Upload
firdaus190
View
2.501
Download
79
Embed Size (px)
Citation preview
RESISTANSI DIODA
KELOMPOK : 7
ANGGOTA KELOMPOK : 1. FIRDAUS S.
2. TASA IASYA
KELAS : T. Telekomunkasi 3D
MATA KULIAH : ELKA ANALOG
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
POLITEKNIK NEGERI JAKARTA
2010
TUJUAN
Membandingkan resistansi dioda pada saat dibias maju dan balik
Membandingkan resistansi Dioda Silikon dengan Germanium
Memperlihatkan bahwa resistansi balik berubah sesuia dengan
perubahan temperatur
ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN
1. Sumber daya searah ( 1 – 15 ) V : 1 buah
2. Multimeter analog : 2 buah
3. Dioda silikon : 1 buah
4. Dioda germanium : 1 buah
5. Tahanan : 100 KΩ
6. Kabel-kabel penghubung
DASAR TEORI
1. Bias Maju Dioda
Gambar 2.1 Dioda Dibias Maju
Lapisan yang melintang antara sisi P dan sisi N di atas disebut sebagai
lapisan deplesi (depletion layer) pada lapisan ini terjadi proses keseimbangan
hole dan electron. Pada saat dioda diberi bias maju, maka elektron akan
bergerak dari terminal negatif batere menuju terminal positif batere
(berkebalikan dengan arah arus listrik). Elektron yang mencapai bagian katoda
(sisi N dioda) akan membuat elektron yang ada pada katoda akan bergerak
menuju anoda dan membuat depletion layer akan terisi penuh oleh elektron,
sehingga pada kondisi ini dioda bekerja bagai kawat yang tersambung.
2. . Bias Mundur Dioda
Gambar 2.2 Dioda Dibias Mundur
Pada saat bias mundur, elektron akan bergerak dari terminal negatif
batere menuju anoda dari dioda (sisi P). Pada kondisi ini potensial positif yang
terhubung dengan katoda akan membuat elektron pada katoda tertarik
menjauhi depletion layer, sehingga akan terjadi pengosongan pada depletion
layer dan membuat kedua sisi terpisah. Pada bias mundur ini dioda bekerja
bagaikan kawat yang terputus dan membuat tegangan yang jatuh pada dioda
akan sama dengan tegangan supply.
Rangkaian penyearah gelombang
Rangkaian penyearah gelombang merupakan rangkaian yang berfungsi
untuk mengubah arus bolak-balik (Alternating Current / AC) menjadi arus
searah (Direct Current / DC). Komponen elektronika yang berfungsi sebagai
penyearah adalah dioda. Dioda digunakan karena dioda memiliki sifat hanya
memperbolehkan arus listrik melewatinya dalam satu arah saja.
Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Rangkaian penyearah
setengah gelombang merupakan rangkaian penyearah sederhana yang hanya
dibangun menggunakan satu dioda saja, seperti diilustrasikan pada gambar
berikut ini.
Gambar 3 Rangkaian Dioda
Prinsip kerja dari rangkaian penyearah setengah gelombang ini adalah
pada saat setengah gelombang pertama (puncak) melewati dioda yang
bernilai positif menyebabkan dioda dalam keadaan ‘forward bias’ sehingga
arus dari setengah gelombang pertama ini bisa melewati dioda.
Pada setengah gelombang kedua (lembah) yang bernilai negatif
menyebabkan dioda dalam keadaan ‘reverse bias’ sehingga arus dan
setengah gelombang kedua yang bernilai negatif ini tidak bisa melewati dioda.
Keadaan ini terus berlanjut dan berulang sehingga menghasilkan bentuk
keluaran gelombang seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini.
Gambar 4 Hasil Keluaran Gelombang
Dari gambar di atas, gambar kurva ‘D1-anoda’ (biru) merupakan bentuk arus
AC sebelum melewati dioda dan kurva ‘D1-katoda’ (merah) merupakan bentuk
arus AC yang telah dirubah menjadi arus searah ketika melewati sebuah
dioda.
Pada gambar tersebut terlihat bahwa ketika gelombang masukan
bernilai positif, arus dapat melewati dioda tetapi ketika gelombang masukan
bernilai negatif, arus tidak dapat melewati dioda. Karena hanya setengah
gelombang saja yang bisa di searahkan, itu sebabnya mengapa disebut
sebagai Penyearah Setengah Gelombang.
Rangkaian penyearah setengah gelombang ini memiliki kelemahan
pada kualitas arus DC yang dihasilkan. Arus DC rata-rata yang dihasilkan dari
rangkaian ini hanya 0,318 dari arus maksimum-nya, jika dituliskan dalam
persamaan matematika adalah sebagai berikut:
IAV = 0,318 ∙ IMAX
Oleh sebab itu, rangkaian penyearah setengah gelombang lebih sering
digunakan sebagai rangkaian yang berfungsi untuk menurunkan daya pada
suatu rangkaian elektronika sederhana dan digunakan juga sebagai
demodulator pada radio penerima AM.
Resistansi Dioda
Pada dioda terdapat dua macam resistansi, yaitu resistansi statis dan
resistansi dinamik.
Resistansi statis dioda sangat bervariasi terhadap V dan I dan bukan
merupakan parameter yang berguna.
