laporan 1

LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK GELOMBANG MIKRO “Karakteristik Gunn Osilator”

Disusun oleh: Agustin Dwi Kurniawati (1231130036) TT 2C

TEKNIK TELEKOMUNIKASI TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MALANG 2013/2014

BAB 2. KARAKTERISTIK GUNN OSILATOR

2.1 Tujuan

1. Mengamati karakteristik arus dengan tegangan dari gunn osilator. 2. Mengamati daya yang dihasilkan gunn osilator sebagai fungsi tegangan. 3. Mengamati pengaruh tegangan sumber terhadap frekuensi yang dihasilkan gunn osilator. 2.2 Alat yang digunakan

1. Gunn osilator 2. Diode detector probe 3. Saluran waveguide (250mm) : 2 buah 4. Slotted line 5. Terminasi resistor dengan detector 6. Multimeter digital 3 buah 7. Generator fungsi dengan catu daya (LM 4500) 8. Kabel BNC to banana 9. Kabel banana to banana 5 buah

2.3 Teori dasar

Komponen gunn dalam kenyataannya bukan merupakan semikonduktor seperti pengertian yang kita

pergunakan, karena semikonduktor tidak

menunjukkan tranfer lapisan pengosongan. Sebenarnya arus yang mengalir dibentuk oleh perubahan pembawa mayoritas satu polaritas yaitu elektron.Pada tahun1963,ilmuwan inggris bernama S.B Gunn, menggunakan N-doped GaAs, meneliti kejadian arus osilasi pada saat kuat medan tertentu berlebihan yang mengelilingi daerah 2 kV/cm.Hubungan antara arus dan tegangan pada osilator Gunn seperti gambar berikut ini.

Gambar9.Karakteristik Diode Gunn

Di atas tegangan Uo,elemen gunn mempunyai resistansi negatif.Ini menjadi susunan khas dari Galium Arsenikum yang menghasilkan perbedaan mobilitas negatif

seperti

teori

yang

diberikan

oleh

kroemer.

Setelah

beberapa

 percobaan,gunn di tentukan bahwa pengaruh diode terowongan tidak terjadi pada kontak,tetapi pengaruh volume daerah pengosongan yang terjadi sebagai fungsi dari luas daerah.Elemen Gunn dapat berosilasi dan membangkitkan frekuensi hingga 100 Ghz dengan daya yang dihasilkan 800 mW hingga 5 Watt. Tabel  berikut akan menunjukkan hubungan secara fisik antara panjang gelombang dalam waveguide yang dapat diukur menggunakan slotted li ne. Frekuensi

=f

Panjang gelombang dalam ruang bebas

=

ᵡo

Panjang gelombang dalam waveguide

=

ᵡL

Tabel 1. Hubungan Panjang Gelombang Waveguide dengan frekuensi F (Ghz) 9,00 9,05 9,10 9,15 9,20 9,25 9,30 9,35 9,40 9,45 9,50 9,55 9,60 9,65 9,70 9,75 9,80 9,85 9,90 9,95 10,00

ᵡo

ᵡL

33,31 33,13 32,95 32,77 32,59 32,41 32,24 32,06 31,89 31,72 31,56 31,39 31,23 31,07 30,91 30,75 30,59 30,44 30,28 30,13 29,98

48,67 48,01 47,55 47,01 46,49 45,99 45,49 45,01 44,54 44,09 43,64 43,21 42,78 42,37 41,97 41,57 41,19 40,81 40,44 40,08 39,73

2.4 Langkah Percobaan

1.Susunlah rangkaian percobaan seperti diagram berikut ini .

