DIODA SEMIKONDUKTOR - · PDF fileLaporan Praktikum Elektronika Dasar I DIODA SEMIKONDUKTOR...

Laporan Praktikum

Elektronika Dasar I

DIODA SEMIKONDUKTOR

DISUSUN OLEH :

NAMA : ARINI QURRATA A’YUN

NIM : H21114307

KELOMPOK : LIMA (V)

ASISTEN : MUH. NUR GAZALI YUNUS

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2015

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Dalam elektronika diasanya diperlukan alat yang dapat mengalirkan arus satu arah

saja dan tidak mengalirkan arus pada arah yang berlawanan. Dikarenakan

banyaknya alat alat elektronika yang memerlukan jenis arus satu arah bukannya

dua arah.

Maka untuk memenuhi kebutuhan ini dibuatlah sebuah komponen elktronika yang

dapat melakukan tugas tersebut, yaitu dioda. Dimana dioda ini terbuat dari bahan

semikonduktor biasanya berupa silikon.

Dioda berbahan dasar semikonduktor ini biasanya digunakan pada tegangan yang

tidak terlalu tinggi sedangkan untuk tegangan tinggi biasanya digunakan dioda

vakum (Arifin, 2015).

Dioda merupakan komponen elektronika yang memiliki beragam fungsi selain

sebagai penyearah arus, dimana sebagai penyerah ars dioda dapat digunakan di

dalam catu daya arus DC, mendeteksi gelombang radio dan TV (Arifin, 2015)

pengaman rangkaian listrik. Selain itu, dioda dapat juga digunakan sebagai

penstabil tegangan, pelipat tegangan, penghasil cahaya, dan digunakan dalam

solar sel, dll.

Dikarenakan banyaknya fungsi dioda ini maka perlulah diketahui berupa

karakteristik dasar dioda sehingga dapat berfungsi sebagai hal hal yang telah

dipaparkan, dioda berguna sebagai pelipat tegangan apabila dirangkan sebagai

salah satu rangkaian listrik. Maka selanjutnya perlu diketahui cara merangkai

rangkaian dioda tersebut. Untuk lebih memahami mengenai karakteristik diode

maka dilakukan praktikum ini.

I.2 Ruang Lingkup

Dalam praktikum akan membuktikan karakteistik dioda dengan mengubah nilai

resistansi dan tegangan pada rangkaian. Selanjutnya mengukur besaran arus

saturasi dan tegangan pada dioda serta merangkai dioda sebagai pengali tegangan

doubler, tripler dan pengali tegangan quadrapler. Selain itu praktikum ini juga

melihat bentuk signal masukan dan keluran pada rangkaian dioda sebagai

clipping, slicing dan clamping.

I.3 Tujuan Praktikum

Setelah melakukan praktikum maka mahasiswa akan mampu:

1. Membuat karakteristik statistik dioda dan dioda zenner serta dapat

menggunakannya.

2. Dapat menggunakan dioda untuk clipping, slicing, clamping, dan voltage doubler

serta dapat mengaplikasikannya dalam berbagai rangkaian elektronika.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Semikonduktor

Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti dioda,

transistor dan sebuah IC. Disebut semikonduktor atau setengah konduktor, karena

bahan ini memang tidak terbuat dari bahan konduktor murni (Oklilas, 2007).

Bahan bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai konduktor yang

baik, sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga

elektronnya dapat begerak bebas. Dimana pada bahan konduktor memiliki elktron

valensi (misalkan tembaga) 1 buah dan letaknya jauh dari nukleus, sehinga

ikatannya tidak terlalu kuat. Hanya dengan energi yang sedikit saja elektron

terluar ini akan mudah terlepas dari ikatannya. Sedangkan isolator merupakan

bahan yang memiliki atom dengan elektron valensi sebanyak 8 buah, dan

dibutuhkan energi yang besar untuk dapat melepaskan elktron elekron ini (Oklilas,

2007).

Sehinga dapat disimpulakn bahwa bahan semikonduktor adalah sebuah unsur

yang susunan atomnya memiliki elektron valensi lebih dari 1 dan kurang dari 8.

Dimana bahan yang dikatakan paling semikonduktor adalah bahan dengan

elektron valensi sebanyak 4 buah (Oklilas, 2007).

Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya adalah Silicon (Si),

Germanium (Ge), dan Galium Arsenida (GaAs). Germanium dahulu merupakan

bahan satu satunya yang dikenal untuk membuat bahan semikonduktor. Namun

belakangan menjadi populer setelah ditemukan cara untuk mengekstrak bahan ini

dari alam. Dimana silikon merupakan bahan terbanyak kedua yang ada di bumi

setelah oksigen (o2) (Oklilas, 2007).

1. Tipe –N

Misalkan pada bahan silikon diberi doping phosphorus atau arsenin yang

pentavalen yaitu bahn kristal dengan inti atom memiliki 5 elektron valensi.

Dengan doping, silikon yang tidak lagi murni ini akan memiliki kelebihan

elektron (Oklilas, 2007).

Kelebihan elektron inilah yang membentuk bahan semikonduktor tipe-N.

Semikonduktor tipe-N disebut juga donor yang siap melepaskan elekron (Oklilas,

2007).