Pada operasi sinyal-lemah (small signal operation), resistansi dinamik
atau resistansi inkremental r merupakan parameter penting, dan didefinisikan
sebagai resiprokal gradien pada karakteristik volt-ampere, r ≡ dV/dI.
Resistansi dinamik tidak bersifat konstan, namun bergantung pada tegangan
operasi. Sebagai contoh, untuk dioda semikonduktor, konduktansi dinamisnya
(g ≡ 1/r) adalah
dI I eV / V
I Ig ≡η T
0 0(3.13)
dV VT ηVT
Untuk bias mundur yang lebih besar dari 0,1 V (sehingga |V/VT| >> 1), nilai g sangat kecil dan r sangat besar. Sebaliknya, untuk bias maju yang lebih besar dari 0,1 V, I >>I0, dan nilai r adalah :
r ≈
η V T (3.14)
I
Resistansi dinamik berbanding terbalik terhadap arus; pada suhu ruang
dan untuk η = 1, r = 26/I, dengan I dalam miliamper dan r dalam ohm. Untuk arus
maju sebesar 26 mA, resistansi dinamik bernilai 1 Ω.
Walaupun r berubah terhadap arus, namun dalam model sinyal lemah
(small signal model) akan lebih baik untuk menggunakan r sebagai konstanta.
RANGKAIAN PERCOBAAN
Gambar 1 Rangkaian Dioda
LANGKAH KERJA
1. Membuat rangkaian seperti Gambar 1 dengan menggunakan dioda silikon dan
tegangan sebesar + 5 V. Mengukur Vo.
2. Mengulangi langkah 1) dengan nilai Vs yang lain.
3. Membalik posisi diode atau polaritas sumber tegangan dibalik sehingga diode
dibias mundur atau balik. Mengatur Vs sebesar -5 V. Mengukur Vo.
4. Mengulangi langkah 3) dengan nilai Vs yang lain.
5. Kemudian memegang ujung katoda dengan ibu jari dan jari telunjuk (untuk
memanaskan diode dengan panas tubuh)
6. Memperhatikan tegangan pada R selama diode dipegang dan mencatat nilai Vo
pada alat ukur.
7. Memanasi kaki diode dengan pemanas lalu mencatat perubahan nilai Vo.
8. Kemudian melepaskan salah satu kaki diode (seperti saklar terbuka) dengan
tegangan suplai yang sama. Mengukur Vo.
HASIL PERCOBAAN
TABEL 1 Dioda silikon
Kondisi Dioda Vs Vo (ukur) I (hitung) R (hitung) Vd (hitung)
Bias maju
+ 5 V 4,6 V 0,05 mA 8 KΩ 0,4 V
+ 8 V 7,5 V 0,08 mA 5 KΩ 0,4 V
+10 V 9,4 V 0,1 mA 3 KΩ 0,3 V
Bias balik
-5 V 0 0,05 mA 70 KΩ 3,5 V
-8 V 0 0,08 mA 72,5 KΩ 5,8 V
-10 V 0 0,1 mA 70 KΩ 7 V
Bias balik dan
katoda dipegang-10 V 0 0,1 mA 70 KΩ 7 V
Bias balik dan
dilepas-10 V 0 0 0 0
TABEL 2 Dioda germanium
Kondisi Dioda Vs Vo (ukur) I (hitung) R (hitung) Vd (hitung)
Bias maju
+ 5 V 4,8 V 0,05 mA 2 KΩ 0,1 V
+ 8 V 7,95 V 0,08 mA 2,5 KΩ 0,2V
+10 V 9,85 V 0,1 mA 2 KΩ 0,2 V
Bias balik
-5 V 0,2 V 0,05 mA 64 KΩ 3,2 V
-8 V 0,3 V 0,08 mA 67,5 KΩ 5,4 V
-10 V 0,4 V 0,1 mA 67 KΩ 6,7 V
Bias balik dan
katoda dipegang-10 V 0 0,1 mA 70 KΩ 7 V
Bias balik dan
dilepas-10 V 0 0 0 0
ANALISIS
Jika dioda dalam kondisi menghantar (conduct) pada setengah perioda
positif, dioda tersebut pada keadaaan forward bias sehingga arus mengalir dan
melewati tahanan beban RL. Itu artinya dioda dapat berlaku sebagai saklar
tertutup. Pada saat setengah perioda negatif, dioda bersifat menghambat
(reverse bias) nilai tahanan dioda sangat tinggi dan dioda tidak menghantar atau
dioda dapat berlaku sebagai saklar terbuka.
Bentuk gelombang Input/Outputnya
Input Output
KESIMPULAN
Resistansi yang dihasilkan pada saat dioda dibias mundur lebih besar
dibandingkan ketika dioda dibias maju.
DAFTAR PUSTAKA
www.google.com
LAMPIRAN
TUGAS
1. Manakah yang lebih besar resistansi balik diode germanium atau diode silicon ? Mengapa?
2. Dioda apa yang lebih stabil (tidak banyak dipengaruhi oleh perubahan suhu)? Mengapa?
Jawab
1. Dioda Silikon karena mempunyai hambatan bulk yang besar2. Dioda Germanium
Jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menggerakkan sebuah elektron
valensi ke level orbit yang lebih tinggi, memecahkan ikatan kovalen. Dioda silikon
mempunyai tanggapan suhu. Dioda germanium lebih stabil terhadap perubahan
suhu
LAMPIRAN
HASIL PERCOBAAN