerika yang bernama Clarence Melvin Zener pada tahun 1934 sehingga nama
Diodanya juga diambil dari nama penemunya yaitu Dioda Zener.
Gambar 1.3 simbol dan fisik diode zener
5
B. Prinsip Kerja Dioda
Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan
untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus
benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan
yang dicatu.
Dioda semikonduktor hanya dapat melewatkan arus pada satu arah saja, yaitu pada saat
dioda memperoleh catu arah/bias maju (forward bias). Karena di dalam dioda terdapat junction
(pertemuan) dimana daerah semikonduktor type-p dan semi konduktor type-n bertemu. Pada
kondisi ini dioda dikatakan bahwa dioda dalam keadaan konduksi atau menghantar dan
mempunyai tahanan dalam dioda relative kecil. Sedangkan bila dioda diberi catu arah/bias
mundur (Reverse bias) maka dioda tidak bekerja dan pada kondisi ini dioda mempunyai tahanan
dalam yang tinggi sehingga arus sulit mengalir. Apabila dioda silicon dialiri arus AC, maka yang
mangalir hanya satu arah saja sehingga arus output dioda berupa arus DC. Dari kondisi tersebut
maka dioda hanya digunakan pada beberapa pemakaian saja antara lain sebagai penyearah
setengah gelombang (Half Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full Wave Rectifier),
rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda tegangan
(Voltage Multiplier).
C. Karakteristik Dioda
Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam rangkaian
elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam
rangkaian dioda, diantaranya : penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier), penyearah
gelombang penuh (Full-Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit
(Clamper) maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier).
Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain :
· Dioda germanium
· Dioda silikon
· Dioda selenium
· Dioda zener
· Dioda cahaya (LED)
6
Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari
penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda
memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda
tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe
P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat
mengalir dari sisi P menuju sisi N.
Karakteristik dasar dioda dikenal dengan karakteristik V-I. Karakterisik ini penting untuk
dipahami agar tidak terjadi kesalahan dalam aplikasi dioda. Dalam karakteristik ini dapat
diketahui keadaan-keadaan yang terjadi pada dioda ketika mendapat tegangan bias maju dan
tegangan bias mundur.
Gbr. 7 Karakteristik dioda ( karakteristik V-I )
Jika kedua terminal dioda disambungkan ke sumber tegangan dimana tegangan anoda lebih
positif dibandingkan dengan tegangan katoda, maka dioda dikatakan dalam keadaan bias maju.
Sebaliknya, bila tegangan anoda lebih negatif dari katoda, dioda dikatakan dalam keadaan bias
mundur.
.
1) Dioda Diberi Tegangan Negatif (Reverse Bias)
7
Gbr. 5 Dioda Diberi Tegangan Negatif
Ketika dioda diberi tegangan negatif maka potensial negatif yang ada pada plate akan menolak
elektron yang sudah membentuk muatan ruang sehingga elektron tersebut tidak akan dapat
menjangkau plate sebaliknya akan terdorong kembali ke katoda, sehingga tidak akan ada arus
yang mengalir.
2) Dioda Diberi Tegangan Positif (Forward Bias)
Gbr. 6 Dioda Diberi Tegangan Positif
Ketika dioda diberi tegangan positif maka potensial positif yang ada pada plate akan menarik
elektron yang baru saja terlepas dari katoda oleh karena emisi thermionic, pada situasi inilah arus
listrik baru akan terjadi. Seberapa besar arus listrik yang akan mengalir tergantung daripada
besarnya tegangan positif yang dikenakan pada plate. Semakin besar tegangan plate akan
semakin besar pula arus listrik yang akan mengalir.
8
Oleh karena sifat dioda yang seperti ini yaitu hanya dapat mengalirkan arus listrik pada situasi
tegangan tertentu saja, maka dioda dapat digunakan sebagai penyearah arus listrik (rectifier).
Pada kenyataannya memang dioda banyak digunakan sebagai penyearah tegangan AC menjadi
tegangan DC.
