MODULDIODA SEMIKONDUKTOR

II

I. Tujuan Praktikum 1. Mengetahui komponen elektronika dioda semikonduktor. 2. Mengetahui karakteristik dioda semikonduktor. 3. Mampu menganalisa rangkaian forward bias dan reverse bias pada dioda

semikonduktor.

II. Bahan Praktikum 1. Dioda semikonduktor 2. Resistor 3. Projectboard 4. Catu daya 5. Multimeter

III. Ringkasan TeoriDioda adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor.

Dioda memiliki fungsi hanya mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda 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

mengalir dari sisi P menuju sisi N. Dibawah ini gambar simbol dan struktur dioda

serta bentuk karakteristik dioda. (Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon

tegangan konduksi adalah diatas 0.7 volt)

I

Forward bias

V

Reverse bias

(a) (b)

Gambar 4.1. (a) Simbol dan struktur dioda, (b)Karakteristik dioda

V. Tugas Pendahuluan1. Jelaskan istilah-istilah: Tegangan breakdown, Tegangan knee, Forward bias dan

Reverse bias. -Tegangan Breakdown : nilai tegangan minimal pada dioda untuk dapat mengalirkan arus listrik.-Tegangan Knee : Tegangan pada saat arus mulai naik secara cepat pada saat dioda berada pada daerah maju, tegangan ini sama dengan tegangan penghalang.- Bila anoda diberi potensial positif dan katoda negatif, dikatakan dioda diberi forward bias dan bila sebaliknya, dikatakan dioda diberi reverse bias.

2. Apakah dioda dapat bekerja seperti saklar? Jelaskan! Dioda akan menghantarkan arus bila diberi tegangan sumber lebih besar dari tegangan idealnya. Dan dioda tidak akan menghantarkan arus apabila tegangan yang melaluinya lebih kecil dari tegangan idealnya. Tetapi mungkin akan ada tegangan yang akan dialirkan oleh dioda itu, dan besarnya hanya sebesar tegangan ideal dan besarnya tegangan ideal yang akan dialirkan tergantung dari jenis dioda yang digunakan. Oleh karena itu dioda juga dapat digunakan sebagai saklar pada rangkaian elektronika selain digunakan sebagai mana fungsinya yaitu sebagai penyearah tegangan.

VI. Langkah PercobaanA. Mengukur Dioda dengan Ohmmeter1. Atur posisi selector multimeter pada pengukuran Ohm. 2. Pasangkan probe merah (+) pada kaki anoda dioda dan probe hitam (-) pada kaki

katoda dioda.3. Perhatikan resistansi dioda yang terbaca pada Ohmmeter. 4. Tukarkan posisi probe Ohmmeter, probe merah (+) pada kaki katoda dioda dan

probe hitam (-) pada kaki anoda dioda.

5. Baca nilai resistansi dioda yang terukur pada Ohmmeter. 6. lakukan percobaan diatas pada dioda yang lain. 7. Catat hasil percobaan pada tabel.

Dioda Resistansi (Ohm) Resistansi (Ohm)(Probe+pd anoda, Probe-pd katoda) (Probe + pd katoda, Probe - pd anoda)

Germanium ∞ 22Zener 4K 22

B. Dioda dengan Forward Bias

1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini. (R1 = 1 K Ohm)

Gambar 4.2. Rangkaian forward bias2. Berikan tegangan mulai dari 0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1, 2, 4, 6, 8, dan 10 volt.

Ukur besar tegangan dan arus pada dioda untuk setiap tegangan sumber yang

diberikan.

3. Tuliskan data hasil percobaan pada tabel seperti di bawah ini.

VSUMBER VD ID

(Volt) (Volt) (mAmpere)0 0 00,1 0,1 00,3 0,3 00,5 0,35 0,0030,7 0,45 0,0030,9 0,45 0,241 0,47 0,32 0,51 1,24 0,55 36 0,57 5,18 0,6 710 0,6 9

C. Dioda dengan Reverse Bias1. Balikkan pemasangan arah dioda pada gambar diatas. 2. Berikan tegangan mulai dari 0, 5, 10, 15, 20, 22, 24, 26, 28, dan 30 volt. Ukur besar

tegangan dan arus pada dioda untuk setiap tegangan sumber yang diberikan.

3. Tuliskan data hasil percobaan pada tabel seperti di bawah ini. VSUMBER VD ID

(Volt) (Volt) (mAmpere)0 0 05 5 010 10 015 15 020 20 0

D. Light Emitting Diode (LED)1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini. (R1 = 1 K Ohm)

Gambar 4.3. Rangkaian dioda untuk menyalakan LED2. Berikan tegangan sumber sebesar 5 volt. Ukur besar arus yang mengalir pada rangkaian. 3. Perhatikan yang terjadi pada LED. 4. Ganti nilai R1 dengan nilai yang lebih besar. 5. Perhatikan kembali yang terjadi pada LED. 6. Matikan catu daya. Balikkan posisi kaki dioda D1. 7. Lakukan langkah no 2 dan 3. 8. Tuliskan data hasil percobaan pada tabel seperti di bawah ini.

ForwardVsumber(volt) Resistor(Ohm) Id Keterangan

5 1K 2,3mA LED Nyala

5 10K 0,2mA LED Nyala

5 100K 27,5µA LED Redup

5 1M 2,5 µA LED Mati

ReverseVsumber(volt) Resistor(Ohm) Id Keterangan

5 1K 0 LED Mati5 10K 0 LED Mati5 100K 0 LED Mati5 1M 0 LED Mati

V. Laporan Akhir • Gambarkan bentuk kurva dari tabel data hasil percobaan diatas untuk membuktikan

kurva karakteristik dioda tersebut. • Lakukan analisis dan berikan kesimpulan dari hasil percobaan yang telah dilakukan.

Gambar Grafik Percobaan B

Gambar Grafik Percobaan C

Gambar Grafik Percobaan D

Gambar Grafik Percobaan D

Analisis :

1. Bias Maju (Forward Bias, VD > 0)

Potensial luar dari sumber tegangan memberikan gaya tarik terhadap elektron danhole, sehingga elektron dan hole pada dipole bergerak mengarah ke sumbertegangan. Akibatnya depletion region menyusut. Hal ini membuka kembalikemungkinan bagi carrier untuk menyeberangi junction, dan bergerakmengelilingi rangkaian. Pada rangkaian timbul arus listrik.

Hal di atas hanya bisa terjadi jika tegangan luar lebih besar dari potential barrier.

2. Bias Mundur (Reverse Bias, VD < 0)

Potensial luar dari sumber tegangan memberikan gaya tolak terhadap elektrondan hole, sehingga elektron dan hole pada dipole bergerak menjauhi sumbertegangan. Akibatnya depletion region melebar dan potential barrier meningkat. Pada rangkaian tidak timbul arus listrik.

Kesimpulan :

Berdasarkan data hasil pengamatan dan analisis data percobaan, maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Pada beban akan terdapat arus dan tegangan bila dioda di beri bias maju (forward

bias), yaitu pada kaki anoda diberi (+) dan pada kaki katoda diberi (-). Arus listrik

akan mengalir dari sisi P (kaki anoda) ke sisi N (kaki katoda) tanpa adanya suatu

hambatan. Pada keadaan ini dioda bisa dianggap sebagai saklar tertutup (ON).

2. Pada beban tidak akan terdapat arus dan tegangan bilai dioda di beri bias mundur

(reverse bias), yaitu pada kaki anoda diberi (-) dan pada kaki katoda diberi (+).

Pada keadaan ini diod bisa dianggap sebagai saklar terbuka (OFF).