2017 B LEMBAR KERJA MAHASISWA ELEKTRONIKA DASAR EL 2 – KARAKTERISTIK ARUS DAN TEGANGAN DIODA Disusun Oleh: KELOMPOK 6 1. FARIDATUL MAULUTIN AISA (17030654020) 2. DENELLA PATRYCIA S (17030654022) 3. SOFINATUL ZAIRINA (17030654023) 4. ADI PURWANTO (17030654027) UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN SAINS 2020 A. JUDUL Karakteristik Arus Dan Tegangan Dioda B. RUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana pengaruh tegangan input terhadap arus dan tegangan pada diode bias maju? 2. Bagaimana pengaruh tegangan input terhadap arus dan tegangan pada diode bias mundur? 3. Bagaimana kurva hubungan tegangan terhadap arus listrik pada diode bias maju dan diode bias mundur? C. TUJUAN 1. Mengidentifikasi pengaruh tegangan input terhadap arus tegangan pada diode bias maju. 2. Mengidentifikasi pengaruh tegangan input terhadap arus dan tegangan pada diode bias mundur. 3. Menganalisis kurva hubungan tegangan terhadap arus listrik pada diode bias maju dan diode bias mundur. D. KAJIAN TEORI 1. Dioda Dioda digunakan merupakan bahan semikonduktor yang sering sebagai komponen dalam dunia elektro sebagai penyearah dari arus AC. Diode merupakan komponen elektronika yang terdiri dari pertemuan semikonduktor jenis P dan jenis N (PN Junction). Elektroda yang dihubungkan dengan jenis P disebut Anoda sedangkan yang dihubungkan dengan jenis N disebut Katoda (Tim Eldas, 2020). Gambar 1. Struktur Dioda Sumber: (Surjono, 2011) Karakteristik dioda ini ialah grafik yang menggambarkan besarnya harga-harga arus anoda bila besarnya harga-harga tegangan anoda diubah-ubah. Jika dioda (PN - Junction) diberi tegangan dengan hubungan arah maju, maka timbul arus maju. Dan sebaliknya apabila dioda diberi tegangan dengan hubungan arah mundur/balik maka akan timbul arus balik yang sangat kecil, maka dari itu arus balik dianggap tidak ada. Berarti dapat dikatakan bahwa dioda adalah tahanan satu arah, karena dioda hanya dapat menghantarkan arus listrik dari anoda ke katoda. Gambar 2. Kurva Karakteristik Dioda Sumber : Abdurrohman, 2014 Tiga daerah kurva statistik dioda adalah a. Daerah bias maju (Forward bias) ditentukan oleh V>0 b. Daerah bias balik (Reserve bias) ditentukan oleh V<0 c. Daerah dadal (Breakdown bias) ditentukan oleh V<0 - Vzk Diode dapat berfungsi sebagai saklar elektronika karena akan melewatkan arus dalam satu arah saja. Diode akan mengalirkan arus maju (konduksi) jika diberi bias maju (forward bias), yakni anoda mendapat tegangan positif dan katoda mendapat tegangan negative. Sebaliknya jika diberi arus mundur (reverse bias) maka diode akan memiliki resistansi tinggi. Kenyataannya diode akan konduksi jika diberi tegangan maju yang cukup, yakni 0,7 V untuk diode silicon dan 0,2 V untuk diode germanium. Setelah mencapai tegangan tersebut (knee voltage) setiap kenaikan tegangan akan diikuti dengan kenaikan arus. Artinya pada saat konduksi mempunyai redidtansi tertentu. Tegangan knee Adalah Tegangan pada saat arus mulai naik secara cepat pada saat dioda berada pada daerah maju, tegangan ini sama dengan tegangan penghalang (Tim Eldas, 2020). Pada saat dioda diberi arus mundur akan terjadi arus mundur yang kecil, dengan adanya arus mundur ini berarti diode mempunyai resistansi mundur. Arus mundur ini sangat dipengaruhi oleh suhu, setiap kenaikan suhu akan diikuti oleh kenaikan arus bocor sehingga nilai resistansi mundur akan mengalami penurunan. 2. Dioda Bias Maju (Forward Bias) Apabila tegangan positif baterai dihubungkan ke terminal anoda dan negatifnya ke terminal katoda, maka diode disebut mendapatkan bias maju (Surjono, 2011). Akibat bias maju ini, maka hole di P-N didorong ke N oleh kutub + baterei, elektron bebas di N didorong ke P oleh kutub baterei, dan potensial penghalang diperkecil sehingga timbul arus listrik yang disebut arus maju (forward current) dari pembawa muatan mayoritas. Pada kondisi forward bias, depletion layer semakin menyempit sehingga arus dapat mengalir pada dioda. Pada kondisi ini dioda berfungsi sebagai penghantar. Arus ini dipertahankan terus selama baterei tetap memberikan energinya (Abdurrohman, 2014). Gambar 3. Dioda Bias Maju Sumber: (Surjono, 2011) 3. Dioda Bias Mundur (Reverse Bias) Apabila tegangan negatif baterai dihubungkan ke terminal anoda dan negatifnya ke terminal katoda, maka diode disebut mendapatkan bias mundur (Surjono, 2011). Jika tegangan luar dipasang dalam arah forward (Forward Bias Voltage/ tegangan arah maju) mengakibatkan daerah di P ditarik oleh