Gambar II.1 Doping atom pentavalen

2. Tipe-P

Kalau silikon diberikan doping Boron, Galium atau Indium, maka akan

didapatkan semikonduktor tipe-P. Untuk mendapatkan semikonduktor tipe ini,

bahan dopingnya adalah bahan trivalen yaitu unsur yang memiliki 3 elektron dapa

pita valensi. Karena ion silikon memiliki 4 elektron dengan demikian akan ada

ikatan kovalen yang bolong (hole). Hole ini digambarkan sebagai akseptor yang

siap menerima elektron. Dengan demikian kekurangan elektron menyebabkan

semikonduktor ini menjadi tipe-P (Oklilas, 2007).

Gambar II.2 Doping atom trivalen

II.2 Pengertian dan Cara Kerja Dioda

Dioda merupakan salah satu komponen semikonduktorr. Disebut semi konduktor

atau setengah konduktor karena bahan ini tidak disusun dari konduktor murni

(Zaki, 2005). Dioda ini merupakan komponen sederhana yang terbuat oleh bahan

semikonduktor bahan yang umum digunakan dioda ialah silikon (Adi, 2010).

Selain dioda silikon kedeannya telah dilakukan penggunaan CuO sebagai bahan

pembuat dioda (Tombak, 2015).

Gambar II.3 Foward Bias

Jika dua tipe bahan semikonduktor dilekatkan maka akan didapatkan sambungan

PN-Juction. Hubungan PN ini hanya dapat meneruskan arus apabila diberikan

tegangan bias maju, yaitu P (anoda) dihubungkan dengan terminal positif catu

daya dan N (katoda) dengan terminal negatif catu daya. Jika hubungan ini dibalik

maka dikatakan bahwa dioda menjadi tegangan bias mundur dan tidak dapat

mengalirkan arus listrik. Karakteristik inilah yang menyebabkan dioda dapat

bekerja sebagai penyearah arus listrik (Adi, 2010).

Fungsi utama dioda adalah penyearah arus AC menjadi arus DC. Selain itu dioda

juga berfungsi sebagai pengaman dari beban induktif, misalnya solenoid, relay

ataupun motor listrik. Pada saat dipadamkan maka beban induktif akan

Gambar II.4 Simbol dioda

menghasilkan tegangan yang cukup tinggi sehingga dapat merusak transistor

maupun IC lain yang berfungsi sebagai input. Pada saat inilah dioda berfungsi

sebagai pengaman komponen lainnya (Adi, 2010) selain itu diode juga telah

memiliki fungsi yang lain yaitu pada penerapan diode PN-Juction ternyata juga

dapat diaplikasikan sebagai sel surya (Ginting, 2006).

Biasanya nilai breakdown voltage dioda cukuplah tinggi yaitu, >50V. Namun,

terdapat satu jenis dioda yang memiliki nilai breakdown yang rendah, dioda ini

dinamakan dioda Zenner. Dioda Zenner ini dapat mempertahankan tegangan

hingga mendekati konstan pada rentang besar arus yang berbeda hal ini

dikarenakan dioda ini memiliki breakdown voltage tertentu (Adi, 2010).

Pada dasarnya dioda zenner memiliki karakteristik maju mundur. Pada dioda

zenner bias maju bernilai Vji=0 sedangkan pada bias mundur terjadi pada saat

terjadi gejala yang serupa breakdown pada dioda rectifier. Dioda zenner akan

menghantarkan tanpa adanya kerusakan, tegangan inilah yang selanjutnya disebut

tegangan zenner (Ahmad, 2007).

Gambar II.5 Nilai tegangan dan arus dioda zenner

Karakteristik ini sangatlah cocok digunakan sebagai regulator tegangan,

dikarenakan dapat memelihara tegangan stabil untuk variasi dan nilai catu daya

dan resistansi suatu beban (Adi, 2010).

Sedangkan pada Light Emiting Dioda memiliki prinsip kerja yang berbeda, pada

dioda ini ketika elektron bergerak melewati PN-Juction, maka akan terjadi

perpindahan elektron diantara pita valensi dan konduksi. Jika atom berpindah dari

pita konduksi yang tingkat energinya lebih tinggi menuju pita valensi yang

memiliki tingkat energi yang lebih rendah maka akan terdapat energi yang

dikeluarkan. Energi ini dapat berupa panas maupun cahaya. Prinsip inilah yang

mendasari kerja suatu LED (Adi, 2010).

Dimana ketika LED dialirkan arus maka akan menghasilkan output berupa

cahaya. Cahaya yang dihasilkan ini proposional terhadap arus yang mengalir.

Maksudnya intensitas cahaya yang dihasilkan akan berbanding lurus dengan

banyaknya arus yang mengalir pada LED. Keuntungan dari penggunaan LED ini

adalah konsumsi daya yang rendah (Adi, 2010).

Apabila prinsip kerja dari LED dibalik maka akan terbentuk dioda jenis lain, yaitu

fotodioda. Dimana pada saat normal fotodioda tidak mampu mengalirkan arus

ketika diberi tegangan bias mundur. Namun saat terkena cahaya fotodioda dapat

mengalirkan arus saat diberi tegangan bias mundur (Adi, 2010).