Gambar 10. Rangkaian percobaan karakteristik gunn osilator

Catat karakteristik arus (IG) dan tegangan (U G) dari gunn osilator,dengan setiap kenaikan tegangan 0,5 volt dari 0 volt sampai 10 volt, pada saat

yang sama catatlah nilai tegangan (U D) yang dihasilkan oleh detector pada terminasi resistor, pada multimeter atau osiloskop.Ulangi langkah di atas untuk nilai tegangan kebalikannya yaitu dari 10 volt menuju ke nol volt. Catat nilainya dalam tabel pada lembar kerja 1. 2. Dari hasil pengukuran lagkah 1,gambar karakteristik arus dan tegangan dari gunn osilator 3.Gambarkan pula kurva tegangan output U D sebagai fungsi tegangan sumber UG 4.Pasanglah slotted line dengan detector probe diantara kedua waveguide dan hubungkan output dari detector probe ke multimeter atau osiloskop (lihat konstruksi gambar di bawah ini ) dan dengan menggerakkan detector  probe catatlah jarak tiap

  tiap tegangan minimum yang terjadi

 – 

(pembacaan dari sebelah kiri ), sesuai dengan tegangan yang diberikan  pada tabel di lembar kerja 4. Untuk menentukan frekuensi kerja dari osilator gunakan tabel di atas.

Gambar 11. Rangkaian percobaan untuk langkah 4

Lembar kerja 1.

Untuk langkah 1. UG = tegangan catu pada gunn osilator IG = arus yang melalui gunn osilator UD = tegangan radiasi pada detector probe (terminasi resistor) UG (volt) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10

IG (mA) 0 -0,08 -0,08 -0,08 -0,07 -0,07 -0,07 -0,06 -0,06 -0,05 -0,04 -0,04 -0,03 -0,03 0,15 0,18 0,24 0,26 0,3 0,34 0,68

UD (mV) 6,9 5 4,1 9,5 6,1 9,6 7,6 9,5 8,8 8,2 9,8 8,4 8,8 8,2 14,3 11,5 10,3 7,8 10,9 8,0 6,9

Catatan

Lembar kerja 2

Untuk langkah 1 UG (volt) 10 9,5 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

IG (mA) 0,37 0,32 0,52 0,24 0,20 0,19 0,18 0,13 0,07 0,04 0,01 0,02 - 0,01 -0,03 -0,04 -0,05 -0,07 -0,08 -0,08 -0,09 -0,09

UD (mV) 8,8 9,3 9,8 13,5 10,9 12,3 8 11,7 10,5 13,9 11,9 14,9 13,8 11,8 9,8 12 10,1 9,9 14,2 13,5 9,9

Catatan

Lembar kerja 3 0.4 0.37 0.34 0.32

0.35 0.3 0.25

0.24

0.2

Ig (mA)

0.2 0.19 0.18 Ig (mA)

0.15

0.13

0.1

0.09 0.09 0.08 0.08 0.07 0.07 0.05 0.04 0.030.020.04 0.010.01

0.05 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

Ug (V)

16

12 10 UD (mV)

14.9 13.8 13.9

14.2 13.5

14

9.9

8

13.5

12 11.8 11.9 11.712.3 10.9 10.5 9.910.19.8 9.8 9.3 8.8 8 Ud (mV)

6 4 2 0 0

1

2

3

4

5 uG (V)

6

7

8

9

10

Lembar kerja 4.

Untuk langkah 4 1. Tegangan sumber 7,5 volt Jarak antar minimum 1 dan 7 S= 14 mm, ᵡL=S/3= 4,67 mm Dari tabel ᵡL terhadap frekuensi f = 0,925 Ghz Minimum 1 2 3 4 5 6 7

Panjang mm 4 5 9 12,5 14 16 18

2. Tegangan sumber 8,5 volt Jarak antar minimum 1 dan 7 S= 13 mm, ᵡL=S/3= 4,33 mm Dari tabel ᵡL terhadap frekuensi f = 0,95 Ghz Minimum Panjang mm 1 3 2 4,5 3 5 4 8 5 9,5 6 11 7 16 3. Tegangan sumber 9,5 volt Jarak antar minimum 1 dan 7 S= 20 mm, ᵡL=S/3= 6.67 mm Dari tabel ᵡL terhadap frekuensi f = tidak ada dalam tabel Minimum Panjang mm 1 3 2 6 3 10 4 14 5 17 6 20 7 23

2.5 Analisa Hasil Percobaan

Pada tabel percobaan lembar kerja 1 didapatkan hasil bahwa tegangan catu gunn osilator   mengalami kenaikan sebesar 0,5 V dimulai dari 0 V sampai 10 V. Pada hasil arus yang melalui gunn osilator   mengalami kenaikan disetiap  perubahan nilai   sedangkan hasil tegangan radiasi pada detector probe   mempunyai nilai yang berbeda-beda disetiap  . Untuk  =0 V mempunyai nilai   sebesar 0 mA.  = 0,5 V  –   1,5 V mempunyai nilai   sebesar -0,08 mA.