Sebagai karakteristik dioda, pada saat reverse, nilai tahanan diode tersebut relative sangat
besar dan diode ini tidak dapat menghantarkan arus listrik. Nilai-nilai yang didapat, baik arus
maupun tegangan tidak boleh dilampaui karena akan mengkibatkan rusaknya dioda
Jenis – Jenis Dioda
1. Dioda standar
9
Dioda jenis ini ada dua macam yaitu silikon dan germanium. Dioda silikon mempunyai
tegangan maju 0.6 V sedangkan dioda germanium 0.3 V. Dioda jenis ini mempunyai beberapa
batasan tertentu tergantung spesifikasi. Batasan batasan itu seperti batasan tegangan reverse,
frekuensi, arus, dan suhu. Tegangan maju dari dioda akan turun 0.025 V setiap kenaikan 1
derajat dari suhu normal.
Sesuai karakteristiknya dioda ini bisa dipakai untuk fungsi-fungsi sebagai berikut:
1. Penyearah sinyal AC
2. Pemotong level
3. Sensor suhu
4. Penurun tegangan
5. Pengaman polaritas terbalik pada DC input
Contoh dioda jenis ini adalah 1N400x (1A), 1N5392 (1.5A), dan 1N4148 (500mA).
2. Dioda Zener
Fungsi dari dioda zener adalah sebagai penstabil tegangan. Selain itu dioda zener juga
dapat dipakai sebagai pembatas tegangan pada level tertentu untuk keamanan rangkaian. Karena
kemampuan arusnya yang kecil maka pada penggunaan dioda zener sebagai penstabil tegangan
untuk arus besar diperlukan sebuah buffer arus. Dioda zener dibias mundur (reverse).
Dioda zener berbeda dengan dioda penyearah, dioda zener dirancang untuk beroperasi
dengan tegangan muka terbalik (reverse bias) pada tegangan tembusnya,biasa disebut “break
10
down diode”. Jadi katoda-katoda selalu diberi tegangan yang lebih positif terhadap anoda dengan
mengatur tingkat dopping, pabrik dapat menghasilkan dioda zener dengan tegangan break down
kira-kira dari 2V sampai 200V.
a) Dioda zener dalam kondisi forward bias.
Dalam kondisi forward bias dioda zener akan dibias sebagai berikut: kaki katoda diberi
tegangan lebih negatif terhadap anoda atau anoda diberi tegangan lebih positif terhadap katoda
seperti gambar berikut.
Dalam kondisi demikian dioda zener akan berfungsi sama halnya dioda penyearah dan
mulai aktif setelah mencapai tegangan barier yaitu 0,7 V. Disaat kondisi demikian tahanan dioda
(Rz) kecil sekali .
Sedangkan konduktansi (
) besar sekali, karena tegangan maju akan menyempitkan
depletion layer (daerah perpindahan muatan) sehingga perlawanannya menjadi kecil dan
mengakibatkan adanya aliran elektron. Untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini.
11
b) Dioda zener dalam kondisi Reverse bias.
Dalam kondisi reverse bias dioda zener kaki katoda selalu diberi tegangan yang lebih
positif terhadap anoda.
Jika tegangan yang dikenakan mencapai nilai breakdown, pembawa minoritas lapisan
pengosongan dipercepat sehingga mencapai kecepatan yang cukup tinggi untuk mengeluarkan
elektron valensi dari orbit terluar. Elektron yang baru dibebaskan kemudian dapat menambah
kecepatan cukup tinggi untuk membebaskan elektron valensi yang lain. Dengan cara ini kita
memperoleh longsoran elektron bebas. Longsoran terjadi untuk tegangan reverse yang lebih
besar dari 6V atau lebih.
Efek zener berbeda-beda bila dioda di-doping banyak, lapisan pengosongan amat sempit.
Oleh karena itu medan listrik pada lapisan pengosongan amat kuat. Jika kuat medan mencapai
kira-kira 300.000 V persentimeter, medan cukup kuat untuk menarik elektron keluar dari orbit
valensi. Penciptaan elektron bebas dengan cara ini disebut breakdown zener.
Efek zener dominan pada tegangan breakdown kurang dari 4 V, efek longsoran dominan
pada tegangan breakdown yang lebih besar dari 6 V, dan kedua efek tersebut ada antara 4 dan 6
V. Pada mulanya orang mengira bahwa efek zener merupakan satu-satunya mekanisme
breakdown dalam dioda. Oleh karenanya, nama “dioda zener” sangat luas digunakan sebelum
efek longsoran ditemukan. Semua dioda yang dioptimumkan bekerja pada daerah breakdown
oleh karenanya tetap disebut dioda zener.