Indeks bias dioda ada dua macam yaitu, bias positif atau bias maju (forward bias)

dan bias negatif atau bias mundur (reverse bias). Pada kondisi bias positif, anode

lebih positif dari katode (Ahmad, 2007)

Gambar II.6 Kondisi bias positif

Apabila nilai maka akan terjadi arus difusi didalam dioda untuk hole dari P

ke N untuk elekton dari N ke P. Arus difusi ini kemudian akan diimbangi oleh

aliran arus dari kutup positif sumber ke dioda dan berakhir ke kutub negatif

sumber. Dikatakan dioda penghantar apabila kondisi tegangan anode katode

berkisar Vji yang disebut dengan cut in thereshold untuk Si Vji 0,6-0,7 V Ge 0,3-

0,4. Biasanya tegangan anode katode agak sedikit lebih diatas Vij. Pada bias

positif, dioda bersifat serupa dengan konduktor dengan nilai hambatan yang

disebut hambatan maju (RF). Nilai RF=RP+RN. RP dan RN disebut hambatan

bulk (Ahmad, 2007).

II.3 Karakteristik Arus dan Tegangan Dioda

Karakteristik arus tegangan pada dioda dapat ditinjau melalui dua pendektan,

yaitu sebagai dioda ideal dan dioda rill (Ahmad, 2007):

1. Dioda Ideal

Diodal ideal di dekati melaluJi pendekatan setengah linear (Piece Wise Linier) ada

tiga macam pendekatan yang dapat di dekati secara grafis (Ahmad, 2007).

Gambar II.7 Model pertama

Terdapat saklar ideal dimana saklar ini memiliki ciri untuk kondisi tertutup R=0

dan untuk kondisi terbuka R= . Untuk indeks bias negatif dioda akan dianggap

sebagai isolator dengan nilai hambatan RR>>RF. Pada model ini indeks bias

positif sebagai saklar tertutup (on) dan pada indeks bias negatif sebagai saklar

terbuka (off) (Ahmad, 2007).

Gambar II.8 Model kedua

Pada model kedua ini untuk bias positif sebagai saklar nono-ideal pada kondisi

tertutup R 0. Untuk bias negatifnya sebagai saklar ideal kedua bias tersebut akan

dilukiskan sebagai Gambar (II.5) dimana nilai

(Ahmad, 2007).

Gambar II.9 Model ketiga

Untuk model ketiga bias positif sebagai saklat non-ideal yang tertutup terpasang

seri dengan sumber tegangan Vji. Untuk bias negatif sebagai saklar ideal terbuka

dengan grafik seperti pada Gambar (II.6) dengan nilai ID=VD-Vji/RF (Ahmad,

2007).

2. Dioda Rill

Pada dioda riil akan didekati oleh pendekatan ketiga dari dioda ideal dengan

adanya tambahan dimana pada bias negatif nilai RR sehingga terjadi arus

reverse yang disebut arus bocor atau arus saturasi umumnya dalam dioda besatuan

nanoampere. Ditulis sebagai Ib atau IS dimana pada hal ini akan dipandanga

sebagai gerakan pembawa minoritas Is berupa suhu atau Is= aT3. Untuk bias

positif terjadi hubungan eksponensial antara arus dan tegangan. Id = ev/vt

, dimana

nilai vt= tegangan termal= kT/g. Grafik dari dioda rill ini dapat digambarkan

sebagai (Ahmad, 2007):

Gambar II.10 Dioda riil

Pada nilai VR=VBVO, akan terjadi peningkatan nilai Is yang sangat besar. Arus

dioda pada kondisi riil, umumnya dapat dinyatakan sebagi Id=Is(eV/VT

-1) (Ahmad,

2007).

II.4 Karakteristik Statistik Dioda

Sedangkan untuk karakteristik statistik dioda dapat diselidiki dengan caa

memasang dioda secara seri dengan catu daya DC dan sebuah resistor seperti pada

gambar (II.11). karakteristik ini didapatkan dengan mengukur tegangan dioda dan

arus listrik yang mengalir pada rangkaian dioda. Dimana harga I (arus) ini dapat

diubah dengan dua cara, yaitu dengan tegangan dioda dan hambatan pada

rangkaian. Sehingga akan dapat dilihat karkteristik dioda kemudian sepeti pad

gambar (II.10) (Arifin, 2005).

Gambar II.11 Rangkaian Dioda

Dapat dilihat bahwa apabila anoda berada pada tegangan yang lebih tinggi dari

pada katodanya (untuk tegangan positif) dioda akan dikatakan mendapatkan bias

maju (Bias Foward), sedangkan ketika tegangan negatif maka disebut dioda

mengalami bias mundur (Bias Reserve). Dimana pada gambar (II.10) Vji disebut

cut in voltage, Is disebut arus pada daerah saturasi, Vbov diseut sebagai peak

inverse voltage. Bila diketahui nilai dari tegangan sumber dan hambatan pada

rangkaian maka tegangan dan arus pada dioda dapat ditentukan dengan

menggunakan rumus (Arifin, 2015):

Bila hubungan diatas dilukiskan pada karakteristik dioda akan didapatkan garis

lurus dengan kemiringan

. Dimana selanjutnya garis ini dikenal sebagai garis

beban (Load line) (Arifin, 2015).

Gambar II.12 Karakteristik statistik dan garis beban

II.5 Pemrosesan Bentuk Gelombang Dengan Dioda

1. Rangkaian Clipper (Penggunting Tegangan)

Pada rangkaian ini terdapat beberapa rangkaian dimana rangkaian ini dapat

dirangkai secara seri dan sejajar. Tetapi untuk bagian ini hanya akan dibahas

rangkaian clipper secara seri. Untuk rangkaian clipper secara seri ini rangkaiannya

dapat dilihat seperti pada gambar (II.13). Dapat dilihat bahwa signal keluaran dari

rangkaian ini yaitu seperti pada dioda ideal, bila arus saturasi dan tegangan cut in

diabaikan (Arifin, 2015)

Gambar II.13 Rangkaian clipper diode silikon

Gambar II.14 Rangkaian clipper positif negatif dioda silikon

Gambar II.15 rangkaian clipper dioda zenner

2. Rangkaian Slicer (Pengiris Tegangan)

Gambar II.16 Gelombang masukan dan keluaran rangkaian slicer

Bila bised diode clipper polarotas baterai dibalik maka akan diperoleh sebuah

rangkaian pengiris tegangan (Arifin, 2015).

