Laporan Topik 4 - Fairuz Khansa Nabila [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR I KARAKTERISTIK DIODA ZENER



Nama



: Fairuz Khansa Nabila



NIM



: 205090807111031



Kelompok



:1



Tgl. Praktikum



: 4 Mei 2021



Nama Asisten



: Dafa Nur Isa Wijaya



LABORATORIUM INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG



LEMBAR PENILAIAN PRAKTIKUM LAPORAN ELEKTRONIKA DASAR I KARAKTERISTIK DIODA ZENER Tanggal Masuk Laporan : _____________________________________________________ Pukul



: _____________________________________________________ Korektor



Asisten



...............................



Nama Asisten CO Asisten



Nama Co Asisten Kelas



Catatan: ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ____________________________________



Tanggal Masuk Revisi : ______________________________________________________ Pukul



: ______________________________________________________



Nilai Sementara



Nilai Akhir



BAB I PENDAHULUAN 1.1 TUJUAN Tujuan dari percobaan ini adalah agar dapat dipahaminya karakteristik dioda saat dibias maju maupun dibias mundur dan juga dapat dipahaminya karakteristik dioda zener saat dibias mundur. 1.2 DASAR TEORI Pada bidang elektronika, sebuah komponen elektronik dengan dua terminal dengan konduktansi asimetris; memiliki rendah (idealnya nol), ketahanan terhadap arus dalam satu arah, dan tinggi (idealnya tak terbatas) resistensi yang lain disebut dengan dioda. Sebuah dioda semikonduktor menjadi jenis yang paling umum saat ini, adalah bagian kristal bahan semikonduktor dengan p-n junction terhubung ke dua terminal listrik. Sebuah tabung vakum dioda memiliki dua elektroda, piring (anoda) dan katoda dipanaskan. Dioda semikonduktor adalah perangkat semikonduktor elektronik pertama. Kristal yang digunakan sebagai bahan dioda ditemukan oleh fisikawan Jerman Ferdinand Braun pada tahun 1874. Dioda semikonduktor pertama, yang disebut dioda kumis kucing, dikembangkan sekitar tahun 1906, terbuat dari kristal mineral seperti galena. Saat ini, sebagian besar dioda terbuat dari silikon, tetapi kadang-kadang juga menggunakan semikonduktor lain seperti selenium atau germanium. Fungsi paling umum dari dioda adalah agar memungkinkan arus listrik untuk lulus dalam satu arah dan memblokir arus dalam arah yang berlawanan (arah sebaliknya). Dengan demikian dioda dapat dilihat sebagai versi elektronik dari katup. Perilaku searah ini disebut perbaikan, digunakan untuk mengkonversi alternating current langsung saat ini termasuk ekstraksi modulasi dari sinyal radio di radio receiverdioda ini bentuk rectifier. Namun, dioda dapat memiliki perilaku yang lebih rumit daripada sekadar on-off, karena nonlinear karakteristik arus-tegangan mereka, dioda semikonduktor mulai mengalirkan listrik hanya jika tegangan ambang tertentu atau memotong tegangan ke arah depan (suatu keadaan di manadioda dikatakan bias maju). Untuk tegangan dioda forward-bias bervariasi hanya sedikit dengan saat ini dan merupakan fungsi suhu, efek ini dapat digunakan sebagai sensor suhu atau tegangan referensi Sebagai contoh, dioda digunakan untuk mengatur tegangan (dioda Zener),



