Penyusunan Pedoman Praktikum Dasar untuk Matakuliah

28
BAB III
LANGKAH PERCOBAAN
3.1. KARAKTERISTIK DIODA
3.1.1. Tujuan
Mahasiswa mengetahui dan memahami karakteristik dioda yang meliputi
daerah kerja dioda, dioda dengan masukan gelombang kotak, dan waktu
pemulihan balik (reverse recovery time).
3.1.2. Alat dan Bahan
Dioda 1N4007
Dioda 1N4148
Resistor 100 / 20W
Resistor 14M
Power Supply
Function Generator
Osiloskop
Kabel secukupnya
Probe
29
3.1.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan
 Dioda Dengan Masukan DC
Gambar 3.1. Untai untuk Percobaan Karakteristik Dioda dengan
Masukan DC.
1. Rangkai komponen pada protoboard seperti Gambar 3.1.
2. Untuk memperoleh nilai tegangan buka dioda, variasikan tegangan sumber
( V S ) antara 0 – 5 V dengan kenaikan setiap 0,1 V. Ukur dengan multimeter
nilai tegangan beban ( V L ). Catat nilai V S dan V L dalam tabel. Nilai tegangan
dioda saat arus beban mulai muncul adalah nilai tegangan buka dioda tersebut.
3. Balik polaritas tegangan sumber sehingga pin anoda pada dioda 1N4007
mendapat supply negatif. Ganti resistor beban ( R L ) yang bernilai 100
dengan resistor yang bernilai 14M .
4. Variasikan tegangan sumber antara 0 – 30 V dengan kenaikan setiap 1 V.
Ukur dengan multimeter nilai V L . Catat nilai V S dan V L dalam tabel.
5. Ganti dioda 1N4007 dengan 1N4148, ulangi langkah 1 sampai dengan 4.
30
 Menghitung Reverse Recovery Time Dioda
Gambar 3.2. Untai untuk Percobaan Dioda dengan Masukan Gelombang
Kotak.
1. Rangkai komponen pada protoboard seperti Gambar 3.2.
2. Amati bentuk gelombang pada resistor beban. Kecilkan skala time/div pada
osiloskop agar gelombang semakin terlihat jelas seperti Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Grafik Waktu Pemulihan Balik.
3. Gambar grafik bentuk gelombang keluaran pada kertas milimeter block untuk
dua nilai frekuensi masukan yang berbeda.
4. Hitung nilai ta, tb, dan trr.
31
5. Ganti dioda 1N4007 dengan 1N4148, ulangi langkah nomor 2 sampai dengan
langkah nomor 4.
3.2. KARAKTERISTIK TRANSISTOR
3.2.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami dan menggambarkan karakteristik masukan dan
keluaran transistor serta mengukur arus basis ( I B ), arus kolektor ( I C ), arus
emiter ( I E ), dan menghitung penguatan arus ( hfe ).
3.2.2. Alat dan Bahan
Transistor NPN 2N3055
Resistor 100 / 20W
Resistor 1k / 1W
Power Supply
Function Generator
Kabel secukupnya
32
3.2.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan
Gambar 3.4. Untai untuk Percobaan Karakteristik Transistor.
 Karakteristik IC – IB Transistor
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.4.
2. Atur tegangan V CC agar bernilai 10 V.
3. Variasikan tegangan VBB secara perlahan-lahan setiap 0,2 V. Ukur dengan
multimeter nilai arus kolektor ( I C ) untuk setiap arus basis ( I B ). Catat dalam
tabel nilai I C untuk setiap I B yang bersesuaian.
4. Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk nilai tegangan V CC 15 V dan 20 V.
5. Gambar grafik arus kolektor terhadap arus basis pada kertas milimeter block
untuk setiap nilai VCC yang digunakan.
33
 Karakteristik VBE – IB
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.4.
2. Atur tegangan V CC agar tegangan kolektor-emiter ( V CE ) memiliki nilai
tertentu, misalnya 7 V.
3. Variasikan tegangan VBB secara perlahan-lahan setiap 0,1 V. Ukur dengan
multimeter nilai tegangan basis-emiter ( VBE ). Catat nilai tegangan VBB dan
VBE yang bersesuaian dalam tabel. Cari nilai I B dengan menggunakan
Persamaan 3.1 berikut.
IB
V BB
V BE
RB
(3.1)
4. Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk nilai tegangan V CE yang lain,
misalnya 8 V dan 9 V.
5. Gambar grafik VBE terhadap I B pada kertas milimeter block untuk setiap nilai
V CE .