Gambar II.17 Rangkaian Slicer

3. Rangkaian Clamper (Penggeser Tegangan)

Rangkaian ini dapat membuat agar puncak tegangan AC berada pada suatu titik

tegangan tertentu (Arifin, 2015).

Gambar II.18 Rangkaian clamper

II.6 Rangkaian Dioda Sebagai Pelipat Tegangan

Diode berfungsi sebagai pelipat tegangan dimana dirangkai seperti pada gambar

(II.19) pada gambar tersebut dapat dilihat terdapat tiga rangkaian bagian (a)

merupakan pelipat dua tegangan, (b) pelipat tiga tegangan, dan (c) pelipat empat

tegangan. Dapat dilihat pada gambar bahwa besarnya pelipatan tegangan yang

dihasilkan dipengaruhi oleh banyaknya dioda yang dipasang.

(a) (b)

(c)

Gambar II.17 Rangkaian pelipat tegangan (a) Doubler (b) Tripler (c) Quadrapler

II.7 Pengaplikasian Dioda Semikonduktor

Salah satu pengaplikasian dioda dalam teknologi adalah penggunaannya sebagai

bahan dasar dari peranti photo voltaic. Dimana peranti yang dirancang ini akan

memperoleh model sel surya dengan efisiensi yang tinggi (Ginting, 2006).

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada tanggal 11 November 2015, hari Rabu pukul

13.00 – 16.00 WITA bertempat di Laboratorium Elektronika Fisika Dasar

Fakultas MIPA Universitas Hasanuddin, Makassar.

III. 2 Alat dan Bahan

III. 2. 1 Alat Beserta Fungsinya

Alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini ialah:

1) Papan Breadboard

Gambar III.1 Papan Breadboard

Berfungsi sebagai tempat perakitan rangkaian dioda.

2) Kabel Jumper

Gambar III.2 Kabel Jumper

Kabel ini berfungsi untuk menghubungkan komponen dalam rangkaian pada

papan PCB.

3) Multimeter

Gambar III.3 Multimeter

Berfungsi untuk mengukur tegangan, arus, dan hambatan dari rangkaian dioda.

4) Catu Daya DC

Gambar III.4 Catu Daya DC

Berfungsi sebagai sumber tegangan DC pada percobaan ini.

5) Osiloskop

Gambar III.5 Osiloskop

Osiloskop berfungsi untuk menampilkan bentuk signal masukan dan keluaran

rangkaian dioda.

6) Signal Generator

Gambar III.6 Signal Generator

Signal generator berfungsi sebagai pembangkit signal untuk kemudian

disambungkan pada rangkaian.

7) Catu Daya AC

Gambar III.7 Catu daya AC

Berfungsi sebagai sumber tegangan AC pada percobaan ini.

III.2.2 Bahan Beserta Fungsinya

Bahan yang digunakan pada praktikum ini ialah:

1) Resistor

Gambar III.5 Resistor Tetap

Berfungsi sebagai pemberi hambatan/nilai resistansi pada rangkaian.

2) Potensiometer

Gambar III.6 Potensiometer

Berfungsi sebagai pemberi nilai resistansi pada rangkaian.

3) Capasitor

(a) (b)

Gambar III.7 Capasitor (a) Elco (b) Mika

Befungsi sebagai salah satu komponen penyusun rangkaian dioda.

4) Dioda Silikon

Gambar III.8 Dioda silikon

Sebagai salah satu komponen utama penyusun rangkaian dioda.

5) Dioda Zenner

Gambar III.9 Dioda zenner

Berfungsi sebagai salah satu komponen utama penyusung rangkaian dioda.

III.3 Prosedur Percobaan

III.3.1 Prosedur Percobaan Karakteristik Dioda

III.3.1.1 Prosedur untuk Nilai Resistansi yang Berubah

1) Dioda Silikon

1. Menyiapkan bahan dan alat yang digunakan, antara lain dioda silikon, resistor/

potensiometer (1K, 10 K, dan 100K), kabel jumper, papan PCB, multimeter dan

catu daya.

2. Merangkai komponen sesuai dengan gambar (III.10) untuk setiap nilai resistansi

yang digunakan, dimana sebelumnya telah diatur potensiometer sedemikian rupa

sehingga menghasilkan nilai resistansi yang diinginkan.

Gambar III.10 Rangkaian karakteristik dioda silikon

3. Menyambungkan rangkaian dengan catu daya yang telah ditentukan besar

tegangan masukannya (VDD).

4. Menghitung tegangan yang lewat pada resistor menggunakan multimeter (VR).

5. Menghitung tegangan yang lewat pada dioda menggunakan multimeter (VD).

6. Menghitung besarnya arus saturasi yang melewati dioda (ISAT).

7. Mencatat semua nilai data yang didapatkan kedalam tabel yang telah ditentukan.

8. Melakukan prosedur percobaan yang sama untuk tiap nilai resistansinya.

2) Dioda Zenner

1. Menyiapkan bahan dan alat yang digunakan, antara lain dioda zenner, resistor/

potensiometer (560 K, 1,0 M dan 1,5 M), kabel jumper, papan PCB, multimeter

dan catu daya.