untuk melindungi sirkuit dari lonjakan tegangan tinggi (dioda avalanche) untuk elektronik menyetel radio dan TV penerima (dioda varactor), untuk menghasilkan osilasi frekuensi radio, dan untuk menghasilkan cahaya (light emitting diode). Dioda terowongan menunjukkan resistensi negatif yang membuat mereka berguna dalam beberapa jenis sirkuit (Tatik, 2017). Dioda adalah sebuah komponen elektronik yang dapat membuat arus listrik yang mengalir hanya menjadi satu arah atau secara mudah, dapat disebut penyearah arus listrik. Dalam diagram rangkaian, dioda digambarkan sebagai segitiga dengan garis pada ujung segitiganya. Jenis dioda yang paling umum digunakan adalah dioda a p-n junction. Dioda dengan tipe ini, terdiri dari satu bahan (n) yang akan membawa muatan elektron bersisian dengan bahan kedua (p) yang pada lubangnya (tempat elektron dikosocngan yang dijadikan partikel bermuatan positif) menjadi pembawa muatan. Sebagai penghubung, daerah yang kosong dibentuk ketika elektron berdifusi untuk mengisi lubang di bagian-p. Ini akan menghentikan aliran elektron yang berkelanjutan. Ketika persimpangan ini membias kedepan (tegangan positif digunakan pada bagian-p), elektron dapat dengan mudah berpindah antarpersimpangan untuk mengisi lubang, dan aliran arus melewati dioda. Namun ketika persimpangan membias terbalik(tegangan negatif digunakan pada bagian-p), penipisan daerah akan melebar dan elektron tidak dapat dengan mudah berpindah-pindah. Atus akan menjadi sangat kecil sampai tegangan tertentu tercapai, dan arus tiba-tiba naik (Britannica, 2008) Karakteristik dari dioda pada umumnya membuat dioda menjadi khusus cocok untuk airborne RFF karena penerapannya tidak menghabiskan banyak dana, dapat ditemukan dimana-mana, dan sifat dioda. Kondisi yang perlu untuk sebuag sensor, utamanya karena sistem yang ada secara komersial dengan kemampuan pembacaan digital juga menjadikan mereka tidak mahal. Tinggal hanya membutuhkan akurasi dan stabilitas (Gunnoe, dkk., 1973) Dioda laser dan fotonik yang berhubungan menjadi lebih penting secara komersial sejak buku pertama dirilis pada tahun 1995. Mereka dapat digunakan dalam berbagai macam kebutuhan, seperti dari DVD dan pemutar disk Blu-ray, print laser, tetikus, dan yang lebih rumit adalah pemancar gelombang dengan banyak panjang dan menjadi penerima dalam komunikasi fiber optik yang dapat membawa data informasi sebanyak ratusan gigabit perdetik. Penerapan terbarunya, seperti menjadi sumber



cahaya padat, atau untuk telekomunikasi dengan jaringan efisiensi tinggi menjadikannya sebuah perangkat yang lebih beragam, dapat diandalkan, banyak diproduksi, dan murah (Coldren, dkk., 2012).



BAB II METODOLOGI 2.1



PERALATAN PERCOBAAN Alat yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah software RemLab, software VLC, voltmeter DC, amperemeter DC, variabel power supply, dan rangkaian uji (power supply 5V DC)



2.2 TATA LAKSANA PERCOBAAN 2.2.1 Dioda D3 Sebagai Regulator Pada praktikum ini, saklar S3 akan disambung atau diputus agar dapat ditunjukkan keadaan digunakannya atau tidak digunakannya regulasi oleh dioda D3, perhatikan gambar 2.2.3.1 dan 2.2.3.2. Keadaan tegangan VCD tanpa regulasi ditunjukkan dengan putusnya S3 dan keadaan tegangan VCD saat digunakan regulasi ditunjukkan dengan tersambungnya S3. Saklar S5 dihubungkan dan saklar yang lain diputus, sehingga didapat rangkaian seperti pada gambar 2.2.3.1 dan 2.2.3.2. Terminal voltmeter dihubungkan ke titik A-D (Terminal positif ke titik A, terminal negatif ke titik D). Pada voltmeter, mode tegangan DC dipilih. Tegangan keluaran variable power supply akan ditunjukkan Voltmeter saat ini. Mode DC pada amperemeter dipilih. Saklar S3 diputus agar dapat ditunjukkan keadaan tanpa regulasi. Variable power supply diatur agar didapat tegangan keluaran 0 V, atau keluaran yang sekecil mungkin. Tegangan VAD, VCD dan arus I1 dicatat. Untuk pencatatan, tabel dengan format seperti pada gambar 2.2.3.3 digunakan. Saklar S3 disambungkan dan akan ditunjukkan keadaan digunakannya regulasi. Tegangan VAD, VCD, arus I1 dan I2 dicatat. Tegangan keluaran variabel power supply dinaikkan agar didapat kenaikan 1 V pada tegangan VAD, selanjutnya langkah 4-8 dilakukan. Langkah 9 diulangi berkali-kali sampai didapat tegangan VAD sekitar 15 V.



