Laporan Praktikum [EL2140]_[modul ke 1]_[Agus K]

MODUL 1 Dioda: Karakteristik dan Aplikasi Dzikril Hakim (18010031) Asisten: Agus Krisdianto  Tanggal Percobaan: 14/02/20 14/02/2012 12 EL2140-Praktikum EL2140-Pra ktikum Elektronika

Laboratorium Laboratori um Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB

dapatt ki dapa kitta li liha hatt da dari ri gr gra afi fik k ii-v v . lew ewa at prakti pra ktikum kum ka kali li ini kit kita a dap dapat at men mencar carii dan Pada Pad a pra prakti ktikum kum per pertam tama a ini ini,, Diod Dioda a : memahami apa itu tegangan cut-in, Karakt Kar akteris eristik tik dan Apl Aplika ikasi, si, pra prakti ktikan kan tegangan breakdown, serta kemiringan kurva dituntut untuk memahami karakteristik  yang ya ng be bera rart rtii re res sis ista tans nsii di diod oda a ny nya, a, se sert rta a diode secara umum serta kemungkina kemu ngkinan n penggu penggunaan naan jenisjenis-jenis jenis dioda   penggunaannya baik dalam sebuah tertentu dalam sebuah rangkaian [1].

Abstrak 

rangkaian clipper, clamper serta   pen penga garu ruh h fil ilte terr sed eder erha hana na yang ya ng didalamnya didala mnya terdapat diode pada suatu sumber DC. Dengan harapan kesimpulan   yang yang ada ses sesuai uai den dengan gan teo teori ri yan yang g berlaku, berlak u, namun kenyataan kenyataan nya masih terdapat kesalahan dalam melakukan  pengambilan data. Kata kunci: Dioda, clipper, clamper, cutin

1. PENDAHULUAN Seperti yang kita keta Seperti ketahui, hui, diode mempunyai mempunyai banyak aplikasi dan fungsi nya dalam sebuah rangkaian elektronika. Pada percobaan kali ini sedikit akan dibahas dan dianalisis karakteris kara kteristik tik diode tersebut baik itu diode biasa ataupun diode zener, memahami fungsi utama uta ma dio diode de seb sebaga agaii seb sebuah uah kom kompon ponen en penyearah arus dalam rangkaian serta mempelajari bagaimana pengaruh filter sederhana menggunakan komponen diode pada suatu sumber DC serta sedikit membahas mengenai clipper dan clamper.

2. STUDI PUSTAKA Dioda pada umumnya memang digunakan untuk penyearah. Namun terlepas dari pada itu diode banyak memiliki aplikasi. Sebelum kita belajar mengenai mengenai mod model el opera operasi si pada seb ebua uah h tr tran ansi sist stor or ya yang ng be beru rupa pa BJ BJT T ki kita ta terlebih dahulu harus mengenal apa itu diode, dio de, bag bagaim aimana ana kar karakt akteri eristi stik k nya nya,, se serta rta aplikasinya.

2.1

ARAKTERISTIK  DIODA K ARAKTERISTIK 

Dalam percobaan kali ini kita akan mengamati 3 buah dioda yaitu dioda silikon, dioda germanium, serta dioda zener yang ke 3 nya memiliki ciri khas masing-masing yang