Gambar III.11 Rangkaian karakteristik dioda zenner

2. Merangkai komponen sesuai dengan gambar (III.11) untuk setiap nilai resistansi

yang digunakan, dimana sebelumnya telah diatur potensiometer sedemikian rupa

sehingga menghasilkan nilai resistansi yang diinginkan.


tegangan masukannya (VDD).





8. Melakukan prosedur percobaan yang sama untuk tiap nilai resistansinya.

III.3.1.2 Prosedur untuk Nilai Tegangan yang Berubah

1. Menyiapkan bahan dan alat yang digunakan, antara lain dioda silikon, resistor

(nilai resistor selanjutnya akan sama) kabel jumper, papan PCB, multimeter dan

catu daya.

Gambar III.12 Rangkaian dioda untuk tegangan berubah

2. Merangkai komponen sesuai dengan gambar (III.12) dengan nilai resistansi yang

tetap dimana yang diubah pada percobaan ini adalah besarnya tegangan yang

diberikan pada rangkaian.


tegangan masukannya (VDD) dengan nilai 10 V, 5 V, dan 3 V.

4. Menghitung besar tegangan masukan menggunakan multimeter.





9. Melakukan prosedur percobaan yang sama untuk tiap nilai VDD.

III.3.2 Prosedur Percobaan Rangkaian Dioda Pelipat Tegangan

1. Menyiapkan bahan dan alat yang digunakan, antara lain dioda silikon, resistor,

kabel jumper, papan PCB, multimeter dan catu daya.

2. Merangkai komponen sesuai dengan gambar (III.11) untuk rangkaian penguat

tegangan doubler bagian (a), untuk rangkaian penguat tegangan tripler sesuai

bagian (b), dan penguat tegangan quadraplet bagian (c).

(a) (b)

(c)

Gambar III.11 Rangkaian pelipat tegangan (a) Doubler (b) Tripler (c) Quadraplet

3. Menyambungkan rangkaian dengan catu daya AC yang telah ditentukan besar

tegangan masukannya (VIN) dimana untuk rangkaian doubler 5 V, tripler 4 V, dan

quadraplet 3 V.

4. Menghitung besar tegangan masukan menggunakan multimeter.

5. Menghitung tegangan yang lewat pada rangkaian menggunakan multimeter (VD).


III.3.3 Prosedur Percobaan Rangkaian Dioda Clipping, Slicing dan

Clamping

1) Prosedur percobaan rangkaian Clipping Seri

1. Menyiapkan alat dan bahan yang digunakan.

Gambar III.13 Rangkaian Clipping

2. Merangkai rangkaian sesuai dengan gambar (III.13). dimana pada gambar ini

rangkaian clipping.

3. Mengkalibrasi osiloskop.

4. Menghubungkan signal generator dan osiloskop chanel 1 pada input rangkaian.

Sedangkan pada output menghubungkan osiloskop chanel 2.

5. Menyalakan signal generator sehingga pada osiloskop didapatkan gambaran

signal masukan pada rangkaian. Mengubah chanel 1 pada osiloskop ke chanel 2

dan mengamati gambaran signal keluaran rangkaian.

6. Menyertakan gambar signal masukan dan keluaran rangkaian pada hasil

praktikum.

2) Prosedur Percobaan Rangkaian Clipping Positif Negatif dan Clipping Dioda

Zenner


2. Merangkai rangkaian sesuai dengan gambar (III.13 (a)) untuk clipping positif

negatif dan gambar (III.13 (b)) untuk clipping zenner.

(a) (b)

Gambar III.13 Rangkaian clipping (a) positif negatif dioda silikon (b) dioda

zenner








praktikum.

7. Menganti rangkaian clipping positif menjadi slincing negatif deangan membalik

arah dioda. Kemudian mengulangi prosedur percobaan.

8. Untuk dioda zenner menggunakan rangkaian pada gambar (III.13 (b)).

9. Melakukan prosedur percobaan seperti yang telah dilakukan sebelumnya pada

bagian ini.

3) Prosedur Percobaan Rangkaian Slicing dan Clamping


2. Merangkai rangkaian sesuai dengan gambar (III.14). Dimana untuk gambar

(III.14 (a)) merupakan rangkaian climping dan gambar (III.14 (b)) merupakan

rangkaian slicing.

(a) (b)

Gambar III.13 Rangkaian (a) Clamping (b) Slicing








praktikum.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Tabel Hasil Pengamatan

IV.1.1 Tabel Karakteristik Dioda

IV.1.1.1 Nilai Resistansi Berubah

1. Dioda Silikon

No. R (Ω) VR (V) VD (V) ISAT (mA)

1 1 K 9,41 0,65 9,54

2 10 K 9,53 0,54 0,96

3 100 K 9,63 0,44 0,096

Keterangan :

VDD = 10,09 V

Resistansi berubah

2. Dioda Zenner

No. R (Ω) VR (V) VD (V) ISAT (mA)

1 560 K -0,059 -6,44 0

2 1,0 M -0,200 -4,86 0

3 1,5 M -0,160 -3,78 0

Keterangan:

VDD = -10,07 V

Resistansi berubah

IV.1.1.2 Nilai Tegangan Berubah

No. VDD (V) VR (V) VD (V) ISAT (mA)

1 10,08 9,400 0,64 9,550

2 4,930 4,320 0,59 4,370

3 2,010 0,011 0,34 0,012

Keterangan :

R = 1 KΩ

Nilai resistansi tetap dengan tegangan masukan yang diubah

IV.1.2 Tabel Pelipat Tegangan

No. Rangkaian VIN (V) VD (V)

1 Doubler 5 12,95

2 Tripler 4 16,01

3 Quadraplet 2,9 14,73

Keterangan :

C = 1 F

IV.2 Pengolahan Data

IV.2.1 Pengolahan Data Resistansi Berubah

IV.2.1.1 Pengolahan Data Dioda Biasa

IV.2.1.2 Pengolahan Data Dioda Zenner

IV.2.1 Pengolahan Data Tegangan Berubah

IV.3 Gambar dan Grafik

IV.2.1 Gambar Rangkaian Dioda dan Grafik karakteristi Dioda

IV.2.1.1 Gambar dan Grafik Karakteristik Dioda dengan Resistansi Berubah

IV.2.1.1.1 Dioda Silikon

Gambar IV.1 Rangkaian karakteristik dioda silikon

Grafik IV.1 Karakteristik dioda silikon pada hambatan berubah

IV.2.1.1.2 Dioda Zenner

Gambar IV.2 Rangkaian karakteristik dioda zenner

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Aru

s (I

) (m

A)

Tegangan (V)

Karakteristi dioda silikon untuk R yang berubah

Arus (I)

beban1

beban2

beban3

Grafik IV.2 Karakteristik dioda zenner pada hambatan berubah

IV.2.1.2 Gambar dan Grafik Karakteristik Dioda dengan Tegangan Berubah

Gambar IV.4 Rangkaian karakteristik dioda dengan tegangan berubah

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

Aru

s (I

) (m

A)

Tegangan (V)

Karakteristi dioda Zener

Arus (I)

Grafik IV.3 karakteristik dioda silikon dengan tegangan berubah

IV.2.2 Gambar Rangkaian Penguat Tegangan Dioda

1) Tegangan Pelipat Dua Tegangan

Gambar IV.4 Rangkaian Pelipat Dua Tegangan

2) Tegangan Pelipat Tiga Tegangan

Gambar IV.5 Rangkaian Tegangan Pelipat Tiga Tegangan

-2

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Aru

s (I

) (m

A)

Tegangan (V)

Karakteristi dioda biasa untuk tegangan yang berubah

Arus (I)

beban1

beban2

beban3

3) Tegangan Pelipat Empat Tegangan

Gambar IV.6 Rangkaian Tegangan Pelipat Empat Tegangan

IV.2.3 Gambar Rangkaian Clipping, Slincing, dan Clamping

1. Rangkaian Clipping

a) Rangkaian Clipping Tipe Seri

Gambar IV.7 Rangkaian Clipping seri

(a) (b)

Gambar IV.8 (a) Signal masukan (b) Signal keluaran rangkaian clipping seri

b) Rangkaian Clipping Sejajar Dioda Silikon

Gambar IV.9 Rangkaian clipping sejajar

(a) (b)

Gambar IV.10 (a) Signal masukan (b) Signal keluaran rangkaian clipping sejajar

positif

c) Rangkaian Clipping Positif Negatif Dioda Silikon

Gambar IV.11 Rangkaian clipping positif negatif pada dioda silikon

(a) (b)

Gambar VI.12 (a) Signal masukan (b) Signal keluaran rangkaian clipping positif

negatif dioda silikon

d) Rangkaian Clipping Positif Negatif Dioda Zenner

Gambar IV.13 Rangkaian clipping dioda zenner

(a) (b)

Gambar VI.14 (a) Signal masukan (b) Signal keluaran rangkaian clipping dioda

zenner

2. Rangkaian Slicing

Gambar IV.15 Rangkaian Slicing Positif

(a) (b)

Gambar IV.16 (a) Signal masukan (b) Signal keluaran rangkaian Slincing positif

dioda silikon

Gambar IV.17 Rangkaian Sliccing Negatif

(a) (b)

Gambar IV.18 (a) Signal masukan (b) Signal Keluaran rangkaian Slicing negatif

dioda silikon

3. Rangkaian Clamping

Gambar IV.19 Rangkaian clamping positif

(a) (b)

Gambar IV.20 (a) Signal masukan (b) Signal keluaran rangkaian Clamping positif

Gambar IV.21 Rangkaian clamping negatif

Gambar VI.22 (a) Signal masukan (b) Signal keluaran rangkaian Clamping negatif

IV.4 Pembahasan

Untuk menghitung nilai karakteristik dari dioda maka ada dua cara yang dapat

digunakan yaitu dengan mengubah nilai resistansi pada rangkaian atau dengan

mengubah nilai tegangan masukannya.

Untuk nilai resistansi yang diubah pada praktikum kali ini menngunakan dua jenis

dioda yaitu dioda silikon dan dioda zenner. Dimana tidak ada perbedaan dalam

merangkai rangkaian antara dua dioda tersebut.