 Karakteristik VCE – IC dengan IB sebagai Parameter
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.4.
2. Atur tegangan VBB agar I B memiliki nilai tertentu, misalnya 0,3 mA
3. Variasikan tegangan V CC antara 0 sampai dengan 30 V dengan kenaikan
setiap 1 V. Ukur dengan multimeter dan catat nilai V CE dan I C .
34
4. Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk nilai I B yang lain, misalnya 0,4 mA
dan 0,5 mA.
5. Gambar grafik V CE terhadap I C pada kertas milimeter block untuk setiap nilai
IB.
 Daya Transistor pada Daerah Aktif
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.4.
2. Atur tegangan V CC pada nilai tertentu, misalnya 20 V.
3. Atur tegangan VBB agar transistor bekerja pada daerah aktif, misalnya 0,7 V.
4. Diamkan selama beberapa saat. Sentuh transistor untuk mengetahui apakah
transistor tersebut mengalami kenaikan suhu atau tidak.
5. Saat transistor terasa hangat, catat nilai V CE dan I C yang bersesuaian.
6. Analisislah mengapa transistor tersebut mengalami kenaikan suhu. Hitunglah
juga besarnya daya pada transistor saat transistor tersebut mengalami
kenaikan suhu.
 Daya Transistor pada Daerah Saturasi
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.4.
2. Atur tegangan V CC pada nilai tertentu, misalnya 20 V.
3. Atur tegangan VBB pada nilai tertentu, misalnya 5 V.
35
4. Diamkan selama beberapa saat. Sentuh transistor untuk mengetahui apakah
transistor tersebut mengalami kenaikan suhu atau tidak. Transistor yang
bekerja pada daerah saturasi, seharusnya tidak terasa hangat saat disentuh.
5. Catat nilai V CE dan I C yang bersesuaian.
6. Analisislah mengapa transistor tersebut tidak terasa hangat. Hitunglah
besarnya daya pada transistor tersebut dan besarnya hambatan kolektor-emiter
saat transistor tersebut ’on’ ( RCE (ON ) ).
3.3. KARAKTERISTIK SCR
3.3.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami dan menggambarkan karakteristik V – I SCR
serta mengukur arus latching, arus holding, dan tegangan breakover.
3.3.2. Alat dan Bahan
SCR TYN604
Resistor 2200 / 0,5W
Resistor 100 / 0,5W
Power Supply
Function Generator
Multimeter
Kabel secukupnya
36
3.3.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan
Gambar 3.5. Untai untuk Percobaan Karakteristik SCR.
 Mengukur Tegangan Breakover
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.5.
2. Atur nilai tegangan VGG agar arus sebesar 10 mA mengalir melalui gerbang
SCR TYN604. Saklar S 1 jangan dihubungkan dahulu.
3. Variasikan nilai tegangan V AA kemudian hubungkan saklar S 2 .
4. Picu SCR dengan cara menghubungkan saklar S 1 . Ukur nilai V AK dan I A .
Catat dalam tabel.
5. Naikkan nilai V AA hingga arus I A mengalir sendiri tanpa menyalakan
tegangan gerbang V GG untuk memicu SCR. Nilai V AA yang mana SCR dapat
aktif tanpa mendapat tegangan gerbang disebut Breakover Voltage ( V BO ).
6. Gambar grafik V AK terhadap I A pada kertas milimeter block.
7. Ulangi langkah 1 sampai dengan 6 untuk nilai arus gerbang yang lain.
37
 Mengukur Arus Latching dan Arus Holding
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.5.
2. Atur nilai tegangan VGG agar arus sebesar 10 mA mengalir melalui gerbang
SCR TYN604. Saklar S 1 jangan dihubungkan dahulu.
3. Hubungkan saklar S 2 . Atur nilai tegangan V AA
15V .
4. Picu SCR sesaat dengan cara menghubungkan kemudian memutus saklar S 1 .
5. Amati arus I A yang muncul pada multimeter. Jika setelah saklar S 1 diputus
jarum amperemeter yang mengukur I A jatuh ke nol, maka I A
IL.
6. Naikkan nilai tegangan V AA sebanyak 1 V.
7. Ulangi langkah nomor 4, 5, dan 6 hingga jarum amperemeter yang mengukur
I A tidak jatuh ke nol. Dengan demikian I A
IL .
8. Setelah memperoleh nilai arus latching, secara perlahan-lahan turunkan nilai
tegangan V AA .
