MODUL
II
GRAFIK
V/I PADA DIODA
MENGANALISIS
HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN DIODA (VD ) DAN KUAT ARUS DIODA (ID)
YANG DIBERIKAN PANJAR MAJU (FORWARD
BIAS)
Nur Laila Jamil
Jurusan Fisika,
Fakultas MIPA, Universitas Negeri Gorontalo
Jl. Jend.
Sudirman No. 6 Kota Gorontalo
Email : nurlaila_s1pend_fisika2013@mahasiswa.ung.ac.id
ABSTRAK
Dioda adalah komponen
elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Dioda memiliki fungsi hanya
mengalirkan arus satu arah saja. Dioda merupakan suatu piranti dua elektroda
dengan arah arus yang tertentu, dapat juga dikatakan dioda bekerja sebagai
penghantar bila tegangan listrik diberikan dalam arah tertentu tetapi dioda
akan bekerja sebagai isolator bila beda tegangan diberikan dalam arah
berlawanan. (Mavino, 1996). Dioda khusus
dibuat untuk memancarkan cahaya (LED), mengatur tegangan (dioda zener),
bertindak sebagai variabel kapasitor (varactor), atau sebagai switch (dioda
PIN) (Louis E.Frenzel, Jr., 2010). Secara
sederhana sebuah dioda bisa diansumsikan sebagai sebuah katup, dimana katup tersebut akan
terbuka manakala air yang mengalir dari belakang katup menuju kedepan,
sedangkan katup akan menutup oleh dorongan aliran air dari depan katup,
Sehingganya dioda bekerja sebagai penghantar bila tegangan listrik diberikan
dalam arah tertentu, tetapi dioda akan bekerja sebagai isolator bila tegangan
diberikan dalam arah berlawanan (Malvino, 1985:19). Watak arus tegangan pada
daerah sambungan semikonduktor jenis p dan semikonduktor jenis n dapat
digambarkan dari model analitis hubungan arus dan tegangan (Rio dan Iida,
1981).
Kata Kunci : Dioda, Fungsi dioda,
Prinsip kerja dioda.
Komponen elektronika yang dibangun berdasarkan
sambungan p-n yang paling sederhana adalah dioda sambungan p-n. Karakterisasi
dan hasilnya tampak seperti pada gambar 1 (Nanang Suwondo,2010). Karakteristik
dioda sangat penting untuk diketahui sebagai salah satu bagian dari perangkat
elektronika, dengan mengetahui karakteristik dioda, berarti nantinya dapat
memperkirakan tegangan minimum yang dapat dilalui oleh dioda sehingga arus
dapat mengalir melaluinya dan dapat menghasilkan tegangan searah. Karakteristik
dioda sendiri adalah grafik hubungan antara besar kuat arus yang melewati dioda
dan beda tegangan antara kedua ujung dioda (Nuzulul Istichoroh dkk, 2013).
Ketika terminal positif dari baterai disambungkan ke
sisi jenis p dan terminal negatif ke sisi jenis n dari hubungan p-n, hubungan
tersebut melewati arus besar yang mengalir lewat hubungan tersebut, dalam hal
ini hubungan p-n dikatakan dicatu maju (forward biased), tetapi jika terminal
dari baterai dibalik, yakni terminal positif dihubungkan ke sisi jenis n dan
terminal negatif ke sisi jenis p, hubungan akan mengalirkan arus kecil, dalam
keadaan ini hubungan p-n dikatakan dicatu balik (reverse biased). (Rakshit et al.1989 : 120). Istilah panjar maju
dan panjar mundur muncul diakibatkan oleh hal ini, panjar maju ketika polaritas
pada semikonduktor n negatif dan p positif dan panjar mundur polaritasnya
dibalik lagi. (Millman, 2010). Karakteristik dioda dapat ditunjukkan oleh
hubungan antara arus yang lewat dengan
beda potensial pada ujung-ujungnya, dengan memvariasikan potensio P dan
mencatat tegangan (V) dan kuat arus (I) kemudian menggambarkannya dalam sebuah
grafik, maka diperoleh kurva karakteristik dioda (karakteristik statis).
