Laporan Elektro- Dioda Zener s5l3y
This document was ed by and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this report form. Report 2z6p3t
Overview 5o1f4z
& View Laporan Elektro- Dioda Zener as PDF for free.
More details 6z3438
- Words: 3,797
- Pages: 23
LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA KARAKTERISTIK ARUS TEGANGAN DIODA ZENER
Disusun Oleh :
1. 2. 3. 4. 5.
Anik Masruroh Alif Risky K Nur Adhimah Endang Lutvia N Ita wulandari
(12030654006) (12030654010) (12030654011 (12030654028) (12030654052)
PENDIDIKAN IPA 2012 A
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PRODI PENDIDIKAN IPA 2015
KARAKTERISTIK ARUS-TEGANGAN DIODA ZENER ABSTRAK Telah kami lakukan percobaan “Karakteristik Arus-Tegangan Dioda Zener” bertujuan untuk mendeskripsikan karakteristik arus dan tegangan dioda zener yang terpanjar maju (forward bias) dan terpanjar mundur (reverse bias) serta menggambar kurva hubungan V-I pada diode zener yang terpanjar maju dan terpanjar mundur. Metode percobaan yang kami gunakan adalah dengan merangkai dioda zener, hambatan, dan catu daya sesuai dengan rangkaian dioda zener terpanjar maju, menyalakan catu daya dengan besar tegangan 3V, mengukur arus yang ada pada rangkaian dan tegangan pada dioda zener, mengulangi langkah-langkah di atas untuk input yang berbeda dengan mengubah nilai resistansi potensiometer, serta mengulangi langkah-langkah di atas pada rangkaian dioda zener terpanjar mundur. Berdasarkan percobaan dioda zener terpanjar maju besarnya tegangan hampir sama meskipun resistansi berbeda yaitu sebesar 0,79 volt. Sedangkan nilai arus pada dioda zener terpanjar maju besarnya bergantung pada nilai resistansi yang digunakan. Nilai arus terkecil sebesar 0,55 mA pada resistansi sebesar 4,720 KΩ 5 %, yang merupakan resistansi terbesar. Dan nilai arus terbesar sebesar 2,35 mA pada resistansi sebesar 0,859 KΩ 5 %, yang merupakan resistansi terkecil. Sedangkan pada dioda zener terpanjar mundur nilai tegangan besarnya selalu sama meskipun besarnya resistansi berubah yaitu sebesar 3,2 volt. Sedangkan besarnya arus juga selalu sama yaitu sebesar 2 µA. Hal tersebut dapat disebabkan karena dioda mendapatkan tegangan yang melampaui batas sehingga mengalami "tegangan tembus"(breakdown voltage, serta ketelitian mulitimeter analog yang digunakan kurang teliti, sedangkan nilai arus yang terukur sangat kecil ( dalam satuan µA) sehingga arus yang terukur dengan multitester sama serta kurang telitinya pengamat dalam mengukur arus dengan menggunakan multitester. Berdasarkan kesimpulan dari percobaan yang telah kami lakukan maka hipotesis kami dapat diterima.
Kata kunci : Dioda zener, forward bias, reverse bias.
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak pernah terlepas dari alatalat elektronika, dan hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah dan sumber tegangan konstant. Salah satunya yaitu dioda yang merupakan sebuah komponen yang dapat menyalurkan listrik kesatu arah. Dan ioda zener adalah salah satu dioda yang memiliki sisi eksklusif pada daerah breakdown, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai stabilizer atau pembatas tegtangan. Dioda zener biasanya dipakai untuk menghasilkan sumber tegangan konstant dari sumber tegangan yang berubah-ubah, tetapi sering juga digunakan pada rangkaian-rangkaian pembatas. Sehingga dapat dipergunakan dalam rangkaian pembentuk gelombang. Sebuah diode zener juga digunakan sebagai regulator tegangan shunt, dan regulator tegangan sebagai sebuah kelas sirkuit yang memberikan sumber tegangan tetap dioda zener mempunyai tegangan lulut yang sangat tajam pada saat break down, artinya akan terjadi perubahan arus yang sangat besar, pada perubahan tegangan yang sangat kecil. Daya dan arus maksimum dioda zener yang diperhatikan agar dioda tidak rusak akibat perubahan arus yang besar. Oleh karena itu dilakukan percobaan Karakteristik Arus Tegangan Dioda Zener. B. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana karakteristik arus dan tegangan dioda zener yang terpanjar maju (forward bias) dan terpanjar mundur (reverse bias) ? 2. Bagaimana gambar kurva hubungan V-I pada diode zener yang terpanjar maju dan terpanjar mundur ?