12
Didaerah reverse mulai aktif, bila tegangan dioda (negatif) sama dengan tegangan zener
dioda,atau dapat dikatakan bahwa didalam daerah aktif reverse (
dan sebelum aktif (
) konduktansi besar sekali
) konduktansi kecil sekali.
c) Karakteristik Dioda zener.
Jika digambarkan kurva karakteristik dioda zener dalam kondisi forward bias dan reverse
bias adalah sebagai berikut.
Gambar Grafik Karakteristik Dioda Zener
13
Pada dasarnya, Dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang
berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “Breakdown Voltage” atau Tegangan
Tembus Dioda Zenernya. Karakteristik ini berbeda dengan Dioda biasa yang hanya dapat
menyalurkan arus listrik ke satu arah. Tegangan Tembus (Breakdown Voltage) ini disebut juga
dengan Tegangan Zener.
D. Dioda sebagai penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier)
Penyearah setengah gelombang (half wave rectifer) hanya menggunakan 1 buah diode sebagai
komponen utama dalam menyearahkan gelombang AC. Prinsip kerja dari penyearah setengah
gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang AC dari transformator. Pada
saat transformator memberikan output sisi positif dari gelombang AC maka diode dalam keadaan
forward bias sehingga sisi positif dari gelombang AC tersebut dilewatkan dan pada saat
transformator memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka dioda dalam posisi reverse
bias, sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan seperti
terlihat pada gambar sinyal output penyearah setengah gelombang berikut
Gambar 8 Dioda penyearah setengah gelombang dan output gelombangnya
14
E. Dioda sebagai Penyearah Gelombang Penuh (Full wave Rectifier)
Penyearah Gelombang Penuh (Full wave Rectifier) Penyearah gelombang penuh dapat
dibuat dengan 2 macam yaitu, menggunakan 4 diode dan 2 diode. Untuk membuat penyearah
gelombang penuh dengan 4 diode menggunakan transformator non-CT seperti terlihat pada
gambar berikut :
Gambar 9. Dioda Penyearah Gelombang Penuh (Full wave Rectifier)
Prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh dengan 4 diode diatas dimulai pada saat output
transformator memberikan level tegangan sisi positif, maka D1, D4 pada posisi forward bias dan
D2, D3 pada posisi reverse bias sehingga level tegangan sisi puncak positif tersebut akan di
leawatkan melalui D1 ke D4. Kemudian pada saat output transformator memberikan level
tegangan sisi puncak negatif maka D2, D4 pada posisi forward bias dan D1, D2 pada posisi
reverse bias sehingan level tegangan sisi negatif tersebut dialirkan melalui D2, D4. Untuk lebih
jelasnya dapat dilihat pada grafik output berikut.
15
Gambar output diode gelombang penyearah gelomban penuh
Penyearah gelombang dengan 2 diode menggunakan tranformator dengan CT (Center
Tap). Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode dapat dilihat pada gambar berikut
Gambar Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode
Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda ini dapat bekerja
karena menggunakan transformator dengan CT. Transformator dengan CT seperti pada gambar
diatas dapat memberikan output tegangan AC pada kedua terminal output sekunder terhadap
terminal CT dengan level tegangan yang berbeda fasa 180°. Pada saat terminal output
transformator pada D1 memberikan sinyal puncak positif maka terminal output pada D2
memberikan sinyal puncak negatif, pada kondisi ini D1 pada posisi forward dan D2 pada posisi
16
reverse. Sehingga sisi puncak positif dilewatkan melalui D1. Kemnudian pada saat terminal
output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak negatif maka terminal output pada D2
memberikan sinyal puncak positif, pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi
forward. Sehingga sinyal puncak positif dilewatkan melalui D2. Untuk lebih jelasnya dapat
dilihat pada gambar output penyearah gelombang penuh berikut
F. Series Clipper (Pemotong Sinyal)
Rangkaian clipper (pemotong) berfungsi untuk memotong atau menghilangkan sebagian
sinyal masukan yang berada di bawah atau di atas level tertentu. Contoh sederhana dari
rangkaian clipper adalah penyearah setengah gelombang. Rangkaian ini memotong atau
menghilangkan sebagian sinyal masukan di atas atau di bawah level nol. Rangkaian dasar dari
sebuah
clipper
atau
pemotong
sinyal
dapat
menggunakan
sebuah
dioda.
