Rifqa Sakhia: TUGAS PENDAHULUAN M1- DIODA

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Soal

2. Prinsip kerja

3. Video Simulasi

4. Download File

1. Soal [Kembali]

1. Apa yang dimaksud dengan dioda, beserta simbol dari dioda?

Jawab:

Dioda adalah komponen elektronika yang umumnya bersifat semikonduktor biasanya berbahan silikon dan germanium yang berfungsi untuk menyearahkan sekaligus sebagai penghambat arus listrik. Arus listrik ini hanya bisa mengalir ke satu arah saja dan maksud dari fungsi tadi yang menghambat arus dari arah sebaliknya.

Dioda memiliki dua kutub yang berbeda. Dimana salah satunya adalah kutub bermuatan positif (anoda) dan kutub dengan muatan negatif (katoda).

Simbol dioda

2. Jelaskan prinsip kerja dan kurva karakteristik Dari dioda!

Jawab :

Dioda adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan tipe P dan N.
Bahan N adalah semikonduktor yang mayoritas berpolaritas negatif, yaitu bahan yang kelebihan elektron dan terdapat elektroda/terminal yang disebut sebagai katoda.
Sementara itu, bahan P adalah semikonduktor yang mayoritas berpolaritas positif, yaitu bahan yang kekurangan elektron dan elektrodanya disebut sebagai anoda.

Dioda akan mengalirkan arus maju (konduksi) jika diberi bias maju (forward bias) yaitu anoda mendapat tegangan positif dan katoda mendapat tegangan negatif. Sebaliknya, jika diberi bias mundur (reverse bias) maka dioda mempunyai resistansi tinggi. Pada dasarnya dioda akan mengalami konduksi jika diberi tegangan maju yang cukup (0,7 V untuk dioda silikon dan 0,2 V untuk dioda germanium). Setelah mencapai tegangan tersebut, setiap kenaikan tegangan akan diikuti dengan kenaikan arus. Pada saat terjadi forward bias, terjadi perpindahan muatan listrik positif ke bagian positif dioda yang akan mengisi positif layer sehingga menekan depletion layer. Sedangkan pada reverse bias, muatan positif dan muatan negative pada daerah P dioda akan ditarik oleh sumber. Sehingga depletion layer akan melebar dan tidak dapat mengalirkan arus.

(Gambar: Contoh Rangkaian Dioda)

Kurva karakteristik dioda adalah grafik yang menggambarkan hubungan antara tegangan (V) yang diterapkan pada dioda dan arus (I) yang mengalir melalui dioda tersebut. Dalam konteks dioda, ada dua jenis kurva karakteristik utama yang biasanya digunakan:

1. Kurva Karakteristik Dioda Ideal:
Kurva karakteristik dioda ideal menggambarkan hubungan yang sempurna antara tegangan dan arus pada dioda. Pada dioda ideal, ketika tegangan positif diterapkan pada dioda (dalam polarisasi maju), arus akan mengalir tanpa hambatan dan dioda akan berperilaku seperti sumber arus tak terhingga. Sebaliknya, ketika tegangan negatif diterapkan pada dioda (dalam polarisasi mundur), arus akan hampir nol. Ini diwakili oleh garis vertikal pada grafik karakteristik dioda ideal.

2. Kurva Karakteristik Dioda Nyata:
Dioda nyata memiliki karakteristik yang lebih kompleks daripada dioda ideal. Kurva karakteristik dioda nyata mencerminkan perilaku nyata dioda dalam hal tegangan dan arus. Saat dioda nyata dalam polarisasi maju (tegangan positif), arus akan mulai mengalir secara signifikan setelah tegangan tertentu yang disebut tegangan ambang diterapkan. Diode memiliki resistansi internal yang menyebabkan penurunan tegangan saat arus mengalir melalui dioda. Kurva karakteristik dioda nyata biasanya berbentuk kurva eksponensial yang naik tajam setelah melewati tegangan ambang.