Gambar 2.2.1.1 tanpa regulasi



Gambar 2.2.1.2 menggunakan regulasi



Gambar 2.2.1.3 tabel 2.2.2 Dioda D4 Sebagai Regulator Pada praktikum ini, saklar S4 akan disambung atau diputus agar ditunjukkan keadaan digunakannya atau tidak digunakannya regulasi oleh dioda D4, gambar 2.2.4.1 diperhatikan. Keadaan tegangan VCD tanpa regulasi ditunjukkan putusnya S4 dan keadaan tegangan VCD saat digunakan regulasi ditunjukkan tersambungnya S4. Prosedur seperti pada sub bab Dioda D3 Sebagai Regulator dilakukan, hanya saja di sini digunakan saklar S4 dan dioda D4.



Gambar 2.2.2.1 tanpa regulasi



Gambar 2.2.2.2 menggunakan regulasi



2.3



GAMBAR ALAT DAN RANGKAIAN PERCOBAAN



a. Software RemLab



Gambar 2.1 Software RemLab



b. Software VLC



Gambar 2.2 Software VLC



c. Voltmeter DC



Gambar 2.3 Voltmeter DC



d. Amperemeter



Gambar 2.4 Amperemeter



e. Rangkaian Uji



Gambar 2.5 Rangkaian Uji



f. Variable Power Supply



Gambar 2.6 Sumber Tegangan



BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 DATA HASIL PERCOBAAN 3.1.1 Dioda 2 V AD 1,269 2,041 3,039 4,028 5,092 6,118 7,029 8,41 9,01 10,107 11,02 12,031 13 14,117 15,193



VCD 1,27 2,05 3,04 4,03 5,10 6,12 7,03 8,41 9,01 10,11 11,02 12,04 13 14,12 15,20



I(mA) 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000



3.1.2 Dioda 3 Tanpa S3 VAD(V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15



VCD(V) 0,641 1,206 1,925 2,421 3,29 3,93 4,59 5,2 5,9 6,57 7,23 7,92 8,58 9,22 9,73



3.2 PEMBAHASAN



I(mA) 3,62 6,81 10,82 13,60 17,5 20,9 24,4 27,7 31,05 34,9 38,5 42,1 45,72 49,1 51,8



VAD 1 2 3,1300 4 5,08 6,04 7,05 7,99 9,08 10,08 11,1 12,15 13,16 14,07 14,92



Dengan S3 VCD I1 0,64 3,62 1,2 6,82 1,92 10,80 2,42 13,68 3,29 17,5 3,93 20,9 4,59 24,4 5,2 27,7 5,9 31,05 6,57 34,9 7,23 38,5 7,92 42,1 8,58 45,72 9,22 49,1 9,73 51,8



