Laporan Praktikum Elektronika Analog

Nomor Percobaan : 01Judul Percobaan : PENDEKATAN KARAKTERISTIK

DIODA

Nama Nim1. Ade Eka Saputri 13110300022. Arief Triasmoro K. 13110300243. W.A Loviyantara 1311030016

Kelas : TT-2BDOSEN : Benny Nixon, ST. MT

Jurusan Teknik ElektroProgram studi Teknik Telekomunikasi

Politeknik Negeri Jakarta2012

PERCOBAAN 1

PENDEKATAN KARAKTERISTIK DIODA

TUJUAN

Menunjukan keadaan dimana karakteristik dioda sesungguhnya dapat didekati oleh garis lurus.

Mengetahui tegangan knee pada dioda silikon dan dioda germanium.

DASAR TEORI

Dioda terbuat dari 2 lapis bahan semikonduktor type P dan type N dengan junction

(pertemuan) antara 2 lapisan tsb, dan terminal hubungan keluar di buat pada sisi P dan

pada sisi N, dimana pada sisi P dari dioda disebut Anoda dan sisi N dari dioda disebut

Katoda.

Bias dioda adalah cara pemberian tegangan luar ke terminal dioda. Apabila A diberi

tegangan positif dan K diberi tegangan negative maka bias tersebut dikatakan bias maju (forward

bias). Simbolnya:

Karakteristik statis dioda ideal :

Jika anoda lebih positif dari pada katoda, maka dioda akan berfungsi seperti Saklar

yang tertutup, pada keadaaan ini tegangan jatuh pada dioda = OV untuk setiap harga arus

yang mengalir. Keadaan ini disebut Mode bias maju ( forward bias mode ).

Dan sebaliknya jika Anoda lebih negatif dari pada Katoda, maka dioda akan

berfungsi seperti saklar yang terbuka, dan tidak ada arus yang mengalir melalui dioda

untuk setiap harga tegangan. Keadaan ini disebut Mode bias mundur ( reverse bias mode ).

Pada prakteknya pada keadaan bias maju, untuk membuat dioda berfungsi seperti

saklar yang tertutup, terdapat tegangan penghalang ( barrier potensial ) sebesar 0,3 V untuk

dioda germanium dan 0,7V untuk dioda silikon. Jadi agar dioda dapat mengalirkan arus,

tegangan Anoda – Katoda harus terlampaui sebesar 0,3 V untuk Ge dan 0,7 V untuk Si.

KA

Karakteristik Dioda :

Dari grafik terlihat bahwa :

Pada keadaan bias maju, arus forward If yang mengalir sangat kecil sekali secara

eksponensial sampai tegangan Vf sebesar 0,3 V untuk germanium dan 0,7 V untuk Silikon.

Setelah melewati tegangan tsb. arus If naik sangat besar sekali hampir linier.

Pada keadaan bias mundur, arus mundur IR mengalir sangat kecil sekali dan akan

tetap konstan meskipun teg. VR di naikan sampai teg. VR mencapai teg. VBR, dan setelah

melewati teg. tsb ( VBR ) arus akan mengalir sangat besar sekali. Hal ini tidak di

perbolehkan dalam pemakaian dioda.

Bias Maju (Forward Bias)SiGeIF (mA)

IR (nA)

VAKV

VR VFBias Mundur (Reverse Bias)

Ge = 0.3 VSi = 0.7 V

PERALATAN YANG DIPERGUNAKAN

No. Alat-alat dan Komponen Jumlah

1 Power Supply DC (Pascal PS 1502A2) 1

2 Multimeter (Sanwa CX5060) dan (BBC) 1

3 Dioda Silikon 1

4 Dioda Germanium 1

5 Resistor (470 Ω; 1k Ω; 4,7 Ω) 1

6 Protoboard 1

7 Jumper Secukupnya

8 Kabel-kabel Penghubung Secukupnya

R

LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN

A. Percobaan dengan Dioda Silikon (Si) (tipe 1N400..)

1. Membuat rangkaian seperti gambar 1, dengan menggunakan dioda silikon dan

R= 470 Ω.