 = 2 V  –   3 V mempunyai nilai   sebesar -0,07 mA. Setiap perubahan nilai  mengalami kenaikan, kenaikan terbesar terjadi pada  =10V yaitu 0,68 mA. Sedangkan untuk    mengalami perubahan nilai yang berbeda. Nilai terkecil terjadi pada  = 1V yaitu 4,1 mV dan   yang terbesar terjadi pada  =7 V yaitu sebesar 14,3 mV. Pada tabel percobaan lembar kerja 2 didapatkan hasil bahwa tegangan catu gunn osilator   mengalami penurunan sebesar 0,5 V dimulai dari 10 V sampai 0 V. Pada hasil arus yang melalui gunn osilator    mengalami perubahan disetiap perubahan nilai    sedangkan hasil tegangan radiasi pada detector  probe    mempunyai nilai yang berbeda-beda disetiap  . Untuk  =10 V mempunyai nilai   sebesar 0,37 mA.  = 9,5V mempunyai nilai   sebesar 0,32 mA. Setiap perubahan nilai    mengalami perbedaan nilai, kenaikan terbesar terjadi pada  =9V yaitu 0,52 mA. Sedangkan untuk   mengalami perubahan nilai yang berbeda. Nilai terkecil terjadi pada  = 7V yaitu 8 mV dan   yang terbesar terjadi pada  =4,5 V yaitu sebesar 14,9 mV. Perubahan nilai arus yang terjadi pada gunn osilator bisa disebabkan karena arus yang mengalir dibentuk oleh perubahan pembawa mayoritas satu  polaritas yaitu electron. Selain itu ketidakstabilan nilai yang dihasilkan bisa disebabkan oleh alat yang digunakan sudah tidak stabil atau kesalahan dalam membaca hasil. Untuk tabel langkah kerja 4, saat diberi tegangan sumber sebesar 7.5 Volt dihasilkan jarak (S) minimum 1 dan 7 sebesar 14 mm. Dan sepertiga dari jarak (S/3) tersebut diperoleh frekuensi sebesar 0.925 GHz. Pada saat diberi tegangan sumber sebesar 8.5 Volt dihasilkan jarak minimum 1 dan 7 sebesar 13mm, dari sepertiga jarak minimum tersebut diperoleh frekuensi sebesar 0.95 GHz. Pada saat

diberi tegangan sumber sebesar 9.5 Volt dihasilkan jarak minimum 1 dan 7 sebesar 20mm, dari sepertiga jarak minimum tersebut diperoleh nilai sebesar 6.67mm. Namun dalam tabel tidak terdapat nilai frekuensi pada angka tersebut. Adanya frekuensi pada gunn osilator tersebut dikarenakan elemen gunn tersebut dapat berosilasi dan membangkitkan frekuensi hingga 100 GHz. 2.6 Kesimpulan

Berdasarkan analisa diatas dapat disimpulkan bahwa: 1. Semakin tinggi nilai tegangan (UG) maka nilai arus yang mengalir pada gunn osilator (IG) semakin besar sedangakn untuk nilai UD mengalami  perubahan yang berbeda-beda di setiap kenaikan UG. 2. Pada tabel lembar kerja 2, nilai tegangan (UG) berkebalikan dengan tabel lembar kerja 1. Namun, nilai IG dan UD mengalami perbedaan yang cukup signifikan. 3. Semakin tinggi nilai tegangan sumber yang dihasilkan semakin tinggi pula frekuensi yang dihasilkan.