2.2

PENYEARAH

Pada pr Pada prak akti tiku kum m ka kali li in inii ak akan an ki kita ta am amat atii bebe be bera rapa pa pe peny nyea eara rah h gelo ge lom mba bang ng si siny nyal al yait ya itu u : pe peny nyea eara rah h ge gelo lomb mban ang g se sete teng ngah ah,, penyearah penye arah gelom gelombang bang penuh (deng (dengan an traf trafo o center cent er tappe tapped) d) sert serta a penye penyearah arah gelom gelombang bang penu pe nuh h ti tipe pe je jemb mbat atan an.. De Deng ngan an be berm rmod odal al rangkaian kit praktikum yang telah dise di sedi diak akan an ak akan an ki kita ta am amat atii ba baga gaim iman ana a perbedaan perbe daan antara ke 3 penye penyearah arah tersebut [1]. Penggunaan dioda yang paling dasar adalah sebagai seba gai penye penyearah arah arus bola bolak‐ba k‐balik lik jala‐ jala‐jala jala menj me njad adii ar arus us se sear arah ah pa pada da su suat atu u su sumb mber er tegangan tega ngan DC, seper seperti ti catu daya. Tega Tegangan ngan pada rangkaian penyearah gelombang penuh diperoleh sebesar Vo=Vp-12Vr Dimana Dima na Vp ad adal alah ah mag agni nitu tuda da te tega gang ngan an punc pu ncak ak si siny nyal al AC ya yang ng di dise sear arah ahka kan n da dan n tegangan ripple sebesar Vr=Vp2fCR Dengan Deng an f ad adal alah ah fr frek ekue uens nsii ja jala la-j -jal ala a ya yang ng digunakan, digun akan, C kapa kapasitan sitansi si filte filterr dan R adal adalah ah beban pada rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan ripple harus bernilai nol. Keadaan ini dapat diperoleh bila (i) nilai resistansi R beb be ban ada dala lah h tak hi hing ngg ga da dan n (i (ii) i) nil ila ai kapasitansi C sangat besar (tak hingga). Nilai resistansi resistansi beban tak hingga berarti rang ra ngka kaia ian n ta tanp npa a be beba ban n (b (beb eban an te terb rbuk uka) a).. Dengan demikian untuk keadaan praktis hal yang ya ng da dapa patt di dig gun una aka kan n ad adal ala ah de deng ngan an menggunakan kapasitansi C yang besar. Nilai kapasitansi C yang besar akan memberikan tegangan ripple yang kecil. Dalam percobaan ini aka akan n dila dilakuk kukan an pen pengam gamata atan n pen pengar garuh uh

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

1

nilai kapasitansi dan resistansi terhadap tegangan ripple [1].

beban

Sebuah catu tegangan ideal juga seharusnya tidak mengalami degradasi tegangan outputnya bila mendapat beban, yang berarti catu tegangan ideal dapat dimodelkan dengan sumber tegangan. Pada kenyataannya catu tegangan seperti ini selalu mengalami degradari dengan naiknya arus beban. Perilaku seperti ini dapat dimodelkan dengan Rangkaian Thevenin berupa hubungan seri sumber tegangan dan resistansi output. Besaran resistansi output ini menentukan berapa degradasi tegangan yang diperoleh. Untuk rangkaian penyearah gelombang penuh, besar resistansi output efektif dapat dihitung.



Osiloskop (1 buah)



Multimeter (2 buah)



Dioda 1N4001 /1N4002 (3 buah)



Dioda Zener 5V1 (2 buah)



Resistor Variabel (1 buah)



Resistor 150 KΩ (1 buah)



Kapasitor 10 uF (1 buah)



Breadboard (1 buah)

Kabel ‐ kabel (2 buah kabel Banana‐BNC, 1 buah 

kabel BNC‐BNC ) Langkah percobaan # karakteristik diode

Ro=14fC Besaran lain yang dapat digunakan untuk menunjukkan perilaku yang sama adalah faktor regulasi tegangan VR. Besaran ini tidak bersatuan dan didefinisikan sebagai

1. Susun rangkaian seperti berikut

VR=Vnl-VflVfl x 100% dimana Vnl adalah tegangan tanpa beban dan Vfl adalah tegangan beban penuh. Nilai regulasii tegangan VR yang kecil menunjukkan sumber tegangan yang lebih baik [1].