Secara umum rangkaian clipper menggunakan dioda dapat digolongkan menjadi dua,
yaitu: rangkaian clipper seri dan rangkaian clipper paralel. Rangkaian clipper seri berarti dioda
berhubungan secara seri dengan beban, sedangkan clipper paralel berarti dioda dipasang paralel
dengan beban. Sedangkan untuk masing-masing jenis tersebut dibagi menjadi clipper negatip
(pemotong bagian negatip) dan clipper positip (pemotong bagian positip).
Clipper Seri Poin-poin yang perlu diperhatikan dari rangkaian clipper seri dengan dioda
adalah : Dioda dan baterai sebagai rangkaian utama clipper dipasang secara seri dengan sumber
sinyal. Bila output rangkaian adalah katoda dioda, maka bagian positip dari sinyal input akan
dilewatkan, dan bagian negatip akan dipotong (berarti clipper negatip). Bila output rangkaian
adalah anoda dioda, maka bagian negatip dari sinyal input akan dilewatkan, dan bagian positip
akan dipotong (berarti clipper positip). Besarnya clipping atau pemotongan sinyal adalah
tegangan batrai + tegangan dioda (0,7 untuk Si, 0,3 untuk Ge atau Vz bila menggunakan dioda
zener).
17
Rangkaian Clipper Parallel Positif
G. Clamper
Rangkaian clamper adalah rangkaian yang akan melempar sinyal ke level DC yang
berbeda. Clamper tersusun atas kapasitor, dioda, dan komponen resistif. Sumber DC juga
18
dapat ditambahkan untuk memperoleh pergeseran tegangan tambahan. Nilai R dan C harus
dipilih sedemikian rupa agar kontanta waktu τ=RC cukup besar. Hal ini berguna agar kapasitor
tidak membuang tegangan (discharge) pada saat dioda mengalami perioda non konduksi (OFF).
Penjepit DC ini mempunyai 2 jenis, yaitu penjepit DC positif dan penjepit DC negatif.
Kedua jenis penjepit DC ini dibedakan dengan posisi pemasangan dioda pada rangkaian penjepit
dimana arah panah dioda menunjukkan pergeseran sinyal outputnya.
Pada clamper ini terdapat rangkaian clamping yang dipergunakan untuk menjga nilai tertinggi
dari suatu signal agar tetap berharga sama. Secara umum, pada saat melewati amplifier signal
acuan DC tersebut akan berayun maka diperlukan rangkaian clamper untuk mengembalikan
signal DC aslinya kembali.
Cara Kerja Clamper
Berdasarkan gambar tersebut, ketika fase negatif, dioda dalam keadaan panjar maju, arus
akan mengalir mengisi capasitor sebesar 10V, Vo tidak mengukur apapun. Ketika fase positif
dioda dalam keadaan panjar balik dan tegangan Vi akan dibaca Vo bersamaan pelepasan muatan
dari capasitor. Tegangan Vi 10V dan tegangan capasitor 10V akan terbaca oleh Vo sebesar 20V.
Begitulah mengapa nilai tegangan dari vi bisa bergeser ke arah positif.
Pada gambar di atas adalah kebalikan dari Penjepit DC positif. Melihat pada gambar,
urutan kerjanya sebagai berikut. Ketika fase positif, dioda dalam keadaan panjar maju, arus
mengalir mengisi capasitor sebesar -10V, Vo tidak mengukur apapun. Ketika fase negatif dioda
dalam keadaan panjar balik dan tegangan Vi akan dibaca Vo bersamaan pelepasan muatan
daricapasitor. Tegangan Vi -10V dan tegangan kapasitor 10V akan terbaca oleh Vo sebesar 20V. Begitulah mengapa nilai tegangan dari Vi bisa bergeser ke arah negatif.
19
E.VARIABEL
1.variabel Manipulasi
Pengujian terhadap jenis-jenis rangkaian dioda zener, dioda penyearah gelombang
Penuh, dioda penyearah setengah gelombang, series clipper, dan clamper..
