RESISTANSI DIODA

RESISTANSI DIODA

KELOMPOK : 7

ANGGOTA KELOMPOK : 1. FIRDAUS S.

2. TASA IASYA

KELAS : T. Telekomunkasi 3D

MATA KULIAH : ELKA ANALOG

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

2010

TUJUAN

Membandingkan resistansi dioda pada saat dibias maju dan balik

Membandingkan resistansi Dioda Silikon dengan Germanium

Memperlihatkan bahwa resistansi balik berubah sesuia dengan

perubahan temperatur

ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN

1. Sumber daya searah ( 1 – 15 ) V : 1 buah

2. Multimeter analog : 2 buah

3. Dioda silikon : 1 buah

4. Dioda germanium : 1 buah

5. Tahanan : 100 KΩ

6. Kabel-kabel penghubung

DASAR TEORI

1. Bias Maju Dioda

Gambar 2.1 Dioda Dibias Maju

Lapisan yang melintang antara sisi P dan sisi N di atas disebut sebagai

lapisan deplesi (depletion layer) pada lapisan ini terjadi proses keseimbangan

hole dan electron. Pada saat dioda diberi bias maju, maka elektron akan

bergerak dari terminal negatif batere menuju terminal positif batere

(berkebalikan dengan arah arus listrik). Elektron yang mencapai bagian katoda

(sisi N dioda) akan membuat elektron yang ada pada katoda akan bergerak

menuju anoda dan membuat depletion layer akan terisi penuh oleh elektron,

sehingga pada kondisi ini dioda bekerja bagai kawat yang tersambung.

2. . Bias Mundur Dioda

Gambar 2.2 Dioda Dibias Mundur

Pada saat bias mundur, elektron akan bergerak dari terminal negatif

batere menuju anoda dari dioda (sisi P). Pada kondisi ini potensial positif yang

terhubung dengan katoda akan membuat elektron pada katoda tertarik

menjauhi depletion layer, sehingga akan terjadi pengosongan pada depletion

layer dan membuat kedua sisi terpisah. Pada bias mundur ini dioda bekerja

bagaikan kawat yang terputus dan membuat tegangan yang jatuh pada dioda

akan sama dengan tegangan supply.

Rangkaian penyearah gelombang

Rangkaian penyearah gelombang merupakan rangkaian yang berfungsi

untuk mengubah arus bolak-balik (Alternating Current / AC) menjadi arus

searah (Direct Current / DC). Komponen elektronika yang berfungsi sebagai

penyearah adalah dioda. Dioda digunakan karena dioda memiliki sifat hanya

memperbolehkan arus listrik melewatinya dalam satu arah saja.

Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Rangkaian penyearah

setengah gelombang merupakan rangkaian penyearah sederhana yang hanya

dibangun menggunakan satu dioda saja, seperti diilustrasikan pada gambar

berikut ini.

Gambar 3 Rangkaian Dioda

Prinsip kerja dari rangkaian penyearah setengah gelombang ini adalah

pada saat setengah gelombang pertama (puncak) melewati dioda yang

bernilai positif menyebabkan dioda dalam keadaan ‘forward bias’ sehingga

arus dari setengah gelombang pertama ini bisa melewati dioda.

Pada setengah gelombang kedua (lembah) yang bernilai negatif

menyebabkan dioda dalam keadaan ‘reverse bias’ sehingga arus dan

setengah gelombang kedua yang bernilai negatif ini tidak bisa melewati dioda.

Keadaan ini terus berlanjut dan berulang sehingga menghasilkan bentuk

keluaran gelombang seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini.

Gambar 4 Hasil Keluaran Gelombang

Dari gambar di atas, gambar kurva ‘D1-anoda’ (biru) merupakan bentuk arus

AC sebelum melewati dioda dan kurva ‘D1-katoda’ (merah) merupakan bentuk

arus AC yang telah dirubah menjadi arus searah ketika melewati sebuah

dioda.

Pada gambar tersebut terlihat bahwa ketika gelombang masukan

bernilai positif, arus dapat melewati dioda tetapi ketika gelombang masukan

bernilai negatif, arus tidak dapat melewati dioda. Karena hanya setengah

gelombang saja yang bisa di searahkan, itu sebabnya mengapa disebut

sebagai Penyearah Setengah Gelombang.

Rangkaian penyearah setengah gelombang ini memiliki kelemahan

pada kualitas arus DC yang dihasilkan. Arus DC rata-rata yang dihasilkan dari

rangkaian ini hanya 0,318 dari arus maksimum-nya, jika dituliskan dalam

persamaan matematika adalah sebagai berikut:

IAV = 0,318 ∙ IMAX

Oleh sebab itu, rangkaian penyearah setengah gelombang lebih sering

digunakan sebagai rangkaian yang berfungsi untuk menurunkan daya pada

suatu rangkaian elektronika sederhana dan digunakan juga sebagai

demodulator pada radio penerima AM.

Resistansi Dioda

Pada dioda terdapat dua macam resistansi, yaitu resistansi statis dan

resistansi dinamik.

Resistansi statis dioda sangat bervariasi terhadap V dan I dan bukan

merupakan parameter yang berguna.

Pada operasi sinyal-lemah (small signal operation), resistansi dinamik

atau resistansi inkremental r merupakan parameter penting, dan didefinisikan

sebagai resiprokal gradien pada karakteristik volt-ampere, r ≡ dV/dI.