(Achmad Huda, 2012).
Adapun
tujuan dilaksanankan Praktikum ini yaitu untuk membuktikan hubungan
beda potensial (tegangan) dengan
kuat arus pada dioda serta mengimplementasikan hubungan tersebut pada grafik,
dan membuktikan bahwa dioda sebagai penyearah arus serta membuktikan adanya
lonjakan arus jika rangkaian di berikan tegangan tertentu.
METODE
Penelitian ini di lakukan di laboratorium fisika
fakultas MIPA Universitas Negeri Gorontalo, pada hari sabtu tanggal 5 November
2014 pada pukul 17.00 WITA sampai dengan selesai. Adapun lokasi ini di pilih
karena telah memenuhi syarat diselenggarakannya praktikum dan memiliki
ketersediaan alat yang memadai.
ALAT
DAN BAHAN
Bahan
yang digunakan dalam praktikum ini diantaranya adalah catu daya yang berfungsi
sebagai sumber tegangan input yang dihubungkan
dengan voltmeter catu daya juga dihubungkan dengan satu buah amperemeter
yang berfungsi untuk mengukur kuat arus yang dihasilkan oleh rangkaian, 1 buah
dioda tipe sambungan p-n (IN 5392) dengan besar VD = 0.452 V yang
berfungsi sebagai penyearah arus dalam rangkaian, 1 buah resistor dengan nilai
resistansi 1.5 kΩ yang berfungsi sebagai penghambat arus sehngga menimbulkan
tahanan agar arus pada rangkaian dapat mengalir secara ideal, 1 buah keping
papan PCB yang berfungsi sebagai tempat menghubungkan komponen dioda dan
resistor pada rangkaian, kabel penghubung yang berfungsi sebagai penghubung
antara komponen dalam papan rangkaian serta penghubung antara rangkaian dengan
alat ukur yang digunakan, yakni berupa satu buah voltmeter yang berfungsi untuk
mengukur tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian setelah dihubungkan dengan
catu daya sebagai sumber tegangan.
Gambar 2 : Rangkaian percobaan
Pada praktikum ini,
setelah rangkaian di letakkan pada papan rangkaian, selanjutnya rangkaian
diberi tegangan dimulai dari 0.1 V;0.2 V; 0.3 V; 0.4 V; 0.5 V; 0.6 V; 0.7 V;
0.8 V; 0.9 V; 1.0 V; 1.1 V; 1.2 V; 1.3 V; 1.4 V; 1.5 V Kemudian, rangkaian yang
dihubungkan dengan catudaya dan beberapa alat ukur lainya akan diukur Kuat
arusnya setelah diukur diperoleh hasil pengukuran yang berbeda-beda. Ketika
rangkaian di beri tegangan sebesar 0.1
sampai 0.5 volt maka pada amperemeter masih menunjukan angka 0 yang berarti
belum ada arus yang melewati rangkaian tersebut, nanti setelah voltmeter
menunjukan angka 0.6 volt barulah amperemeter menunjukan angka yang berbeda
yakni 0.002, disini sudah terdapat arus yang
mengalir meski sangat kecil, hal ini seperti sesuai dengan karakteristik dioda
yang akan mengalirkan arus bila tegangan sebesar 0.6 atau 0.7 volt, dan pada
tegangan 0.7 volt amperemeter menunjukan angka 0,012 amper yang berarti ada
arus yang mengalir dalam rangkaian, dan pada tengangan berikutnya yang semakin
di perbesar maka arus akan semakin melonjak naik yakni pada tegangan 0.8 volt
arus yang terbaca sebesar 0.025 amper. Pada tegangan 0.9 sampai 1 volt angka yang
terbaca yakni sebesar 0.043 dan 0.21 amper. Pada tegangan 1.1 dan 1.2 volt arus
mulai mengalami lagi pelonjakan seperti yang terbaca pada amperemeter yakni
sebesar 0.28 dan 0.37 amper. Pada tegangan 1.3 sampai 1.4 arus masih menunjukan
pembacaan yang stabil yakni sebesar 0.48 dan 0.8 amper, hingga pada tegangan
1.5 volt mulai lagi mengalami pelonjakan arus yakni sebesar 1.1. Percobaan ini
diulang lagi sebanyak tiga kali dan sebelum dilakukan percobaan kedua, ketiga
dan keempat rangkaian dibongkar dan dirangkai kembali sepeti halnya pada
rangkaian pertama, sehingga mendapatkan nilai yang berbeda-beda, tetapi rentang
nilai yang dihasilkan tidak jauh beda dengan hasil pengukuran yang pertama.