2.Definisi Operasioanal Variabel Manipulasi
Pengujian terhadap rangkaian dan kami membuktikan teori yang sudah ada pada
rangkaian kami. Bagaimana cara kerja diode series clipper, clamper dengan memasukkan
data kemudian apa yang terjadi dengan hasil data keluaran atau output yang ada dalam
rangkaian tersebut.
3.Variabel Respon
Untuk variabel respon berupa output dari pengujian rangkaian berupa data yang dapat
dibaca atau kami ketahui dengan hasil data keluaran atau output avometer dalam
rangkaian percobaan.
4.Definisi Operasional Variabel Respon
Hasil data yang keluar atau output yang berupa bentuk gelombang dan angka dalam
rangkaian ini adalah respon yang diperoleh dari data yang dimasukkan dengan cara kerja
rangkaian itu sendiri
5.Variabel Kontrol dan Teknik Pengontrol Variabel
Inputan atau masukan berupa tegangan AC. Data berupa angka dan gelombang. Dimana
tekniknya, dalam semua rangkaian yang ada diblackboard dialiri tegangan yang di
sesuaikan dengan rangkaiannya masing-masing.Dan kita bisa melihat outpunya pada
avometer dan osiloskop tergantung rangkaian yang sedang diuji.
F.ALAT DAN BAHAN
1.Modul 1 dan 2 board praktikum elektronika dasar
2. Voltmeter
3. Amperemeter
4. Function Generator
20
5. Osiloskop
6. Kabel jumper
G. DESAIN EKSPERIMEN DAN LANGKAH KERJA
1.
Karakteristik Dioda I
Langkah percobaan :
1. Hubungkan titik 3 dengan titik 4
2. Pasang voltmeter di titik 6 dan 7
3. Pasang amperemeter di titik 8 dan 9
4. Nyalakan catu daya dan atur potensiometer ADJUST sedemikian rupa sehingga voltmeter
terbaca 10 V
5. Catat nilai arus yang terbaca pada amperemeter !
6. Matikan catu daya
7. Lepas sambungan di titik 4 dan pindahkan ke titik 5 sehingga titik 3 terhubung dengan titik
5 dan lakukan seperti pada no 4 dan 5 .
21
2. Dioda Zener
Langkah percobaan :
1. Hubungkan titik 14 dengan titik 15
2. Pasang voltmeter di titik 10 dan 11 dan di titik 12 dan 13 atau jika hanya terdapat 1
voltmeter, gunakan secara bergantian.
3. Pasang amperemeter di titik 18 dan 19
4. Nyalakan catu daya dan atur potensiometer P4 sedemikian rupa mengikuti tabel di bawah
ini.
5. Catat nilai arus yang terbaca pada amperemeter !
3. Penyearah setengah gelombang (Half wave rectifier)
22
Langkah percobaan
1. Hubungkan titik 21 dengan titik AC dan titik 22 dengan CT
2. Pasang osiloskop dan taruh probe di titik 25 dan 26.
3. Nyalakan catu daya dan gambarkan !
4. Hubungkan titik 23 dan 24 dan gambarkan sinyalnya
5. Pasang osiloskop dan taruh probe di titik 31 dan 34. Gambarkan !
4. Penyearah gelombang penuh (Full wave rectifier)
Langkah percobaan
1. Hubungkan titik 27 denganAC dan titik 29 dengan CT.
2. Pasang osiloskop dan taruh probe di titik 30 dan 32.
3. Nyalakan catu daya dan gambarkan sinyalnya!
4. Hubungkan titik 29 dengan titik 31 dan gambarkan sinyalnya.
23
5. Series Clipper
Langkah percobaan :
1. Hubungkan titik 41 dan 42 ke function generator , tetapi generator masih dalam keadaanoff.
2. Hubungkan titik 43 dengan 44 dan 45 dengan 48
3. Taruh probe osiloskop di titik 49 dan 50 dan taruh probe yang lain di titik 41 dan 42
ataudigunakan secara bergantian
4. Nyalakan function generator dan catatlah gambarnya di titik 41 dan 42 serta 49 dan 50.
5. Matikan function generator, pindah hubungan menjadi 43 dan 46 serta 47 dan 48
6. Nyalakan function generator dan catatlah gambar pada kedua titik
24
6. Shunt Clipper
Langkah percobaan :