Resistansi dinamik tidak bersifat konstan, namun bergantung pada tegangan

operasi. Sebagai contoh, untuk dioda semikonduktor, konduktansi dinamisnya

(g ≡ 1/r) adalah

dI I eV / V

I Ig ≡η T

0 0(3.13)

dV VT ηVT

Untuk bias mundur yang lebih besar dari 0,1 V (sehingga |V/VT| >> 1), nilai g sangat kecil dan r sangat besar. Sebaliknya, untuk bias maju yang lebih besar dari 0,1 V, I >>I0, dan nilai r adalah :

r ≈

η V T (3.14)

I

Resistansi dinamik berbanding terbalik terhadap arus; pada suhu ruang

dan untuk η = 1, r = 26/I, dengan I dalam miliamper dan r dalam ohm. Untuk arus

maju sebesar 26 mA, resistansi dinamik bernilai 1 Ω.

Walaupun r berubah terhadap arus, namun dalam model sinyal lemah

(small signal model) akan lebih baik untuk menggunakan r sebagai konstanta.

RANGKAIAN PERCOBAAN

Gambar 1 Rangkaian Dioda

LANGKAH KERJA

1. Membuat rangkaian seperti Gambar 1 dengan menggunakan dioda silikon dan

tegangan sebesar + 5 V. Mengukur Vo.

2. Mengulangi langkah 1) dengan nilai Vs yang lain.

3. Membalik posisi diode atau polaritas sumber tegangan dibalik sehingga diode

dibias mundur atau balik. Mengatur Vs sebesar -5 V. Mengukur Vo.

4. Mengulangi langkah 3) dengan nilai Vs yang lain.

5. Kemudian memegang ujung katoda dengan ibu jari dan jari telunjuk (untuk

memanaskan diode dengan panas tubuh)

6. Memperhatikan tegangan pada R selama diode dipegang dan mencatat nilai Vo

pada alat ukur.

7. Memanasi kaki diode dengan pemanas lalu mencatat perubahan nilai Vo.

8. Kemudian melepaskan salah satu kaki diode (seperti saklar terbuka) dengan

tegangan suplai yang sama. Mengukur Vo.

HASIL PERCOBAAN

TABEL 1 Dioda silikon

Kondisi Dioda Vs Vo (ukur) I (hitung) R (hitung) Vd (hitung)

Bias maju

+ 5 V 4,6 V 0,05 mA 8 KΩ 0,4 V

+ 8 V 7,5 V 0,08 mA 5 KΩ 0,4 V

+10 V 9,4 V 0,1 mA 3 KΩ 0,3 V

Bias balik

-5 V 0 0,05 mA 70 KΩ 3,5 V

-8 V 0 0,08 mA 72,5 KΩ 5,8 V

-10 V 0 0,1 mA 70 KΩ 7 V

Bias balik dan

katoda dipegang-10 V 0 0,1 mA 70 KΩ 7 V

Bias balik dan

dilepas-10 V 0 0 0 0

TABEL 2 Dioda germanium

Kondisi Dioda Vs Vo (ukur) I (hitung) R (hitung) Vd (hitung)

Bias maju

+ 5 V 4,8 V 0,05 mA 2 KΩ 0,1 V

+ 8 V 7,95 V 0,08 mA 2,5 KΩ 0,2V

+10 V 9,85 V 0,1 mA 2 KΩ 0,2 V

Bias balik

-5 V 0,2 V 0,05 mA 64 KΩ 3,2 V

-8 V 0,3 V 0,08 mA 67,5 KΩ 5,4 V

-10 V 0,4 V 0,1 mA 67 KΩ 6,7 V

Bias balik dan

katoda dipegang-10 V 0 0,1 mA 70 KΩ 7 V

Bias balik dan

dilepas-10 V 0 0 0 0

ANALISIS

Jika dioda dalam kondisi menghantar (conduct) pada setengah perioda

positif, dioda tersebut pada keadaaan forward bias sehingga arus mengalir dan

melewati tahanan beban RL. Itu artinya dioda dapat berlaku sebagai saklar

tertutup. Pada saat setengah perioda negatif, dioda bersifat menghambat

(reverse bias) nilai tahanan dioda sangat tinggi dan dioda tidak menghantar atau

dioda dapat berlaku sebagai saklar terbuka.

Bentuk gelombang Input/Outputnya

Input Output

KESIMPULAN

Resistansi yang dihasilkan pada saat dioda dibias mundur lebih besar

dibandingkan ketika dioda dibias maju.

DAFTAR PUSTAKA

www.google.com

LAMPIRAN

TUGAS

1. Manakah yang lebih besar resistansi balik diode germanium atau diode silicon ? Mengapa?

2. Dioda apa yang lebih stabil (tidak banyak dipengaruhi oleh perubahan suhu)? Mengapa?

Jawab

1. Dioda Silikon karena mempunyai hambatan bulk yang besar2. Dioda Germanium

Jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menggerakkan sebuah elektron

valensi ke level orbit yang lebih tinggi, memecahkan ikatan kovalen. Dioda silikon

mempunyai tanggapan suhu. Dioda germanium lebih stabil terhadap perubahan

suhu

LAMPIRAN

HASIL PERCOBAAN