Pada dioda silikon diberikan tiga jenis hambatan yaitu 1 K, 10 K, dn 100 K . Pada

praktikum ini tegangan masukan yang diberikan yaitu sebesa 10,09 V dimana

kemudian tegangan dioda yang didapatkan selanjutnya ternyata dipengaruhi oleh

besar hambatan yang diberikan. Semakin besar hambatan yang diberikan maka

akan semakin kecil tegangan dioda yang dihasilkan dari percobaan ini juga diukur

besar arus saturasi yang dihasilkan oleh rangkaian. Kemudian dapat dilihat bahwa

besarnya arus saturasi yang dihasilkan berbanding terbalik pula dengan besarnya

hambatan pada rangkaian.

Data yang didapatkan pada praktikum kali ini yaitu untuk besarnya arus saturasi

9,54 mA, 0,96 mA, dan 0,096 mA sedangkan berdasarkan teori didapatkan nilai

perhitungan arus saturasi sebesar 9,44 mA, 0,96 mA, dan 0,096 mA. Dapat dilihat

bahwa nilai yang didapatkan pada percobaan sesuai dengan teori yang ada. Hal ini

menunjukkan keakuratan data yang dihasilakn dari praktikum.

Pada dioda zenner diberikan tiga jenis hambatan yaitu 560 K, 1,0 K, dan 1,5 K .

Pada praktikum ini tegangan masukan yang diberikan yaitu sebesa -10,07 V

dimana kemudian tegangan dioda yang didapatkan selanjutnya ternyata

dipengaruhi oleh besar hambatan yang diberikan. Semakin besar hambatan yang

diberikan maka akan semakin kecil tegangan dioda yang dihasilkan dari

percobaan ini juga diukur besar arus saturasi yang dihasilkan oleh rangkaian. Nilai

tegangan pada dioda zenner berniai negatif karena pada dioda jenis ini terjadi bias

maju mundur. Kemudian dapat dilihat bahwa besarnya arus saturasi yang

dihasilkan bernilai 0 untuk setiap hambatan yang diberikan. Hal ini sesuai teori

dimana pada dioda zenner besar arus saturasi harus selalu bernilai nol, karena

fungsi dioda zenner sebagai regulator tegangan yang menuntut tegangan yang

dihasilkan haruslah selalu stabil.

Data yang didapatkan pada praktikum kali ini yaitu untuk besarnya arus saturasi

selalu bernilai nol. Sedangkan berdasarkan teori didapatkan nilai perhitungan arus

saturasi sebesar -0,00648 mA, -0,00521 mA, dan -0,00419 mA dan melalui

pendekatannya dengan menetapkan banyaknya angka penting yang dipakai adalah

1 maka dapat dilihat untuk semua nilai arus saturasi yang dihasilkan adalah

bernilai 0 pula. Dapat dilihat bahwa nilai yang didapatkan pada percobaan sesuai

dengan teori yang ada. Hal ini menunjukkan keakuratan data yang dihasilakan

dari praktikum.

Sedangkan untuk nilai tegangan berubah pada praktikum kali ini menggunakan

dioda silikon pada rangkaiannya, sedangkan untuk nilai resistansinya ditetapkan

sebesar 1 K.

Besarnya arus saturasi yang didapatkan pada percobaan ini yaitu berturut turut

untuk nilai tegangan masukan 10,08 V, 4,930 V, dan 2,010 V adalah 9,550 mA,

4,370 mA, dan 0,012 mA. Sedangkan berdasarkan teorinya didapatkan nilai arus

saturasi yaitu berturut turut 9,440 mA, 4,340 mA, dan 1,670 mA. Unutk data

pertana dan kedua dapat dilihat bahwa nilai arus saturasi yang terukur tidaklah

jauh berbeda berdasarkan teorinya, tetapi pada data ketiga memiliki perbedaan

nilai yang cukup besar (tidak sesuai dengan teori) hal ini kemungkinan

ditimbulkan oleh ketidak akuratan pada saat mengambil/mengukur nilai arus

saturasi yang melewati rangkaian.

Rangkaian dioda sebagai pelipat tegangan dapat dibuat menjadi tiga macam yaitu

pelipat dua tegangan, pelipat tiga tegangan, dan pelipat empat tegangan.

Pada pelipat dua tegangan sesuai teori akan didapatkan nilai tegangan keluaran

yang dua kali lebih besar dibandingkan tegangan masukan. Dimana pada

praktikum kali ini tegangan masukan yang digunakan sebesar 5 V maka

seharusnya tegangan keluaran dari rangkaian adalah , tetapi dapat dilihat

pada tabel data bahwa tegangan keluaran yang terukur adalah sebesar 12, 95 V.

Nilai ini bernilai lebih besar dari yang seharusnya. Sehingga dapat dikatakan pada

rangkaian tegangan keluaran yang dihasilkan dapat bernilai .

Maksudnya batas toleransi rangkaian adalah sekitar 3 V. Batas toleransi ini

sangatlah besar hal ini kemungkinan dipengaruhi oleh kondisi dioda yang kurang

baik dan hambatan internal yang dihasilkan oleh rangkaian secara keseluruhan.

Pada pelipat tiga tegangan sesuai teori akan didapatkan nilai tegangan keluaran

yang tiga kali lebih besar dibandingkan tegangan masukan. Dimana pada

praktikum kali ini tegangan masukan yang digunakan sebesar 4 V maka


pada tabel data bahwa tegangan keluaran yang terukur adalah sebesar 16,01 V.