2.3

RANGKAIAN CLIPPER

DAN

CLAMPER

Dalam percobaan ini akan dilakukan pengamatan sinyal output yang dihasilkan oleh rangkaian Clipper dan Clamper. Rangkaian clipper adalah rangkaian yang digunakan untuk membatasi tegangan agar tidak melebihi dari suatu nilai tegangan tertentu. Rangkaian ini dapat dibuat dari dioda dan sumber tegangan DC yang ditunjukkan oleh gambar berikut

2. Gunakan DC offset nol untuk sinyal dari generator. 3. Gunakan mode x-y untuk mengamti sinyal. 4.  Tekan tombol invert untuk channel B. 5. Ulangi langkah di atas untuk diode germanium, silikon dan zener.

# Penyearah dan Filter 1. Susun rangkaian seperti gambar berikut dengan memberi tegangan 220V/50Hz

3. METODOLOGI Alat-alat yang digunakan antara lain , 

Kit Praktikum Karakteristik Dioda & Rangkaian Penyearah



Sumber tegangan DC (2 buah)



Trafo CT 15 V (1 buah)

2. Amati bentuk, frekuensi gelombang serta pengaruh pemasangan C pada tegangan ripple yang diperoleh.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

2

Ulangi dengan nilai C yang konstan serta R yang diubah-ubah. 3. Selanjutnya rangkai kembali seperti gambar berikut

2. Amati menggunakan osiloskop sinyal output serta gambarkan bentuk sinyal nya. 3. Kembali susun gambar berikut

rangkaian

seperti

4. Lakukan langkah yang sama seperti pada rangkaian sebelumnya, hitung  juga tegangan output serta hambatan outputnya menggunakan bantuan resistor variable. 5. Setelah itu kembali susun rangkaian seperti gambar berikut 4. Lanjutkan seperti langkah-langkah di atas. 5. Bandingkan hasilnya.

# Rangkaian Clamper 1. Susun rangkaian seperti pada gambar berikut 6.

Lakukan langkah yang sama seperti pada rangkaian sebelumnya, hitung  juga tegangan output serta hambatan outputnya menggunakan bantuan resistor variable.

7. Lanjutkan kembali rangkaian berikut

membuat

2. Amati sinyal output menggunakan osiloskop serta gambarkan bentuk keluaran sinyalnya. 8. Kembali lakukan langkah-langkah seperti pada rangkaian sebelumnya.

1. HASIL

DAN

ANALISIS

# Untuk percobaan karakteristik diode di dapat hasil

# Rangkaian Clipper 1. Buat rangkaian seperti gambar berikut menggunakan breadboard Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

3

Tabel 4–1 karakteristik dioda Jenis diode

Tegangan cut in

Silicon

0,4

-

Germanium

0,2

-

Zener

1,2

6

Gambar 4–3 karakteristik diode zener

 Tegangan breakdown

catatan

Saat menggunan akan mode xy dibagin diode silicon dan germanium tegangan breakdownn ya tidak dapat terbaca

Untuk diode silicon didapat grafik

  Terlihat bagaimana diode silicon dan diode germanium yang masing-masing memiliki tegangan cut in 0,4 dan 0,2 merupakan jenis diode yang bekerja pada forward bias. Dimana tegangan cut in sendiri ialah tegangangan minimum yang dibutuhkan diode untuk dapat mengalirkan arus listrik, dapat dilihat dari grafik yang naik ketika melewati sumbu dimana sumbu Y disini menggambarkan tegangan yang ada pada resistor sehingga jelas terlihat, pada titik tegangan tertentu lah(sb-X) terdapat arus yang lewat sehingga bentuk grafiknya pun seperti itu. Sedangkan untuk diode zener terlihat bagiamana terdapat grafik yang berasal dari bawah. Seperti yang kita ketahui diode zener merupakan diode yang bekerja pada tegangan yang “rusak”. Terlihat karakteristik diode zener yang memiliki karakteristik akanmenyalurkan arus listrik kea rah yang berlawanan jika tegangan yang masuk melewati batas tegangan breakdown nya sehingga ditunjukkan oleh bentuk grafik yang pada awalnya ada dibawah sumbu X sampai pada diatas sumbu X . # Untuk perrcobaan penyearah filter di dapat data