Setelah di lakukan percobaan sebanyak empat kali maka di dapatkan hasil yang pembacaan
pada alat ukur yang berbeda-beda dengan rentang hasil yang tidak berbeda jauh,
dan kemudian agar mempermudah dalam penulisan data dalam grafik maka di ambilah
nilai rata-rata dari keempat percobaan tersebut, dan di perolehlah nilai
tegangan dan arus seperti yang tercantum pada table di bawah ini.
Tabel1. Hasil percobaan
|
Power supply output (V)
|
I1 (A)
|
I2 (A)
|
I3 (A)
|
I4 (A)
|
Irata-rata (A)
|
|
0.1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
0.2
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
0.3
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
0.4
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
0.5
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
0.6
|
0,002
|
0,004
|
0.004
|
0.002
|
0.003
|
|
0.7
|
0,012
|
0.014
|
0.008
|
0.009
|
0.010
|
|
0.8
|
0.025
|
0.028
|
0.024
|
0.025
|
0.025
|
|
0.9
|
0.043
|
0.036
|
0.030
|
0.042
|
0.037
|
|
1.0
|
0.21
|
0.1
|
0.16
|
0.2
|
0.167
|
|
1.1
|
0.28
|
0.19
|
0.2
|
0.28
|
0.23
|
|
1.2
|
0.38
|
0.28
|
0.31
|
0.34
|
0.32
|
|
1.3
|
0.48
|
0.38
|
0.36
|
0.43
|
0.41
|
|
1.4
|
0.8
|
0.47
|
0.46
|
0.5
|
0.55
|
|
1.5
|
1.1
|
1.4
|
1.1
|
1.2
|
1.2
|
Gambar 3 : Grafik V/I pada dioda
Berdasarkan hasil praktikum ini didapat
bahwa grafik V/I pada dioda memiliki lonjokan arus pada 0,8 volt, besarnya kuat
arus adalah berbanding lurus dimana semakin besar tengangan yang diberikan pada
rangkain maka semakin besar pula arus yang muncul pada rangkaian tersebut. Untuk
analisa grafik yang dihasilkan pada percobaan ini ternyata grafik yang
dihasilkan berupa grafik yang mula-mula konstan namun pada kondisi tegangan
tertentu ternyata arus naik sangat signifikan.
Ketika Suatu dioda dikenai tegangan yang belum
memenuhi bukit potensial maka belum terdapat elektron yang lolos, sehingga
belum terdapat arus yang lewat, namun ketika tegangan yang diberikan kepada
dioda melebihi besar potensial bukit pada dioda, jika tegangan semakin naik
maka semakin banyak elektron yang
berpindah atau mengalir sehingga arus yang dihasilkanpun semakin besar, namun
ini hanya berlaku pada panjar maju (forward bias), pada polaritas terbalik
yaitu panjar mundur ternyata besar arus yang dihasilkan sangat kecil karena
sesuai dengan sifat dioda sebagai komponen elektronik penyearah yakni melewatkan
arus hanya pada satu arah saja, maka untuk panjar mundur elektron kesulitan
untuk berbalik arah sehingga hanya dihasilkan arus minoritas atau arus yang
sangat kecil pada panjar mundur tersebut, inilah fenomena karasteristik dari
dioda (Aris Widodo et all. 2013). Berdasarkan
hasil data yang didapat telah terbukti bahwa pada ketika tegangan input 0.1
sampai dengan 0.5 volt belum ada arus yang mengaliar dalam rangkaian, dan
ketika tegangan diperbesar secara perlahan-lahan mulai dari 0.6 volt hingga 1.5
volt maka terjadi lonjakan arus.