Kurva karakteristik dioda digambarkan seperti gambar berikut :

Dioda aktif apabila bahan semikonduktor Silikon VF = 0,7 Volt dan untuk bahan semikonduktor Germanium VF = 0,3 Volt. Dioda tidak aktif apabila VD < 0 maka untuk semikonduktor Silikon ID = 0 mA dan untuk semikonduktor Germanium ID =IR. Pada saat arus reverse bias maksimum atau sama dengan VBD (Breakdown Voltage) maka arus tak terhingga atau dioda dapat menjadi rusak.

Rumus umum dioda adalah :

keterangan :

IS = arus reverse saturasi

k = 11.600/ɳ dengan ɳ=1 untuk Ge dan ɳ=2 untuk Si

Tk = TC + 2730

3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan dioda Zener!

Jawab:

Dioda zener merupakan sebuah dioda terbuat dari semikonduktor yang dapat mengalirkan arus listrik ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas breakdown voltage. Tegangan breakdown pada dioda zener bisa terjadi pada tegangan puluhan dan satuan volt, berbeda dengan dioda biasa yang umumnya baru bisa terjadi pada angka ratusan volt. Pada kasus dioda biasa, jika tegangan melampaui batas breakdown voltage, komponen akan rusak karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas. Sedangkan dioda zener bersifat stabil sehingga umumnya dipakai untuk kestabilan arus listrik.

Gambar 1.4

Simbol dioda Zener

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Clipper!

Jawab:

Clipper (pemotong) berfungsi untuk memotong atau menghilangkan sebagian sinyal masukan yang berada di bawah atau di atas level tertentu. Contoh sederhana dari rangkaian clipper adalah penyearah setengah gelombang. Rangkaian ini memotong atau menghilangkan sebagian sinyal masukan di atas atau di bawah level nol.

Gambar 1.5 Rangkaian clipper

5. Jelaskan prinsip kerja clipper!

Jawab:

Prinsip kerja clipper dapat dijelaskan dengan menggunakan dua jenis clipper utama: positive clipper (clipper positif) dan negative clipper (clipper negatif).
1. Positive Clipper (Clipper Positif):
Prinsip kerja positive clipper adalah memotong bagian atas (positif) dari sinyal input yang melampaui suatu tegangan ambang tertentu. Untuk sirkuit positif clipper yang menggunakan dioda, ketika tegangan input positif melewati dioda dalam arah polarisasi maju (forward bias), dioda akan mengalirkan arus dan mencegah tegangan output melampaui tegangan ambang tersebut. Oleh karena itu, sinyal output akan memiliki rentang tegangan yang lebih terbatas daripada sinyal inputnya.
2. Negative Clipper (Clipper Negatif):
Prinsip kerja negative clipper adalah memotong bagian bawah (negatif) dari sinyal input yang lebih rendah dari suatu tegangan ambang tertentu. Dalam sirkuit negative clipper yang menggunakan dioda, ketika tegangan input negatif melewati dioda dalam arah polarisasi mundur (reverse bias), dioda akan menghambat aliran arus dan mencegah tegangan output mencapai nilai yang lebih rendah dari tegangan ambang tersebut. Akibatnya, sinyal output juga akan memiliki rentang tegangan yang lebih terbatas daripada sinyal inputnya.
Dalam penggunaannya, terdapat susunan clipper secara seri dan paralel. Perbedaan prinsip kerja kedua susunan tersebut yaitu :

1. Clipper Seri:

Prinsip kerja clipper seri melibatkan penyisipan komponen (biasanya dioda) dalam jalur sinyal input. Dalam clipper seri, dioda ditempatkan secara seri dengan sinyal input.
Ada dua kasus utama dalam clipper seri: positive clipper seri dan negative clipper seri:
- Positive Clipper Seri: Dalam positive clipper seri, dioda ditempatkan dalam jalur sinyal input sehingga hanya bagian atas (positif) sinyal input yang melampaui tegangan ambang dioda yang dipotong. Ketika tegangan input positif melewati ambang dioda, dioda akan mengalirkan arus dan memotong bagian atas sinyal tersebut. Prinsip ini memungkinkan sinyal positif untuk dipotong atau dibatasi sesuai kebutuhan.
- Negative Clipper Seri: Dalam negative clipper seri, dioda ditempatkan dalam jalur sinyal input untuk memotong bagian bawah (negatif) sinyal input yang lebih rendah dari tegangan ambang dioda. Ketika tegangan input negatif melewati ambang dioda, dioda akan menghambat arus dan memotong bagian bawah sinyal tersebut.