Gambar 4–1 karakteristik diode silikon C (F)

teganga n DC (V)

tegangan ripple (V)

0,00 22 0,00 1 0,00 47

18 18 18

0,08 0,16 0,34

1k 180 27

0,00 1

18 15 11

0.16 0,7 2,2

Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan R konstan

1k

0,00 22 0,00 1 0,00 47

18 18 17

0,05 0,07 0,14

Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan C konstan

1k 180 27

0,00 1

18 16 12

0,07 0,28 0,9

Penyearah gelombang penuh  jembatan diode dengan R konstan

1k

0,00 22 0,00 1 0,00 47

16 16 16

0,064 0,038 0,14

Penyearah gelombang penuh  jembatan diode dengan R konstan

1k 180 27

0,00 1

16 16 12

0,64 0,27 0,8

Rangkaian diamati

Untuk diode germanium

Penyearah gelombang setengah di R konstan Penyearah gelombang setengah di C konstan

Gambar 4–2 karakteristik diode germanium

Untuk diode zener

R (Ω)

1k

Tabel 4–2 penyearah filter

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

4

Untuk lanjutan selanjutnya.

table

ada

di

halaman

  juga bahwa nilai Im lebih di pengaruhi oleh kapasitor yang terpasang dibandingkan dengan resistor nya. Terlihat juga bagaimana pengaruh perubahan nilai tegangan ripple akibat berubah nya nilai resistor nya, semakin besar resistor semakin kecil nilai tegangan ripple yang di dapat.

# Rangkaian Clipper Didapat bentuk grafik seperti dibawah ini

frippl Rangkaian diamati

e

f dioda

(Hz) 3,66 7,57 14,7 7 3,43 10,8 6 40,9 0

Penyearah gelombang setengah di R konstan Penyearah gelombang setengah di C konstan Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan R konstan Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan C konstan Penyearah gelombang penuh  jembatan diode dengan R konstan Penyearah gelombang penuh  jembatan diode dengan R konstan

Im 76,4 76,3 76,25

Rout (Ω) 31 33 36

76,25 63,5 35,35

33 23 13

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Tabel 4–2 penyearah filter

Secara teori dan dibuktikan lewat gambar dari osiloskop bahwa diode menjadi penyearah, ketika tegangan AC positif diode bekerja seperti short circuit dan kemudian arus hanya mengisi kapasitor sampai penuh kemudian ketika tegangan AC negative diode bekerja seperti open circuit sehingga arus yang tadi sudah terisi di kapasitor terbagi ke resistor juga, disinilah fungsi filtrasi tersebut. Ketika arus dibuang dari kapasitor ke resistor disinlah terdapat tegangan ripple. Terlihat

 Terlihat bahwa terdapat batas atas dan batas bawah tegangan output, hal ini dapat terjadi karena ketika tegangan sumber positif dan lebih besar dari pada tegangan dc nya maka arus akan mengalir melewati diode sebelah kiri sedangkan tegangan yang ada di diode di batasi pada nilai tertentu begitu juga sebaliknya sehingga terdapat batas bawah dan atas suatu nilai tegangan. Hal ini sesuai dengan fungsi rangkaian clipper sendiri yaitu untuk membatasi tegangan agar tidak melebihi dari suatu nilai tegangan tertentu.

2. K ESIMPULAN Wilayah kerja dioda berbeda-beda, diode zener sesuai namanya bekerja pada daerah breakdown sedangkan diode biasa bekerja pada daerah forward bias. Dalam filter diode seperti fungsi utamanya sebagai penyearah dalam rangkaian dengan mengubah tegangan ac menjadi tegangan dc. Diode pada rangkaian clipper berfungsi untuk membatasi tegangan sampai pada nilai tertentu yang muncul pada sinyal output.

DAFTAR PUSTAKA [1]

Hutabarat, Mervin T,Praktikum Elektronika, Hal 1-13, penerbit ITB, Bandung, 2012.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

5