1. Hubungkan titik 41 dan 42 ke function generator , tetapi generator masih dalam keadaanoff.
2. Hubungkan titik 43 dengan 44 dan 45 dengan 48
3. Taruh probe osiloskop di titik 49 dan 50 dan taruh probe yang lain di titik 41 dan 42
ataudigunakan secara bergantian
4. Nyalakan function generator dan catatlah gambarnya di titik 41 dan 42 serta 49 dan 50.
5. Matikan function generator, pindah hubungan menjadi 43 dan 46 serta 47 dan 48
6. Nyalakan function generator dan catatlah gambar pada kedua titik
25
7. Clamper
Langkah Percobaan :
1. Hubungkan titik 47 dan 48 ke function generator , tetapi generator masih dalam keadaan
off.
2. Hubungkan titik 49 dengan 50
3. Taruh probe osiloskop di titik 47 dan 48 dan taruh probe yang lain di titik 52 dan 53
ataudigunakan secara bergantian
4. Nyalakan function generator (SQUARE WAVE) dan catatlah gambarnya di titik 47 dan48
serta 52 dan 53.
5. Matikan function generator, pindah hubungan menjadi 49 dan 51
6. Nyalakan function generator dan catatlah gambar pada kedua titik
26
H. HASIL EKSPERIMEN
1.
2.
Karakteristik dioda I
Rangkaian
Arus (mA)
Forwad bias
1 skala 25
Reverse bias
0
Dioda Zener
27
V
Vr
Vd=V-Vr
I
(mA)
3.
0,0
0
0
0
2,0
1,82 0,18 v
2,92
4,0
3,1
0,9 v
0,8 mA
6,0
4,4
1,6 v
1,95 mA
8,0
5,4
2,6 v
3,5 mA
10,0
9,8
0,2 v
6,5 mA
11,0
11,9 0,1 v
8,3 mA
12,0
13,8 0,2 v
9,3 mA
Penyearah setengah gelombang (Half wave rectifier)
Hasil dari osiloskop :
28
4.
Penyearah gelombang penuh (Full wave rectifier)
Hasil dari osiloskop :
5.
Series Clipper
Hasil dari osiloscop :
29
6.
Shunt Clipper
Hasil dari osiloskop :
30
7.
Clamper
Hasil dari osiloskop :
31
I. ANALISIS DATA
1.Karakteristik Dioda
Ketika Dioda Diberi Tegangan Negatif (Reverse Bias) maka potensial negatif yang ada pada
plate akan menolak elektron yang sudah membentuk muatan ruang sehingga elektron tersebut
tidak akan dapat menjangkau plate sebaliknya akan terdorong kembali ke katoda, sehingga tidak
akan ada arus yang mengalir.
Sedangka jika Dioda Diberi Tegangan Positif (Forward Bias) maka potensial positif yang ada
pada plate akan menarik elektron yang baru saja terlepas dari katoda oleh karena emisi
thermionic, pada situasi inilah arus listrik baru akan terjadi. Seberapa besar arus listrik yang akan
mengalir tergantung daripada besarnya tegangan positif yang dikenakan pada plate. Semakin
besar tegangan plate akan semakin besar pula arus listrik yang akan mengalir.
2. Dioda Zener
Untuk diode zener ini berbeda dengan diode biasa , pada praktikum yang telah kami lakukan
saat dioada zener diberi tegangan 0 volt maka arus juga akan 0 A , sedangkan jika diberi
tegangan 2 volt akan mengalirkan arus sekitar 2,9 A .