kutub kutub baterai menjauhi sambungan, elektron bebas di N ditarik oleh kutub bateray menjauhi sambungan, pembawa-pembawa muatan dari masing-masing sisi akan bergerak memasuki daerah pengosongan dan menembus junction. Sehingga daerah muatan ruang dan potensial penghalang diperbesar. Pada kondisi reverse bias, depletion layer melebar sehingga idealnya arus listrik tidak dapat melewati dioda. Dalam hal ini PN – Junction mempunyai tahanan rendah sehingga timbul arus yang cukup besar, yang besarnya tergantung pada rapat pembawa, luas junction dan tegangan yang terpasang (Abdurrohman, 2014). Gambar 4. Dioda Bias Mundur Sumber: (Surjono, 2011) E. HIPOTESIS 1. Jika tegangan input pada diode bias maju semakin besar, maka arus dan tegangannya juga semakin besar. 2. Jika tegangan input pada diode bias mundur semakin besar, maka arus nol atau tidak ada dan tegangan semakin besar. 3. Hubungan kurva tegangan dan arus listrik pada diode bias maju, arus mengaliri diode sehingga arus dan tegangan semakin besar. Pada diode bias mundur, arus tidak mengalir pada diode sehingga arus nilainya nol atau tidak ada namun tegangan semakin besar. F. ALAT DAN BAHAN 1. Alat a. Dioda 1 buah b. Resistor 1 buah c. Multimeter 1 buah d. Power supply 1 buah e. Kabel Penghubung 5 buah G. RANCANGAN PERCOBAAN 1. Percobaan 1 Dioda bias maju (forward bias) Gambar 1. Rangkaian forward bias Sumber : Panduan LKM Elektronika Dasar 2. Percobaan 2 Dioda bias mundur (Reverse bias) Gambar 2. Rangkaian reverse bias Sumber : Panduan LKM Elektronika Dasar H. VARIABEL DAN DEFINISI OPERASIONAL 1. Variabel Manipulasi Definisi Operasional : Tegangan input : Pada praktikum ini menggunakan variabel manipulasi berupa tegangan input sebesar 3 Volt, 6 Volt, 9 Volt, dan 12 Volt 2. Variabel Kontrol Definisi Operasional : Jenis dioda, Jenis resitor, Multimeter : Pada praktikum ini digunakan jenis dioda penyearah, resistor tetap 330 Ω, dan multimeter digital. 3. Variabel Respon Definisi Opersional : Kuat arus dan tegangan pada dioda b : Pada praktikum ini didapatkan nilai kuat arus dan tegangan pada dioda I. LANGKAH PERCOBAAN 1. Percobaan 1 Dioda bias maju (forward bias) a. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan b. Merangkai diode, resistor, dan catu daya sesuai dengan gambar 1 c. Menyalakan power supply dengan tegangan sumber 3V. d. Mengukur besarnya arus dan tegangan pada diode menggunakan multimeter. e. Menuliskan hasil pengukuran pada tabel pengamatan f. Mengulangi langkah pada poin a sampai e untuk besarnya input yang berbeda yaitu dengan memutar potensiometer pada sumber tegangan. 2. Percobaan 2 Dioda bias mundur (Reverse bias) a. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan b. Merangkai diode, resistor, dan catu daya sesuai dengan gambar 2 c. Menyalakan power supply dengan tegangan sumber 3V. d. Mengukur besarnya arus dan tegangan pada diode menggunakan multimeter. e. Menuliskan hasil pengukuran pada tabel pengamatan f. Mengulangi langkah pada poin a sampai e untuk besarnya input yang berbeda dengan memutar potensiometer pada sumber tegangan. J. ALUR 1. Percobaan 1 Dioda bias maju (forward bias) Dioda, resistor, dan power supply - Dirangkai sesuai dengan gambar 1 Rangkaian dioda bias maju - Dinyalakan power supply dengan sumber tegangan 3 V - Diukur besar arus (I) dan tegangan (V) pada dioda menggunakan multimeter Nilai I dan V - Diulangi langkah diatas dengan input yang berbeda yaitu 6 Volt dan 9 Volt dengan memutar potensiometer - Dicatat pada tabel pengamatan Hasil (Perbandingan I dan V) 2. Percobaan 2 Dioda bias mundur (Reverse bias) Dioda, resistor, dan catu daya - Dirangkai sesuai dengan gambar 2 Rangkaian - Dinyalakan power supply dengan sumber tegangan 3V - Diukur besar arus (I) dan tegangan (V) pada dioda Nilai I dan V menggunakan multimeter - Diulangi langkah diatas dengan input yang berbeda yaitu 6 Volt dan 9 Volt dengan memutar potensiometer Hasil pada tabel pengamatan - Dicatat (Perbandingan I dan V) K. TABEL 1. Tabel 1. Data Hasil Percobaan Dioda bias maju (forward bias) No. Input If Vz (Ampere) (Volt) 1. 2. 3. 4. 2. Tabel 2. Data Hasil Percobaan Dioda bias mundur (Reverse bias) No. Input If Vz (Ampere) (Volt) 1. 2. 3. 4. L. DAFTAR PUSTAKA Abdurrohman. 2014. Karakteristik Dioda. Bandung: Politeknik Negeri Bandung Surjono, Herman Dwi. 2011. Elektronika Teori dan Terapan. Yogyakarta: Cerdas Ulet Kreatif Tim Elektronika Dasar. 2020. Elektronika Dasar Panduan Praktikum untuk Prodi Pendidikan IPA.Surabaya:Tim Penyusun