I2 3,62 6,8129 10,8 13,683 17,5 20,9 24,4 27,7 31,05 34,9 38,5 42,1 45,72 49,1 51,8



3.2.1 ANALISA PROSEDUR 3.2.1.1 FUNGSI ALAT Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini memiliki masing-masing fungsi. Software RemLab digunakan agar praktikan bisa mengakses alat percobaan dari jauh atau secara remote, software VLC digunakan agar berkas dapat digunakan atau diputar, voltmeter DC digunakan agar besar nilai tegangan diketahui, amperemeter DC digunakan agar besar nilai arus diketahui, rangkaian uji digunakan sebagai objek praktikum, lalu variabel power supply digunakan agar rangkaian dapat dialiri listrik dengan nilai yang dapat diubah-ubah. 3.2.1.2 FUNGSI PERLAKUAN Pada praktikum ini, saklar S3 akan disambung atau diputus agar dapat ditunjukkan keadaan digunakannya atau tidak digunakannya regulasi oleh dioda D3, perhatikan gambar 2.2.3.1 dan 2.2.3.2. Keadaan tegangan VCD tanpa regulasi ditunjukkan dengan putusnya S3 dan keadaan tegangan VCD saat digunakan regulasi ditunjukkan dengan tersambungnya S3 agar praktikum dapat dipahami praktikan. Saklar S5 dihubungkan dan saklar yang lain diputus, agar didapat rangkaian seperti pada gambar 2.2.3.1 dan 2.2.3.2. Terminal voltmeter dihubungkan ke titik A-D (Terminal positif ke titik A, terminal negatif ke titik D) agar nantinya tegangan dapat diketahui. Pada voltmeter, mode tegangan DC dipilih agar didapat tegangan searah. Tegangan keluaran variable power supply akan ditunjukkan Voltmeter saat ini agar diketahui tegangan yang lewat pada rangkaian. Mode DC pada amperemeter dipilih agar didapat arus searah. Saklar S3 diputus agar dapat ditunjukkan keadaan tanpa regulasi. Variable power supply diatur agar didapat tegangan keluaran 0 V, atau keluaran yang sekecil mungkin. Tegangan VAD, VCD dan arus I1 dicatat agar didapat data hasil percobaan. Untuk pencatatan, tabel dengan format seperti pada gambar 2.2.3.3 digunakan agar data dapat dianalisis. Saklar S3 disambungkan agar ditunjukkan keadaan digunakannya regulasi. Tegangan VAD, VCD, arus I1 dan I2 dicatat agar didapat data hasil percobaan. Tegangan keluaran variabel power supply dinaikkan agar didapat kenaikan 1 V pada tegangan VAD, selanjutnya langkah 4-8 dilakukan agar didapat variasi data. Langkah 9 diulangi berkali-kali sampai didapat tegangan VAD sekitar 15 V. Pada praktikum ini, saklar S4 akan disambung atau diputus agar ditunjukkan keadaan digunakannya atau tidak digunakannya regulasi oleh dioda D4, gambar 2.2.4.1 diperhatikan. Keadaan tegangan VCD tanpa regulasi ditunjukkan putusnya S4 dan keadaan tegangan VCD saat digunakan regulasi ditunjukkan tersambungnya S4.



Prosedur seperti pada sub bab Dioda D3 Sebagai Regulator dilakukan, hanya saja di sini digunakan saklar S4 dan dioda D4 agar didapat data hasil percobaan.



3.2.2 ANALISA HASIL 1.bahas data (d3 dan d4) 2.jelaskan kurva dioda zener 3.aplikasi dioda zener dalam elektronika Pada percobaan Dioda D3 sebagai regulator, dicari nilai VAD, VCD, dan arus saat S3 tidak tersambung dan saat tersambung. Untuk percobaan S3 tidak tersambung, dimulai pada VAD dengan nilai 1,05 volt dan diakhiri pada 14,92 volt, menghasilkan nilai VCD yang lebih rendah dari VAD. Untuk nilai arus, naik dengan konsisten diantara nilai 3-4 mA untuk setiap kenaikan VAD. Untuk percobaan S3 tersambung, dimulai pada VAD dengan nilai 1,05 volt dan diakhiri pada 14,92 volt, menghasilkan nilai VCD yang lebih rendah dari VAD, yang berarti nilai VAD dan VCD saat saklar tersambung dan tidak tersambung bernilai sama. Untuk nilai arus, naik dengan konsisten diantara nilai 3-4 mA untuk setiap kenaikan VAD, yang berarti nilai I dan I1 I2 saat saklar tersambung dan tidak tersambung bernilai sama. Lalu, pada percobaan Dioda D4 sebagai regulator, dilakukan 15 kali percobaan dengan terdapat 2 percobaan yang berbeda, percobaaan dengan dan tanpa S4. Untuk percobaan S4 tidak tersambung, dimulai pada VAD dengan nilai 1,23 volt dan diakhiri pada 14,91 volt, menghasilkan nilai VCD yang lebih rendah dari VAD. Untuk nilai arus, naik dengan konsisten diantara nilai 3-4 mA untuk setiap kenaikan VAD. Untuk percobaan S4 tersambung, dimulai pada VAD dengan nilai 1,124 volt dan diakhiri pada 14,91 volt, menghasilkan nilai VCD yang lebih rendah dari VAD, yang berarti nilai VAD dan VCD saat saklar tersambung dan tidak tersambung bernilai sama. Untuk nilai arus, memiliki perbedaan yang lumayan signifikan saat saklar tersambung dan tidak tersambung. Arus memiliki perbedaan selisih bernilai 0,01 mA sampai dengan 25,66 mA. Dioda zener memiliki kurva tersendiri dalam penggunaannya. Kurva tersebut menjelaskan arus tidak akan masuk secara keseluruhan ketika tegangan yang diberikan kurang dari 0,7 V untuk bahan silikon. Ketika lebih dari 0,7 V, akan terjadi kenaikan nilai arus pada grafik dengan sangat signifikan. Kurva tersebut memiliki definisi ketika