Pada dasarnya, Dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang
berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “Breakdown Voltage” atau Tegangan
Tembus Dioda Zenernya. Karakteristik ini berbeda dengan Dioda biasa yang hanya dapat
menyalurkan arus listrik ke satu arah
3. Penyearah setengah gelombang (Half Wave Rectifer)
Untuk penyearah setengah gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang
AC dari transformator. Pada saat transformator memberikan output sisi positif dari gelombang
AC maka diode dalam keadaan forward bias sehingga sisi positif dari gelombang AC tersebut
dilewatkan dan pada saat transformator memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka
dioda dalam posisi reverse bias, sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau
tidak dilewatkan seperti terlihat pada gambar sinyal output penyearah setengah gelombang
berikut
32
4.Penyearah gelombang penuh (Full Wave Rectifer)
Untuk percobaan ini, dapat hasil yaitu saat terminal output transformator pada D1 memberikan
sinyal puncak positif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak negatif, pada
kondisi ini D1 pada posisi forward dan D2 pada posisi reverse. Sehingga sisi puncak positif
dilewatkan melalui D1. Kemnudian pada saat terminal output transformator pada D1
memberikan sinyal puncak negatif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak
positif, pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi forward. Sehingga sinyal puncak
positif dilewatkan melalui D2.berikut ini adalah gambar full wave rectifier dengan osiloskop
5.Series clipper
Percobaan untuk series clipper didapatkan bahwa output rangkaian adalah katoda dioda,
maka bagian positip dari sinyal input akan dilewatkan, dan bagian negatip akan dipotong (berarti
clipper negatip). Bila output rangkaian adalah anoda dioda, maka bagian negatip dari sinyal input
akan dilewatkan, dan bagian positip akan dipotong (berarti clipper positip).
Berikut ini gambar output sinyaluntuk series clipper dengan osiloskop:
33
6. Shunt Clipper
Untuk shunt clipper ini merupakan rangkaian pemotong.
Berikut ini adalah gambar shunt clipper dengan osiloskop
34
7.Clamper
Untuk clamper ini terdapat rangkaian clamping yang dipergunakan untuk menjga nilai
tertinggi dari suatu signal agar tetap berharga sama. Secara umum, pada saat melewati amplifier
signal acuan DC tersebut akan berayun maka diperlukan rangkaian clamper untuk
mengembalikan signal DC aslinya kembali.
Gambar clamper
35
J. KESIMPULAN
Dalam penerapan dan pengaplikasiannya, dioda merupakan salah satu komponen yang sangat
penting di dalam sebuah peralatan elektronika, terutama yang menggunakan tegangan searah
sebagai catu dayanya, karena hampir semua peralatan elektronika menggunakan tegangan searah
yang mana untuk menyearahkan tegangan tersebut memerlukan diode.
Dioda dapat digunakan untuk menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC
penyearah setengah gelombang menggunakan satu dioda, menghasilkan setengah gelombang
sinus positif. Dioda dalam keadan dibalik atau server menghasilkan tegangan negatif dan
menghasilkan setengah gelombang sinus negatif. Karakteristik dioda terdiri dari dua yaitu bias
maju dioda dan bias mundur dioda .
Dioda zener, berfungsi sebagai penstabil tegangan. Selain itu dioda zener juga dapat
dipakai sebagai pembatas tegangan pada level tertentu untuk keamanan rangkaian. Saat dalam
kondisi forward bias, dioda zener akan berfungsi sama halnya dioda penyearah dan mulai aktif
setelah mencapai tegangan barier yaitu 0,7V. Sedangkan saat kondisi reverse bias, bias dioda
zener kaki katoda selalu diberi tegangan yang lebih positif terhadap anoda. Karakteristik dioda
ialah untuk forward sama dengan dioda rectifier (penyearah) dan mulai aktif setelah tegangan 0,7
Volt.Di daerah reverse mulai aktif, bila tegangan dioda (negatif) sama dengan tegangan zener
dioda (5,6V). Dalam daerah aktif (forward dan reverse)
besar, setelah dan sebelum aktif
kecil sekali.
Dioda zener juga sebagai penyearah gelombang yang terbagi atas dua yaitu penyearah setengah
gelombang dan penyearah gelombang penuh.
Rangkaian dioda pemotong (Clipper) juga dikenal sebagai pembatas tegangan (voltage
limiter). Rangkaian ini digunakan untuk membatasi tegangan sinyal input pada suatu level
tegangan tertentu.Rangkaian clamper adalah rangkaian yang akan melempar sinyal ke level DC
yang berbeda. Clamper tersusun atas kapasitor, dioda, dan komponen resistif.
36
DAFTAR PUSTAKA
http://tipscheda.blogspot.com/2013/06/makalah-elektro-tentang-dioda.html
http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/konsep-dasar-penyearah-gelombang-rectifier/
http://sites.google.com/site/dioda
http://teknikelektronika.com/pengertian-fungsi-dioda-zener/
37