Maksudnya batas toleransi rangkaian adalah sekitar 4 V. Batas toleransi ini



Pada pelipat empat tegangan sesuai teori akan didapatkan nilai tegangan keluaran

yang empat kali lebih besar dibandingkan tegangan masukan. Dimana pada

praktikum kali ini tegangan masukan yang digunakan sebesar 2,9 V maka


pada tabel data bahwa tegangan keluaran yang terukur adalah sebesar 14,73 V.



Maksudnya batas toleransi rangkaian adalah sekitar 3,13 V. Batas toleransi ini



Dapat disimpulakan bahwa pada rangkaian pelipat tegangan berdasarkan

praktikum memiliki kelebihan tegangan yang sangat besar dibandingakan

perhitungan sesuai dengan teori. Hal ini menunjukkan bahwa pada rangkaian

adanya akumulasi tegangan komponen yang digunakan.

Dioda dapat juga digunakan pemotong, pengiris dan penggeser tegangan. Pada

rangkaian pemotong tegangan (rangkaian clipping) jenis seri, dapat dlihat untuk

clipping postif akan memotong signal keluaran pada daerah negatif sehingga

signal keluaran yang terlihat hanya signal pada daerah positif saja, sedangkan

pada clipping negatif akan memotong signal keluaran pada daerah positif

sehingga signal keluaran yang dihasilkan (yang terlihat) hanya signal keluaran

pada daerah negatif saja.

Pada rangkaian pemotong tegangan positif negatif untuk dioda silikon tegangan

masukan yang diiris adalah bagian atasnya (dekat dengan puncak tegangan)

sehingga bentuk pada signal keluarannya gelombang berbentuk seperti sinusoidal

kotak dengan nilai amplitudo yang relatif kecil. Hal yang sama juga berlaku pada

rangkaian pemotong dioda zenner, perbedaaannya hanyalah nilai amplitudo yang

dihasilkan lebih besar dari amplitudo rangkaian clipping positif negatif dioda

silikon.

Untuk rangkaian pengiris tegangan (Sliccing) digunakan dioda silikon pada

rangkaiannya. Pada rangkaian positif tegangan masukan yang diiris adalah seluruh

bagian negatif signal masukan dan sebagian bagian postif dari signal masukan

(dibawah puncak tegangan) sehingga bentuk pada signal keluarannya gelombang

berbentuk seperti sinusoidal yang hanya menyisakan puncak tegangannnya saja.

Hal sebaliknya terjadi pada rangkaian slincing negatif, dimana signal masukan

yang diiris adalah keseluruhan pada bagian positifnya dan sebagian pada bagian

negatifnya sehingga hanya menyisakan puncak tegangan pada daerah negatif saja.

Pada rangkaian penggeser tegangan (rangkaian clamping), dapat dlihat untuk

clamping positif akan menggeser signal keluaran kearah daerah positif semua,

sedangkan pada clamping negatif akan menggeser signal keluaran kearah daerah

negatif semua.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Dari praktikum yang telah dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu:

1. Bahwa karakteristik dioda pada dioda silikon dan zenner dipengaruhi oleh

besarnya hambatan (resistansi) dan teganagn pada rangkaian.

2. Dapat melihat bentuk masukan dan keluran pada rangkaian clipping, slicing, dan

clamping. Dapat merangkai rangkaian dioda sebagai pelipat tegangan doubler,

dimana pada pelipat tegangan doubler tegangan keluaran akan dua kali lebih besar

dari tegangan masukan, pelipat tegangan tripler dimana tegangan keluaran akan

tiga kali lebih besar dibanding tegangan masukan sedangkan pada pelipat

teganagan quadrapler tegangan keluaran akan empat kali lebih besar dibandingkan

tegangan masukannya.

V.2 Saran

V.2.1 Saran untuk Laboratorium

Saran saya untuk laboratorium untuk senantiasa merawat dan memeriksa alat alat

laboratorium secara berkala.

V.2.2 Saran untuk Asisten

Pada pengolahan data nilai arus saturasi yaitu nilai tegangan masukan dikurangi

dengan tegangan dioda yang kemudian nilainya dibagi dengan hambatan pada

rangkaian.

Daftar Pustaka

Adi, Agung Nugroho. 2010. Mekatronika. Yogyakarta. : Graha Ilmu.

Ahmad, Jayadi. 2007. ELDAS. jayadi.wordpress.com

Arifin. 2015. Penuntun Praktikum Elektronika Dasar 1. Makassar : UNHAS.

Ginting, Hendra. 2006. “Jurnal Teknologi Proses Simulasi Peranti Model Sel Surya

Dioda n+(x)/p”. Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas negeri Medan : Medan. ISSN 1412-7814. 145.

H, Zaki M. 2005. Cara Mudah Belajar Merangkai Elektronika Dasar. Yogyakarta :

Absolut.

Oklilas, Ahmad Fali. 2007. Elektronika Dasar.Palembang: Universitas Sriwijaya.

Tombak, A, M. Benhaliliba, Y.S ocak, T. Kilicoglu. 2015. “The Novel Transparent

Sputtered P-Type CuO Thin Films and Ag/p-Cuo/n-Si Schottky Diode

Applications”. Published by Elsevier B.V. www.sciencedirect.com. Hal 1.

http://www.sciencedirect.com/

DIODA SEMIKONDUKTOR - · PDF fileLaporan Praktikum Elektronika Dasar I DIODA SEMIKONDUKTOR...

Documents

Transcript of DIODA SEMIKONDUKTOR - · PDF fileLaporan Praktikum Elektronika Dasar I DIODA SEMIKONDUKTOR...