Caridokumen.com_karakteristik-dioda-sambungan-p-n-.doc

Karakteristik Dioda Sambungan p-n Fazliana Samaun*) Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Gorontalo Jl. Jendral Sudirman No.6 Kota Gorontalo, 96128 *)

[email protected] Abstrak

Telah dilakukan praktikum karakteristik dioda sambungan p-n. Adapun tujuan dilaksanakan praktikum ini untuk menentukan karakteristik dioda yang digunakan, mengetahui karakteristik dioda bias maju dan mengetahui hubungan tegangan dan arus listrik pada dioda. Alat dan bahan yang digunakan adalah diode, power supply, resistor 1,5 kΩ , amperemeter dan voltmeter Ketika suatu rangkaian terdapat dioda sambungan p-n dihubungkan pada sebuah catudaya dan diberi tegangan bias maju, maka dioda akan memperlihatkan karakteristik melalui grafik V/I. Tegangan yang digunakan variasi dari 0 V – 1,1 V. Berdasarkan praktikum yang dilakukan nilai dari tegangan input dan tegangan output adalah sama. Masing-masing tegangan, diukur nilai arusnya. Saat tegangan dioda (VD) bernilai 0,7 V arus dioda naik secara signifikan yang mula – mula konstan. Kata Kunci: Dioda Abstract A practicum has been done to see the characteristics of p-n junction diode. The purpose of this practicum conducted to determine the characteristics of the diodes used, knowing the forward bias diode characteristics and determine the relationship of voltage and electric current to the diode. Tools and materials used are diode, power supply, a 1.5 kΩ resistor, ammeters and voltmeters When there is a series of p-n junction diode is connected to a power supply and given a forward bias voltage, the diode will exhibit graph characteristics through V / I. The applied voltage variation from 0 V - 1.1 V.. Based on practical work carried value of the input voltage and the output voltage is the same. Each voltage, measured value of the current. When the diode voltage (VD) is worth 0.7 V diode current rise significantly the first - first constant. Keywords: Diode

1. Pendahuluan Dioda merupakan piranti dua terminal yang meloloskan aliran arus ke satu arah dan menahan aliran arus pada arah sebaliknya. Perilaku ini mirip dengan saklar yang tertutup untuk arah arus tertentu tetapi terbuka untuk arah arus berlawanan. Karakteristik dioda ideal dapat dinyatakan sebagai dioda konduksi apabila iD > 0 , vD = 0 dan dioda tak konduksi apabila iD = 0 , vD > 0 [1] Dioda disusun menggunakan semikonduktor jenis P atau kutub positif (+) dan semikonduktor jenis N atau kutup negative (-). Dioda disusun menggunakan semikonduktor jenis silicon dan jenis germanium. Karena dioda termasuk komponen aktif, arus listrik yang mengalir dari sambungan P ke sambungan N akan dilewatkan jika tegangan listrik yang dilewatkan pada diode berbahan silicon minimal 0.7 Volt dan pada dioda berbahan germanium minimal kira – kira 0.3 Volt. [2]

Adapun tujuan dilaksanakan praktikum ini yaitu untuk mengetahui arus yang dilewati dioda apabila diberikan tegangan bias maju, membuktikan bahwa dioda sebagai penyearah arus serta membuktikan adanya lonjakan arus jika rangkaian di berikan tegangan tertentu. 2. Metode Penelitian 2.1 Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam praktikum ini 1 buah Dioda tipe sambungan p-n (IN 5392) 1 buah resistor dengan nilai resistansi 1.5 kΩ, 1 buah keping papan PCB sebagai tempat menghubungkan komponen dioda dan resistor pada rangkaian, dan kabel penghubung yang berfungsi sebagai penghubung antara komponen dalam papan rangkaian serta penghubung antara rangkaian dengan alat ukur yang digunakan Alat yang digunakan terdiri atas catu daya, voltmeter dan amperemeter.

Ketika terminal positif dari baterai disambungkan ke sisi jenis p dan terminal negatif ke sisi jenis n dari hubungan p-n, hubungan tersebut melewati arus besar yang mengalir lewat hubungan tersebut, dalam hal ini hubungan p-n dikatakan dicatu maju (forward biased), tetapi jika terminal dari baterai dibalik, yakni terminal positif dihubungkan ke sisi jenis n dan terminal negatif ke sisi jenis p, hubungan akan mengalirkan arus kecil, dalam keadaan ini hubungan p-n dikatakan dicatu balik (reverse biased). [3]

2.2 Rancangan Penelitian

Jika arah arus listrik sama dengan arah dioda yaitu dari potensial tinggi ke potensial rendah dan nilai tegangannya lebih besar daripada tegangan minimum dioda, arus akan dilewatkan. Jika dipasang berkebalikan dengan arah arus listrik, diode berfungsi untuk menghambat arus listrik yang lewat. Dioda memiliki batas kapasitas. Oleh karena itu, jika beda tegangan disambungan N jauh lebih besar daripada tegangan disambungan P puluhan atau ratusan volt, kemungkinan diode akan rusak karena tidak mampu menahan aliran arus listrik yang terlalu besar. [4]

Gambar 1. Skema Rangkaian Dioda dan Resistor

V

Rangkaian tersebut diberi tegangan forward bias yang bervariasi mulai dari 0 – 1,1 Volt. Sehingga hasil pengukuran tegangan pada voltmeter dan kuat arus pada amperemeter menghasilkan nilai yang bervariasi sesuai dengan besar tegangan pada power supply / catu daya. 3. Hasil dan Pembahasan Dari praktikum yang telah dilakukan, disusun rangkaian atas sebuah resistor dan sebuah dioda

yang tersusun secara paralel. Dioda tipe sambungan p-n (IN 5392) salah satu ujungnya (anoda) disambungkan dengan salah satu ujung dari resistor, kemudian disambungkan pada Voltmeter DC pada skala maksimum 3 Volt dan ujung katoda dari diode dihubungkan pada sebuah amperemeter DC yang diatur pada skala maksimum 0.05 Ampere. Kemudian salah satu ujung resistor lainnya dihubungkan pada catudaya terminal positif. Voltmeter dan Amperameter dihubungkan pada catudaya terminal negatif. Dari rangkaian tersebut diperoleh hasil pengukuran tegangan dan kuat arus pada dioda yang ditunjukan pada tabel berikut. Tabel 1. Hasil Pengukuran Tegangan Dan Kuat Arus pada Dioda Vinput (Volt) I (A) 0 0 0.1 0 0.2 0 0.3 0 0.4 0 0.5 0 0.6 0 0.7 0.01 0.8 0.07 0.9 0.11 1.0 0.25 1.1 0.31

Grafik tersebut menunjukan bahwa hubungan antara tegangan dan kuat arus pada dioda sambungan p-n terlihat pada kurva I(V). Ketika dilakukan analisis grafik, kurva menunjukan bahwa nilai kuat arus ID muncul ketika VD (Dalam hal ini kita sebut Vpotong) bernilai mendekati 0,6 V (Vpotong ≅ 0,6 V). Saat tegangan dioda (VD) bernilai 0,7 V arus diode naik secara signifikan yang mula – mula konstan. Arus total yang mengalir dalam tegangan forward bias atau bias maju dapat dirumuskan : 𝑞𝑉

𝐼 = −𝐼𝑆 (𝑒 𝑘𝑇 − 1) Persamaan ini menyatakan bahwa arus I pada sambungan p-n ditentukan oleh tegangan sambungan V dan suhu sambungan T. Sedangkan IS adalah arus mundur jenuh (reverse saturation current) yaitu arus saat sambungan diberi reverse bias. Komponen elektronika yang dibangun berdasarkan sambungan p-n yang paling sederhana adalah dioda sambungan p-n. Berdasarkan persamaan diatas, diperoleh grafik untuk V > 0 (Forward bias /panjar maju) yang ditunjukan pada gambar 3.

Sehingga dapat dibuat grafik hubungan antara tegangan dan kuat arus yang melalui suatu dioda sambungan p-n 0.35 0.3

I (A)

0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 -0.05 0

0.5

1

1.5

V (Volt)

Gambar 2. Hubungan tegangan dan arus pada dioda

Gambar 3. Grafik lengkung karakteristik dioda pada tegangan forward bias / panjar maju Pada tegangan forward bias / panjar maju, lengkungan ciri sebenarnya lebih condong daripada lengkungan teori, sebab hambatan oleh

kebocoran arus melalui perduktor dalam dioda, yang dapat dibayangkan sebagai suatu hambatan Rs yang nilainya kira-kira 10 Ω. [5]. 4. Kesimpulan Karakteristik Dioda sambungan p-n ketika diberi tegangan bias maju terlihat pada hubungan tegangan dan kuat arus yang melewati dioda tersebut. Hubungan keduanya dapat dilihat pada kurva grafik V/I hasil praktikum, yang menunjukan bahwa arus muncul ketika VD = Vcatu daya = 0,7 V dan mengalami lonjakan seiring bertambahnya VD.

DAFTAR PUSTAKA [1]

Sudirman, Sudaryatno. 2002. Analisis Rangkaian Listrik. Bandung: ITB (Hal 106)

[2]

Robertson, Christopher H. 2008. Fundamental Electrical and Electronic Principles. USA: Elsevier (Hal : 271)

[3]

Rakshit. PC. 1989. Dasar Elektronika. Jakarta: Universitas Indonesia. (Hal 120)

[4]

Tooley, Mike. 2002. Rangkaian elektronik – Prinsip dan Aplikasi. Jakarta: Erlangga (Hal 29-30)

[5]

Sutrisno. 1986. Elektronika : Teori dan penerapannya. Jilid 1. Bandung : ITB. (Hal 87)

LAMPIRAN

Gambar 1. Skema Rangkaian Dioda dan Resistor