SIMPULAN
Berdasarkan
pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa hubungan arus dan tegangan pada dioda
itu sendiri yakni ketika tegangan dinaikkan maka arus akan naik secara
signifikan, namun pada panjar mundur arus hanya mengalir pada minoritas yang
nilainya sangat kecil, Hal ini juga membuktikan bahwa dioda berfungsi hanya
sebagai penyearah arus dan akan bersifat sebagai konduktor jika diberi forward
bias, sedangkan jika diberi revers bias maka dioda akan bersifat sebagai
isolator, Sedangkan untuk karasteristik V/I pada dioda dapat dilihat pada
gambar 3 yaitu grafik V/I pada dioda.
SARAN
Pada praktikum ini, masih banyak terdapat
kekurangan-kekurangan, seperti kabel yang rusak dan tidak berfungsi serta waktu
yang kurang baik, saran dari saya agar supaya kabel yang rusak segera
diperbaiki, dan untuk praktikum selanjutnya agar waktunya bisa
dikondisikan dengan baik serta praktikan dibimbing ketika melakukan percobaan,
agar kesalahan praktikan ketika melakukan percobaan bisa diminimalisir sehingga
praktikan akan benar-benar memahami percobaan dalam setiap praktikum yang akan
dilakukan.
DAFTAR
PUSTAKA
Huda, Achmad. 2012. Jurnal Model Grafik Dioda. [Jurnal Online]. Diakses tanggal 12 Desember 2014, tersedia di :
Istichoroh, Nuzulul et all.
2013. Simulasi Karasteristik Dioda dengan
Menggunakan Bahasa Program Delphi 7.0.pdf [Jurnal Online]. Diakses tanggal 12 Desember 2014 tersedia : https://www.academia.edu/3266628/SIMULASI_KARAKTERISTIK_DIODA_DENGAN_MENGGUNAKAN_BAHASA_PEMROGRAMAN_DELPHI_7.0
Mavino,
A. P. 1996. Prinsip-Prinsip Elektronika (Electronics Principles), terj.
Barnawi, M., Jakarta : Erlangga. [Jurnal Online].
Diakses tanggal 12 Desember 2014 Tersedia di http://eprints.unika.ac.id/7458/1/0028ITE.
pdf.
Malvino,
Albert Paul. 1985. Aproksimasi Rangkaian
Semikonduktor Pengantar Ttransistor dan Rangkaian Terpadu Edisi Keempat.
Jakarta : Erlangga
Millman,
Integrated Electronic. London: Mc
graw hill, 2010.
Rakshit.
PC.1989. Dasar Elektronika. Jakarta:
Universitas Indonesia.
Rio,
Ir. S. R., dan M, Iida. 1980. Fisika dan Teknologi Semikonduktor. Jakarta :
P.T. Pradnya Paramita.
Suwondo,
Nanang. 2010. Rancangan Instrumen Penentu
Muatan Elektron Dari Karakteristik Dioda p-n Berbasis PC sebagai Alat Bantu
Pembelajaran Fisika Kompetensi Analisis Grafik Real Time. [Jurnal Online]. diakses tanggal 12 Desember
2014, tersedia di : http://jurnal.unimus.ac.id/index.php/psn12012010/article/view/455/504
Widodo,
Aris et all. 2013. Jurnal Praktikum Elektronika Dasar II –
Karakteristik Dioda. [Jurnal Online].
Diakses tanggal 12 Desember 2014, tersedia di :
LAMPIRAN
Gambar
4 : Proses Pengambilan data
Tidak ada komentar:
Posting Komentar