9. Amati jarum amperemeter yang mengukur arus I A . Nilai arus tepat sebelum
jarum amperemeter secara tiba-tiba jatuh ke nol adalah arus holding.
10. Ulangi langkah 1 sampai dengan 8 untuk nilai arus gerbang sebesar 15mA dan
20mA .
38
3.4. KARAKTERISTIK TRIAC
3.4.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami dan menggambarkan karakteristik V – I TRIAC
serta mengukur arus latching, arus holding, dan tegangan breakover.
3.4.2. Alat dan Bahan
TRIAC BT136
Resistor 100 / 0,5W
Resistor 2200 / 0,5W
Multimeter
Power Supply
Function Generator
Kabel secukupnya
3.4.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan
Gambar 3.6. Untai untuk Percobaan Karakteristik TRIAC.
39
A. Mode 1
 Mengukur Tegangan Breakover
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.6.
2. Atur nilai tegangan VGG agar arus sebesar 15mA mengalir melalui gerbang
TRIAC BT136. Saklar S 1 jangan dihubungkan dahulu.
3. Variasikan nilai tegangan VM kemudian nyalakan saklar S 2 .
4. Picu TRIAC dengan cara menghubungkan saklar S 1 . Ukur nilai VMT 2MT1 dan
I M . Catat dalam tabel.
5. Naikkan nilai VM hingga arus I M mengalir sendiri tanpa menyalakan
tegangan gerbang VGG untuk memicu TRIAC. Nilai VM yang mana TRIAC
dapat aktif tanpa mendapat tegangan gerbang disebut Breakover Voltage
( V BO ).
6. Gambar grafik VMT 2MT1 terhadap I M pada kertas milimeter block.
 Mengukur Arus Latching (IL) dan Arus Holding (IH)
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.6.
2. Atur nilai tegangan VGG agar arus sebesar 10mA mengalir melalui gerbang
TRIAC BT136. Saklar S 1 jangan dihubungkan dahulu.
3. Hubungkan saklar S 2 . Atur nilai tegangan VM
15V .
4. Picu TRIAC sesaat dengan cara menghubungkan kemudian memutus saklar
S1 .
40
5. Amati arus I M yang muncul pada multimeter. Jika setelah VGG dimatikan
jarum amperemeter yang mengukur I M jatuh ke nol, maka I M
IL .
6. Ulangi terus langkah nomor 3 sampai 5 hingga jarum amperemeter yang
mengukur I M tidak jatuh ke nol. Dengan demikian I M
IL .
7. Setelah memperoleh nilai arus latching, secara perlahan-lahan turunkan nilai
tegangan VM .
8. Amati jarum amperemeter yang mengukur arus I M . Nilai arus tepat sebelum
jarum amperemeter secara tiba-tiba jatuh ke nol adalah arus holding.
B. Mode 2
1. Rangkai untai pada protoboard seperti pada Gambar 3.6. Balik polaritas
tegangan gerbang VGG dan amperemeter I G .
2. Lakukan langkah nomor 2 sampai dengan nomor 8 pada Mode 1.
C. Mode 3
1. Rangkai untai pada protoboard seperti pada Gambar 3.6. Balik polaritas
tegangan VM , voltmeter VMT 2MT1 , dan amperemeter I M .
2. Lakukan langkah nomor 2 sampai dengan nomor 8 pada Mode 1.
D. Mode 4
1. Rangkai untai pada protoboard seperti pada Gambar 3.6. Balik polaritas
tegangan gerbang VGG , amperemeter I G , tegangan VM , voltmeter VMT 2MT1 ,
dan amperemeter I M .
41
2. Lakukan langkah nomor 2 sampai dengan nomor 8 pada Mode 1.
3.5. KARAKTERISTIK MOSFET
3.5.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami dan menggambarkan karakteristik VDS - ID dan
VGS - ID MOSFET serta mengukur arus penguras ( I D ), tegangan gerbangsumber ( VGS ), dan tegangan penguras – sumber ( V DS ).
3.5.2. Alat dan Bahan
MOSFET IRF740
Resistor 100 / 20W
Resistor 1M
Multimeter
Power Supply
Function Generator
Kabel secukupnya
42
3.5.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan
Gambar 3.7. Untai untuk Percobaan Karakteristik MOSFET.
A. Karakteristik VDS - ID dengan VGS sebagai Parameter
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.7.
2. Atur nilai tegangan V GG sebesar 3 V.
3. Variasikan nilai tegangan V DD dengan kenaikan 10 mV. Ukur dengan
multimeter nilai tegangan penguras – sumber ( V DS ) dan arus penguras ( I D ).