Vf

If

Gambar 1. Rangkaian Dioda dibias maju

2. Mengatur tegangan power supply sedemikian sehingga Vf mencapai = 0,35 V.

3. Mengukur arus maju (forward) pada dioda dan mencatat pada tabel 1.

4. Mengulangi langkah (2) dan (3) untuk harga Vf yang berlainan.

B. Percobaan dengan Dioda Germanium (Ge)

5. Mengganti dioda silikon dengan dioda germanium serta mengubah R menjadi 1k Ω.

6. Mengatur tegangan power supply sedemikian hingga Vf = 0,1 V. Mengukur arus maju

(forward) pada dioda dan mencatat pada tabel 2.

7. Mengulangi langkah (6) untuk harga Vf yang berlainan.

C. Percobaan tegangan jatuh dioda.

8. Membuat rangkaian seperti gambar 2 dengan menggunakan Dioda Silikon, R = 4,7 kΩ

dan tegangan supply = 14 V.

+

DCSUPPLY

_

A

V

R

DC SUPPLY

-

+ If

Vf

Vo

Gambar 2. Pengukuran tegangan jatuh dioda dan tegangan beban.

9. Mengukur Vf dan Vo.

10. Selanjutnya menurunkan tegangan power supply menjadi 3 V. Mengulangi langkah (9).

11. Mengganti tahanan R menjadi 470 Ω dan menjaga tegangan power supply tetap = 3 V.

Mengulangi langkah (9).

V

DATA DAN HASIL PERCOBAAN

TABEL 1 R = 470 Ω

DIODA SILIKON

Vs (V) Vf (V) If (mA)

0,366 V 0,35 V 4,2 x 10-5 = 0,042 mA

0,437 V 0,40 V 11,7 x 10-5 = 0,117 mA

0,4943 V 0,45 V 20,5 x 10-5 = 0,205 mA

0,638 V 0,50 V 2,5 x 10-4 = 0,25 mA

0,84 V 0,55 V 60 x10-5 = 0,6 mA

1,78 V 0,60 V 225 x10-5 = 2,25 mA

2,4 V 0,65 V 3,5 x 10-3 = 3,5 mA

3 V 0,70 V 4,3 x 10-3 = 4,3 mA

No. Percobaan : 01 Pelaksanaan Praktikum : 29 September–3 September 2012Judul : PENDEKATAN KARAKTERISTIK DIODA Penyerahan Laporan : 3 September 2012Mata Kuliah : Laboratorium Digital Nama Praktikan : Ade Eka SaputriKelas / Kelompok : TT-3B Nama Rekan Kerja : 1. Arief Triasmoro K.Tahun Akademik : 2012 2. W.A Loviyantara

TABEL 2 R = 1k Ω

DIODA GERMANIUM

Vs (V) Vf (V) If (mA)

0,12 V 0,10 V 2,5 x 10-5 = 0,025 mA

0,16 V 0,15 V 5 x 10-5 = 0,05 mA

0,24 V 0,20 V 3 x 10-5 = 0,03 mA

0,26 V 0,25 V 10-5 = 0,01 mA

0,32 V 0,30 V 4 x10-5 = 0,04 mA

0,39 V 0,35 V 6 x10-5 = 0,06 mA

0,5 V 0,40 V 1,1 x 10-4 = 0,11 mA

0,65 V 0,45V 0,205 mA

1,1 V 0,50 V 0,4 mA

2,9 V 0,55 V 2 mA

TABEL 3

Vs (Volt)

R (Ohm)

Vf (Volt) Vo (Volt)

Ukur Hitung Ukur Hitung14 V 4,7 k Ω 0,55 V 0,5 V 13,5 V 13,45 V

3 V 4,7 k Ω 0,5 V 0,6 V 2,4 V 2,5 V

3 V 470 Ω 0,6 V 0,6 V 2,7 V 2,4 V

ANALISA

1. Buatlah grafik If fungsi Vf (kurva karakteristik dioda silikon) pada kertas melimeter dan

tentukan besar Vk!

2. Buatlah grafik If fungsi Vf (kurva karakteristik dioda germanium) pada kertas millimeter dan

tentukan besar Vk!

3. Hitunglah besar Vf dan Vo lalu lengkapi tabel 3 dan bandingkan!

4. Mengapa tegangan dioda silikon tidak bisa mencapai 0,85 V dan dioda germanium tidak bisa

mencapai 0,55 V.

Jawaban :

1.

0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.70

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0.35; 0.0420.4; 0.1170.45; 0.2050.5; 0.25

0.55; 0.6

0.6; 2.25

0.65; 3.5

0.7; 4.3

Y-Values

Y-Values

DIODA SILIKON

Vs (V) Vf (V) If (mA)

0,366 V 0,35 V 4,2 x 10-5 = 0,042 mA

0,437 V 0,40 V 11,7 x 10-5 = 0,117 mA

0,4943 V 0,45 V 20,5 x 10-5 = 0,205 mA

0,638 V 0,50 V 2,5 x 10-4 = 0,25 mA

0,84 V 0,55 V 60 x10-5 = 0,6 mA

1,78 V 0,60 V 225 x10-5 = 2,25 mA

2,4 V 0,65 V 3,5 x 10-3 = 3,5 mA

3 V 0,70 V 4,3 x 10-3 = 4,3 mA

Pada grafik diatas, data diambil dari hasil percobaan dioda silikon dari tabel percobaan

pertama. Garis Vertikal menunjukan If (Arus forward dioda, dalam satuan mA). Dan garis

horizontal menunjukan Vf (tegangan forward dioda, dalam satuan Volt). Dioda Silikon

mempunyai tegangan jatuh sebesar 0.7 Volt artinya dioda akan bekerja dengan baik saat

tegangan forwardnya mencapai 0.7 Volt. Dibawah tegangan 0.5 Volt, arus kecil sekali secara

eksponensial sampai tegangan Vf sebesar 0.7 Volt, dan dioda dalam kondisi off. Setelah

melewati tegangan tsb. arus If naik sangat besar sekali hampir linier.

Saat tegangan forward dioda (0.35V, 0.042mA); (0.4V, 0.117mA); (0.45V, 0.205mA);

(0.5V, 0.25mA) arus yang terukur sangat kecil. Dioda mulai bekerja saat tegangan Vf (tegangan

forward) yang terukur mencapai 0.55 Volt dan arusnya 0.6 mA. Dioda mulai bekerja normal saat

Vf dan If-nya, (0.6V, 2.25mA); (0.65V, 3.5mA); (0.70V, 4.3mA). Vs yang terukur mempunyai

nilai tegangan yang lebih besar dari tegangan forward dioda. Batas terakhir tegangan forward

yang kami ukur adalah saat Vf-nya mencapai 0.70 Volt. Setelah itu tidak dapat terukur lagi.

2.

DIODA GERMANIUM

Vs (V) Vf (V) If (mA)

0,12 V 0,10 V 2,5 x 10-5 = 0,025 mA0,16 V 0,15 V 5 x 10-5 = 0,05 mA0,24 V 0,20 V 3 x 10-5 = 0,03 mA0,26 V 0,25 V 10-5 = 0,01 mA0,32 V 0,30 V 4 x10-5 = 0,04 mA0,39 V 0,35 V 6 x10-5 = 0,06 mA0,5 V 0,40 V 1,1 x 10-4 = 0,11 mA0,65 V 0,45V 0,205 mA1,1 V 0,50 V 0,4 mA2,9 V 0,55 V 2 mA

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60

0.5

1

1.5

2

2.5

0.025 0.05 0.03 0.01 0.04 0.06 0.110.205

0.4

2

Y-Values

Y-Values

Pada grafik diatas, data diambil dari hasil percobaan dioda germanium dari tabel

percobaan kedua. Garis Vertikal menunjukan If (Arus forward dioda, dalam satuan mA). Dan

garis horizontal menunjukan Vf (tegangan forward dioda, dalam satuan Volt). Dioda germanium

mempunyai tegangan jatuh sebesar 0.3 Volt artinya dioda akan bekerja dengan baik saat

tegangan forwardnya mencapai 0.3 Volt. Dibawah tegangan 0.3 Volt, arus kecil sekali secara

eksponensial sampai tegangan Vf sebesar 0.3 Volt dan dioda dalam kondisi off. Setelah melewati

tegangan tsb. arus If naik sangat besar sekali hampir linier.

Saat tegangan forward dioda (0.10V, 0.025mA); (0.15V, 0.05mA); (0.20V, 0.03mA);

(0.25V, 0.01mA); (0.30V, 0.04mA); (0.35V, 0.06mA); (0.40V, 0.11mA); arus yang terukur

sangat kecil. Dioda mulai bekerja saat tegangan Vf (tegangan forward) yang terukur mencapai

0.55 Volt dan arusnya 0.6 mA. Dioda mulai bekerja normal saat Vf dan If-nya, (0.45V,

0.205mA); (0.50V, 0.4mA); (0.55V, 2mA). Vs (sumber) yang terukur mempunyai nilai tegangan

yang lebih besar dari tegangan forward dioda. Batas terakhir tegangan forward yang kami ukur

adalah saat Vf-nya mencapai 0.55 Volt. Setelah itu tidak dapat terukur lagi.

3.

Vs (Volt)

R (Ohm)

Vf (Volt) Vo (Volt)

Ukur Hitung Ukur Hitung14 V 4,7 k Ω 0,55 V 0,5 V 13,5 V 13,45 V

3 V 4,7 k Ω 0,5 V 0,6 V 2,4 V 2,5 V

3 V 470 Ω 0,6 V 0,6 V 2,7 V 2,4 V

Data diatas adalah data dari hasil rangkaian dari gambar 2 dengan menggunakan dioda

silikon, dengan R = 4,7 kΩ; dan 470 Ω. Tegangan sumber awal (Vs) yang diberikan adalah 14

Volt. Saat menggunakan Vs sebesar 14 Volt dan Hambatan (resistor) sebesar 4,7 k Ω, Vf

(tegangan forward dioda) yang terukur sebesar 0,55 Volt. Dan tegangan pada resistor (Vo) yang

terukur sebesar 13,5 Volt. Saat tegangan Vs diturunkan menjadi 3 Volt dan besar nilai hambatan

tetap, maka Vf (tegangan forward dioda) yang terukur sebesar 0,5 Volt. Dan tegangan pada

resistor (Vo) yang terukur sebesar 2,4 Volt. Selanjutnya tegangan Vs yang diberikan tetap dan

besar nilai hambatan yang diberikan berubah menjadi 470 Ω, maka Vf (tegangan forward dioda)

yang terukur sebesar 0,6 Volt. Dan tegangan pada resistor (Vo) yang terukur sebesar 2,7 Volt.

Dari kedua data tersebut, terdapat perbandingan antara data hasil terukur dan data hasil

terhitung. Perbedaan kedua data tersebut tidak besar karena perbedaan data hanya terdapat

dikoma sekian. Perbedaan tersebut mungkin disebabkan saat pembacaan hasil yang terukur, oleh

karena itu kami akan lebih teliti lagi dalam menggunakan alat ukur dan skala yang dipergunakan

pada alat ukur dan pembacaannya.

4. Karena dioda silikon mempunyai tegangan jatuh sebesar 0,7 Volt yang artinya dioda akan

bekerja dengan baik saat tegangan forwardnya mencapai 0.7 Volt. Setelah itu, hasil yang terukur

tidak berubah-ubah lagi atau saturasi. Namun pada prakteknya, bisa lebih dari0,7 Volt atau 0,75

Volt. Karena dioda germanium mempunyai tegangan jatuh sebesar 0,3 Volt yang artinya dioda

akan bekerja dengan baik saat tegangan forwardnya mencapai 0.3 Volt. Setelah itu, hasil yang

terukur tidak berubah-ubah lagi atau saturasi. Namun pada prakteknya, bisa lebih dari 0,3 Volt

atau 0,35 Volt; 0,40 Volt; 0,50 Volt.

PERTAYAAN DAN TUGAS

1. Apa perbedaan dioda silikon dengan dioda germanium?

2. Apa yang dimaksud dengan dioda ideal?

3. Carilah karakteristik dioda yang dipakai di datasheet dan jelaskan!

Jawaban :

1. Perbedaannya terdapat pada jenis bahan pembuatannya dan tegangan jatuhnya, yaitu dioda

silikon sebesar 0,7 Volt dan dioda germanium sebesar 0,3 Volt

2. Dioda dianggap sebagai sebuah saklar tertutup jika diberi bias forward dan sebagai saklar

terbuka jika diberi bias reverse. Artinya secara ideal, dioda berlaku seperti konduktor sempurna

(tegangan nol) jika dibias forward dan seperti isolator sempurna (arus nol) saat dibias reverse.

Sebagai sakelar, sebagaimana Gambar 1 (c), dioda akan konduksi (ON) jika potensial pada

anode lebih positif daripada potensial pada katoda, dan dioda akan memblok (OFF) jika

potensial pada anoda lebih negatif daripada potensial pada katoda.

Jika dioda dalam kondisi ideal, ketika dioda dalam kondisi ON memiliki karakteristik tegangan

pada dioda sama dengan nol dan arus yang mengalir pada dioda sama dengan arus bebannya.

Sebaliknya, dioda dalam kondisi OFF memiliki karakteristik tegangan pada dioda sama dengan

tegangan sumbernya dan arus yang mengalir sama dengan nol. Dalam kondisi dioda ON dan OFF

ini dapat dinyatakan tidak terjadi kerugian daya pada dioda.

3.

Karakteristik dioda terdiri atas dua macam, yaitu karakteristik dioda maju pada

saat diberi tegangan muka maju (forward bias) dan karakteristik dioda terbalik pada saat di beri

tegangan muka balik (reverse bias). Pada karakteristik dioda ini yang akan dibicarakan adalah

karakteristik tegangan dan arus. Pada saat tegangan maju (forward) Vf nol, maka arus maju If

masih dalam posisi nol. Jika sedikit demi sedikit tegangan maju ditambah, maka arus maju If

masih dalam posisi nol (sangat kecil) mengalirlah If secara besar-besaran, dalam grafik

digambarkan merupakan garis lurus (grafik linear). Sebaliknya apabila diberi tegangan balik,

dioda akan tetap tidak menghantar sampai mencapai tegangan breakdown dioda tersebut.

Apabila telah mencapai tegangan breakdown dioda akan menghantar dan arus riverse Ir seperti

diberi tegangan maju. Besarnya tegangan maju untuk dioda jenis silikon adalah 0,7 Volt

dan 0,3 untuk germanium.

KESIMPULAN

Dari percobaan yang kami lakukan ada beberapa yang dapat kami simpulkan, antara lain :

1. Makin besar arus forward yang mengalir di dapat dengan makin besar tegangan

yang di berikan. Ini terlihat pada kurva karakteristik diatas.

2. Dioda Silikon mempunyai tegangan jatuh sebesar 0.7 Volt artinya dioda akan

bekerja dengan baik saat tegangan forwardnya mencapai 0.7 Volt. dibawah

tegangan 0.5 Volt, arus kecil sekali secara eksponensial sampai tegangan Vf sebesar

0.7 Volt, dan dioda dalam kondisi off. Setelah melewati tegangan tsb. arus If naik

sangat besar sekali hampir linier.

Untuk Dioda Germanium mempunyai tegangan jatuh sebesar 0.3 Volt artinya dioda

akan bekerja dengan baik saat tegangan forwardnya mencapai 0.3 Volt. Dibawah

tegangan 0.3 Volt, arus kecil sekali secara eksponensial sampai tegangan Vf sebesar

0.3 Volt dan dioda dalam kondisi off. Setelah melewati tegangan tsb. arus I f naik

sangat besar sekali hampir linier.

3. Bila dioda memanas ( menghangat ) baik disebabkan oleh aliran arus maupun

pengaruh luar, arus If akan mengecil. Untuk Vf yang konstan, If naik jika tempt-

nya naik. Dan jika If konstan, maka Vf akan naik jika temp-nya turun.

DAFTAR PUSTAKA

Http://electroniclib.wordpress.com/2009/12/31/dioda/

https://www.google.co.id/#hl=id&output=search&sclient=psy-ab&q=perbedaan+dioda+silikon+dengan+dioda+germanium&oq=perbedaan+dioda+silikon+&gs_l=hp.1.1.0j0i30l2.1187.6875.1.9891.24.14.0.10.10.2.641.4190.0j2j7j2j2j1.14.0...0.0...1c.1.hx0WgKlmaOs&psj=1&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_cp.r_qf.&fp=4dadfde0f050061b&biw=1278&bih=703

Https://www.google.co.id/#hl=id&sclient=psyab&q=pengertian+dioda+ideal&oq=dioda+ideal&gs_l=hp.1.5.0j0i30l2j0i5i30l6j0i8i30.109053.110162.2.114670.11.7.0.0.0.0.1883.7062.41j3j0j1j2.7.0...0.0...1c.1.yCIE83x055k&psj=1&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_cp.r_qf.&fp=4dadfde0f050061b&biw=1278&bih=703.

LAMPIRAN

Grafik Karakteristik Dioda Silikon :

Grafik Karakteristik Dioda Germanium :