bias mundur, aruus akan terhambat ketika tegangan yang masuk kedalam dioda bernilai kurang dari tegangan breakdown. Zener Breakdown adalah keadaan yang terutama terjadi karena medan listrik yang tinggi. Ketika medan listrik tinggi diterapkan melintasi dioda persimpangan PN, maka elektron mulai mengalir melintasi persimpangan PN. Akibatnya, perluas arus kecil dalam bias terbalik. Ketika elektron bergerak meningkat melebihi kapasitas pengenal dioda, maka breakdown akan terjadi untuk memecah persimpangan. Oleh karena itu, aliran arus di dioda tidak lengkap dioda tidak akan merusak persimpangan PN.



Gambar 3.2.2.1 Kurva Dioda Zener Dioda zener digunakan sebagai regulator dengan fungsi utama untuk menstabilkan arus dan tegangan. Pada saat disambungkan secara paralel dengan sebuah sumber tegangan yang berubah-ubah sehingga mencatu balik, dioda zener akan berlaku seperti kortsleting atau hubungan pendek saat tegangan mencapai breakdown voltage. Hasilnya, tegangan akan dibatasi sampai ke angka yang ada pada badan komponen tersebut.



BAB IV PENUTUP 4.1



KESIMPULAN Setelah dilaksanakannya percobaan Tentang karakteristik dioda zener ini, praktikan dapat memahami karakteristik dari dioda zener yang difungsikan sebagai regulator yang dapat diketahui praktikan dengan singkat melalui adanya kurva dioda. Lalu untuk karakteristik dioda zener saat dibias mundur, daerah breakdown dimana ketika bias mundur mencapai tegangan tembus (breakdown voltage) menjadikan arus dioda naik dengan cepat. 



4.2



SARAN Diharapkan praktikum selanjutnya berjalan dengan lebih lancar, jelas, dan runtut untuk penjelasanya dan juga arahan untuk pengerjaan laporan praktikum. Terima kasih untuk asisten praktikum untuk waktu, bantuan, dan penjelasan yang diberikan, semoga bermanfaat untuk kedepannya.



DAFTAR PUSTAKA Britannica, T. Editors of Encyclopaedia. (2008). Ammeter. Encyclopedia Britannica. Edinburgh: Encyclopædia Britannica, Inc. Coldren, L. A., Corzine, S. W., Mashanovitch, M. L. (2012). Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits. Ukraina: Wiley. Gunnoe, J. E., Conrad, G., DeVol, L. N. (1973). Diode



and



Thermocouple



Airborne



Temperature Sensors. Amerika Serikat: U.S. Department of Commerce, National Oceanic and Atmospheric Administration, Environmental Research Laboratories. Tatik, P.H. (2017). Elektronik Kelautan: Engine Control Module. (n.p.): MMH Books.



LAMPIRAN LAMPIRAN DASAR TEORI



(Tatik, 2017)



(Britannica, 2008)



(Gunnoe, dkk., 1973)



(Coldren, dkk., 2012)



FOTO RANGKAIAN PERCOBAAN



POSTTEST 1. Fairuz Khansa Nabila 205090807111031 2. Jelaskan cara kerja dioda zener! Pada dasarnya, dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas (Breakdown Voltage) atau Tegangan Tembus Dioda Zenernya. Karakteristik ini berbeda dengan Dioda biasa yang hanya dapat menyalurkan arus listrik ke satu arah. Tegangan Tembus (Breakdown Voltage) ini disebut juga dengan Tegangan Zener. 3.Apa perbedaan dioda zener dengan dioda biasa? (Pakai rumus&gambar kl ada) Dioda biasa yang hanya dapat menyalurkan arus listrik ke satu arah. Dioda Zener  dapat mengalirkan arus listrik yang mengalir ke arah yang berlawanan juga jika tegangan yang diberikan melewati “Breakdown Voltage”.



Rumus: I=



V input−V zener r



Gambar: