Percobaan I

A. JUDUL

Dioda

B. TUJUAN

Mengenal Dioda dan pemakaiaannya.

Memahami polaritas dan perangkaian yang benar.

C. ALAT DAN BAHAN

Modul 1 dan 2 board praktikum elektronika dasar

Voltmeter

Amperemeter

Function Generator

D. TEORI DASAR

Dioda adalah komponen elektronika yang berbahan semikonduktor yang paling sederhana, yang terdiri atas dua elektroda yaitu katoda dan anoda. Katoda merupakan bagian dioda yang berfungsi untuk memancarkan elektron dengan cara pemancaran elektronik, sedangkan anoda merupakan bagian dioda yang berfungsi untuk mengumpulkan elektron yang dipancarkan dari katoda. Katoda dan anoda ini dipisahkan oleh hampa, sehingga dioda membentuk kapasitor, besarnya kapasitansi berkisar antara 5 sampai 10 pF.

Untuk mengetahui letak katoda dan anoda, biasanya pada fisik dioda diberi tanda berupa gelang atau berupa titik, yang menandakan letak katoda. Dioda hanya bisa dialiri arus searah saja (DC). Lihatlah gambar dioda dan simbol dioda dibawah ini:

Dalam pendekatan ideal, dioda dianggap sebagai sebuah saklar tertutup jika saat bagian anoda mendapat tegangan positif sedangkan katodanya mendapat tegangan negatif atau yang

disebut dengan bias maju (forward Bias). Dan dioada sebagai saklar terbuka jika saat bagian anoda mendapat tegangan negatif sedangkan bagian katodanya mendapat tegangan positif atau yang disebut dengan bias mundur (reverse bias). Artinya scara ideal dioda berlaku seperti konduktor sempurna (tegangan nol) jika dibias forwar dan seperti isolator (arus nol) jika dibias reverse.

Pada forwar bias, perbedaan voltage antara katoda dan anoda disebut threshold voltage atau knee voltage. Besar voltage ini tergantung dari jenis diodanya, misalnya dioda type 1N4148 atau 1N60, bila diberi forward bias maka dapat meneruskan getaran frekwensi radio, dan bila forward bias dihilangkan maka akan memblok getaran frekwensi radio tersebut.

Bila dioda diberi reverse bias yang beda voltagenya tergantung dari tegangan catu, tegangan tersebut disebut tegangan terbalik. Tegangan terbalik ini tidak boleh melebihi harga tertentu, dan harga ini disebut breakdown voltage. Misalnya dioda type 1N4001 sebesar 50 Volt.

Pada umumnya terdapat 2 jenis dioda yaitu, dioda yang terbuat dari bahan silikon, dioda dari bahan silicon ini memiliki tegangan kerjanya adalah 0,7 volt, dan dioda yang terbuat dari bahan germanium, dioda jenis ini memiliki tegangan kerja 0,3 volt.

Untuk dapat memahami bagaimana cara kerja dioda kita dapat meninjau 3 situasi sebagai berikut

ini yaitu :

1. Dioda diberi tegangan nol

2. Dioda diberi tegangan negative

3. Dioda diberi tegangan positive

1. Dioda diberi tegangan nol

Gambar 3.2. Dioda Diberi Tegangan Nol

Ketika dioda diberi tegangan nol maka tidak ada medan listrik yang menarik elektron dari

katoda. Elektron yang mengalami pemanasan pada katoda hanya mampu melompat sampai pada

posisi yang tidak begitu jauh dari katoda dan membentuk muatan ruang (Space Charge). Tidak

mampunya elektron melompat menuju katoda disebabkan karena energi yang diberikan pada

elektron melalui pemanasan oleh heater belum cukup untuk menggerakkan elektron menjangkau

plate.

2. Ketika Dioda diberi tegangan negative

Gambar 3.3 Dioda Diberi Tegangan Negative

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.

3. Dioda tegangan positive

Gambar 3.4 Dioda Diberi Tegangan Positive

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.

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.

Karakteristik Dioda

karakteristik dioda ada 2 (dua) yaitu karakteristik bias maju (forward bias) dan karakteristik bias balik (reverse bias). Karakteristik bias maju dioda diperoleh jika elektroda – elektroda dioda diberi potensial sehingga arus dapat mengalir (jadi anoda diberi potensial positif, sedangkan katoda diberi potensial negatif). Karakteristik dioda bias maju ini dapat dilihat pada Gambar 3.

Sebaliknya karakteristik bias balik (reverse bias) dioda diperoleh jika elektroda – elektroda diberi potensial – potensial yang menyebabkan arus tidak dapat mengalir (yaitu anoda diberi potensial negatif, sedangkan katoda diberi potensial positif atau katoda lebih positif terhadap anoda). Karakteristik dioda bias balik ini diperlihatkan pada Gambar 4.

Gambar 3 Karakteristik Dioda Bias Maju(Sumber: Warsito, Sirkit Arus Searah, 1983:123)

Gambar 4 Lengkung Karakteristik Dioda Bias Balik(Sumber: Warsito, Sirkit Arus Searah, 1983:131)

Dari Gambar 2.3 di atas, dapat diketahui bahwa : Tegangan mula (sama dengan tegangan antara anoda – katoda) yang kecil – kecil saja sudah akan membangkitkan arus. Di bawah 0,6V, arus naik dengan lambat sekali. Mulai dari kira-kira 0,6V arus naik dengan cepat, dioda menghantar. Tegangan 0,6V itu dinamakan tegangan ambang. Pada dioda Silikon tegangan ambangnya adalah kira-kira 0,6 – 0,7V, sedangkan pada dioda Germanium tegangan ambangnya itu ada kira-kira 0,2 – 0,3V.

Barmawi, Malvino (1987:33) menyatakan bahwa dalam banyak rangkaian, khususnya pada rangkaian penyearah dipasang dioda yang paralel dengan beban seperti terlihat pada Gambar 2.5. Dioda yang dipasang demikian disebut dengan ”freewheeling dioda” atau sering juga disebut ”bypass dioda”. Fungsi dari dioda freewheeling adalah untuk melakukan komutasi atau transfer arus beban ke dioda freewheeling ( Dm ) pada saat tegangan beban berubah polaritasnya dari positif ke negatif.

Freewheeling dioda mempunyai dua fungsi yaitu :

1. Menghindari perubahan polaritas dari tegangan beban.

2. Mentransfer arus beban.

Gambar 5. Freewheeling Dioda

E. PROSEDUR PERCOBAAN

Karakteristik Dioda

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

8. Isi tabel berikut :

RANGKAIAN ARUS (mA)

Forward Bias

Reserve Bias

F. DATA PERCOBAAN

Tabel percobaan karakteristik dioda

G. ANALISIS DATA

Dari percobaan diatas dan ditunjang teori dasar yang dipaparkan diode memiliki

karakteristik yang unik yaitu apabila dioda di forward bias (bias maju) dioda dapat mengalirkan

arus listrik yaitu sebesar 1.95 mA. Apabila dioda di reserve bias (bias mundur) diode ridak

mengalirkan arus listrik sama sekali, yaitu sebesar 0 A.

H. KESIMPULAN

Karakteristik sebuah dioda hanya akan menghantarkan arus listrik apabila diberi bias

maju (forward bias).

Dan sebuah dioda tidak akan menghantarkan arus listrik apabila diberi bias mundur

(Reverse Bias).

DAFTAR PUSTAKA

Boyslestad, R.Nashelsky, L. 1996 “Electronics Devices and Circuit Theory”,Englewood Cliffs, New Jersey, Prentice Hall

Barmawi Malvino, Prinsip-prinsip Elektronika. 1987:33

Warsito, Sirkit Arus Searah, 1983:131

RANGKAIAN ARUS (mA)

Forward Bias 1,95

Reserve Bias 0