Catat nilai V DS dan I D pada tabel.
4. Ulangi langkah 1 sampai dengan langkah 3 untuk nilai tegangan V GG 3,1 V,
3,2 V, 3,3 V, dan 3,4 V.
43
5. Gambar grafik V DS terhadap I D dalam satu sumbu kartesian pada kertas
milimeter block.
B. Karakteristik VGS - ID
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.7.
2. Atur nilai V DS pada 0,6 V.
3. Variasikan nilai tegangan VGS secara bertahap setiap 50 mV. Ukur dengan
multimeter nilai I D . Catat nilai tegangan gerbang-sumber ( VGS ) dan I D pada
tabel.
4. Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk V DS 1 V dan 2 V.
5. Gambar grafik VGS terhadap I D untuk setiap nilai V DS pada kertas milimeter
block.
C. Daya MOSFET pada Daerah Pinch-Off
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.7.
2. Atur tegangan V GG pada nilai tertentu, misalnya 3,2 V.
3. Atur tegangan V DD pada nilai tertentu agar MOSFET bekerja pada daerah
Pinch-Off, misalnya 10 V.
4. Diamkan selama beberapa saat. Sentuh MOSFET untuk mengetahui apakah
mengalami kenaikan suhu atau tidak.
5. Saat MOSFET terasa hangat, catat nilai V DS dan I D yang bersesuaian.
44
6. Analisislah mengapa MOSFET mengalami kenaikan suhu. Hitunglah
besarnya daya pada MOSFET tersebut.
D. Daya MOSFET pada Daerah Triode
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.7.
2. Atur tegangan V GG pada nilai tertentu, misalnya 20 V.
3. Atur tegangan V DD pada nilai tertentu, misalnya 5 V.
4. Diamkan selama beberapa saat. Sentuh MOSFET untuk mengetahui apakah
mengalami kenaikan suhu atau tidak. MOSFET yang bekerja pada daerah
triode, seharusnya tidak terasa hangat saat disentuh.
5. Catat nilai V DS dan I D yang bersesuaian.
6. Analisislah mengapa MOSFET tersebut tidak terasa hangat. Hitunglah
besarnya daya pada MOSFET tersebut dan besarnya hambatan pengurassumber saat MOSFET bekerja di daerah triode ( R DS (ON ) ).
3.6. KARAKTERISTIK IGBT
3.6.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami dan menggambarkan karakteristik VCE – IC dan
VGE – IC IGBT serta mengukur arus kolektor ( I C ), tegangan gerbang-emiter
( V GE ), dan tegangan kolektor-emiter ( VCE ).
45
3.6.2. Alat dan Bahan
IGBT IRG4BC20S
Resistor 100 / 20W
Resistor 1M
Multimeter
Power Supply
Function Generator
Kabel secukupnya
3.6.3. Gambar Untai dan Langkah Percobaan
Gambar 3.8. Untai untuk Percobaan Karakteristik IGBT.
A. Karakteristik VCE – IC
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.8.
46
2. Atur nilai tegangan V GG sebesar 4,5 V.
3. Variasikan nilai tegangan V CC . Ukur dengan multimeter nilai tegangan
kolektor-emiter ( V CE ) dan arus kolektor ( I C ). Catat nilai V CE dan I C yang
bersesuaian pada tabel.
4. Ulangi langkah 1 sampai dengan langkah 3 untuk nilai V GG 4,6 V, 4,7 V, 4,8
V, 4,9 V, 5 V, 5,1 V, 5,2 V, dan 5,3 V.
5. Gambar grafik V CE terhadap I C
dalam satu sumbu kartesian pada kertas
milimeter block.
B. Karakteristik VGE – IC
1. Rangkai komponen seperti pada Gambar 3.8.
2. Atur nilai tegangan V CC agar V CE bernilai 0,7 V.
3. Variasikan nilai tegangan gerbang-emiter ( V GE ) secara bertahap setiap 50 mV.
Ukur dengan multimeter nilai I C . Catat nilai V GE dan I C yang bersesuaian
pada tabel.
4. Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk nilai V CE 0,8 V dan 0,9 V.
5. Gambar grafik V GE terhadap I C untuk setiap nilai V CE pada kertas milimeter
block.
47
3.7. TUGAS RANCANG
Rancanglah sebuah step-up chopper yang dapat digunakan untuk menaikkan
tegangan DC 20 V menjadi tegangan DC 40 V dengan besar arus maksimal 0,4 A
untuk beban resistif.