2. Clipper Paralel:
Prinsip kerja clipper paralel melibatkan penyisipan komponen dioda dalam jalur sinyal paralel atau cabang dengan sinyal input.

2. Prinsip Kerja [Kembali]

A. DIODA

Forward Bias

Pada rangkaian forward bias, arus dari tegagan sumber masuk ke resistor R1 yang bernilai 100 ohm kemudian menuju kaki anoda dioda dan keluar pada kaki katoda, lalu terakhir mengalir menuju ground. sumber positif bertemu dengan kaki positif dioda (anoda), terjadi pemindahan muatan positif yang akan mengisi positif layer dan menyebabkan depletion layer ditekan. Hal ini yang menyebabkan arus mengalir melewati dioda sehingga pada amperemeter terdeteksi arus menuju gound.

Reverse Bias

Pada rangkaian reverse bias, arus dari sumber tegangan akan memasuki resistor R1 sebesar 100 ohm menuju kaki katoda dioda. Dikarenakan sumber positif bertemu dengan kaki negatif dioda (katoda), muatan positif dan negatif dioda pada daerah P akan ditarik oleh sumber. Hal ini menyebabkan depletion layer melebar. Oleh karena itu, arus tertahan pada kaki katoda dioda dan tidak dapat mengalir melewati dioda, sehingga pada amperemeter terdeteksi arus menuju gound bernilai nol.

B. DIODA ZENER

Forward Bias

Pada rangkaian, sumber dc sebesar 5v akan mengalirkan arus menuju R1 sebesar 100 ohm, dan memasuki kaki anoda pada dioda zener. Arus akan lanjut mengalir menuju ke ground. Nilai tegangan yang terdapat pada rangkaian terukur kecil. Hal ini disebabkan karena arus positif bertemu dengan kaki anoda dioda zener. Pada amperemeter, terlihat bahwa ada arus yang mengalir dari dioda menuju ground bernilai sangat kecil.

Reverse Bias

Pada rangkaian, sumber dc sebesar 5v akan mengalirkan arus menuju R1 sebesar 100 ohm, dan memasuki kaki katoda pada dioda zener. Arus akan lanjut mengalir menuju ke ground. Nilai tegangan yang terdapat pada rangkaian terukur lebih besar daripada forward bias. Hal ini disebabkan karena arus positif bertemu dengan kaki katoda dioda zener. Pada amperemeter, terlihat bahwa ada arus yang mengalir dari dioda menuju ground bernilai lebih besar darpada arus diforward bias.

C. CLIPPER

Clipper Positif

Pada rangkaian, sumber tegangan ac diberikan sebesar 7,5v dengan frekuensi 1 kHz menuju resistor sebesar 10k ohm. Arus akan dilanjutkan mengalir pada dioda dengan memasuki kaki anoda dioda. Rangkaian ini merupakan jenis clipper positif, yaitu rangkaian pemotongan sinyal input positif. Hal ini bisa dilihat pada osiloskop, dimana sinyal output yang terbaca hanyalah sisi negatif dari sinyal input.

Clipper Negatif

Pada rangkaian, sumber tegangan ac diberikan sebesar 7,5v dengan frekuensi 1 kHz menuju resistor sebesar 10k ohm. Arus akan dilanjutkan mengalir pada dioda dengan memasuki kaki katoda dioda. Rangkaian ini merupakan jenis clipper negatif, yaitu rangkaian pemotongan sinyal input negatif. Hal ini bisa dilihat pada osiloskop, dimana sinyal output yang terbaca hanyalah sisi positif dari sinyal input.

3. Video Simulasi [Kembali]