C. Tujuan Berdasarkan rumusan masalah diatas adapun tujuannya yaitu : 1. Untuk mendeskripsikan karakteristik arus dan tegangan dioda zener yang terpanjar maju (forward bias) dan terpanjar mundur (reverse bias) 2. Menggambar kurva hubungan V-I pada diode zener yang terpanjar maju dan terpanjar mundur
BAB II DASAR TEORI A. Pengertian Dioda Zener Dioda Zener adalah
diode
yang
memiliki
karakteristik
menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan tembus" (breakdown voltage) atau "tegangan Zener". Ini berlainan dari diode biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah. Dioda yang biasa tidak akan mengalirkan arus listrik untuk mengalir secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di bawah tegangan rusaknya. Jika melampaui batas tegangan operasional, diode biasa akan menjadi rusak karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas. Namun proses ini adalah reversibel jika dilakukan dalam batas kemampuan. Dalam kasus pencatuan-maju (sesuai dengan arah gambar panah), diode ini akan memberikan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0.6 Volt yang biasa untuk diode silikon. Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis diode yang dipakai. Sebuah diode Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan diode biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tegangan tembus yang jauh dikurangi, disebut tegangan Zener. Sebuah diode Zener memiliki p-n junction yang memiliki doping berat, yang memungkinkan elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi material tipe-p ke dalam pita konduksi material tipe-n. Sebuah diode Zener yang dicatu-balik akan menunjukan perilaku tegangan tembus yang terkontrol dan akan melewatkan arus listrik untuk menjaga tegangan jatuh supaya tetap pada tegangan Zener. Sebagai contoh, sebuah diode Zener 3.2 Volt akan menunjukan tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika diberi catu-balik. Namun, karena arusnya terbatasi, sehingga diode Zener biasanya digunakan untuk membangkitkan tegangan referensi, untuk menstabilisasi tegangan aplikasi-aplikasi arus kecil, untuk melewatkan arus besar diperlukan rangkaian pendukung IC atau beberapa transistor sebagai output.
Tegangan tembusnya dapat dikontrol secara tepat dalam proses doping. Toleransi dalam 0.05% bisa dicapai walaupun toleransi yang paling biasa adalah 5% dan 10%. Dioda zener sebagai diode semikonduktor yang berkerja pada daerah dadal (break down) mempunyai tegangan dadal mulai dari 2 V hingga puluhan volt. Kemampuan daya terdisipasi juga bermacam-macam, ada yang berkisar 100 mW, 200 mW, 400 mW, dan lebih besar lagi. Semua diode di pasaran dijual dengan tanda tulisan atau kode voltase operasinya ditulis dipermukaan kristal diode , biasanya dijual dinamakan diode Zener.
A
K
(a) Simbol (a) Dioda Zener; (b) Dioda Zener: (c) Karakteristik Dioda Zener (b)
(c)
B. Karakteristik Dioda Zener Struktur dioda zener hampir sama dengan dioda pada umumnya, hanya konsentrasi doping saja yang berbeda. Kurva karakteristik dioda zener juga sama seperti dioda pada umumnya, namun pada daerah breakdown dimana pada saat bias mundur mencapai tegangan breakdown maka arus dioda naik dengan cepat seperti pada gambar karakteristik dioda zener dibawah. Daerah breakdown inilah yang menjadi referensi untuk penerapan dari dioda zener. Sedangkan pada dioda biasa daerah breakdown meru[pakan daerah kritis yang harus dihindari dan tidak diperbolehkan
pemberian
tegangan
mundur
breakdown, karena bisa merusak dioda biasa.
sampai
pada
daerah
Gambar 1. Kurva karakteristik Dioda Zener Sumber: http://elektronika-dasar.web.id/wpcontent/s/2012/03/Kurva-Karakteristik-Dioda-Zener.jpg Titik breakdown dari suatu dioda zener dapat dikontrol dengan memvariasi konsentrasi doping. Konsentrasi doping yang tinggi, akan meningkatkan jumlah pengotoran sehingga tegangan zenernya (Vz) akan kecil. Demikian juga sebaliknya, dengan konsentrasi doping yang rendah diperoleh Vz yang tinggi. Pada umumnya dioda zener dipasaran tersedia mulai dari Vz 1,8 V sampai 200 V, dengan kemampuan daya dari ¼ hingga 50 W. Penerapan dioda zener yang paling penting adalah sebagai regulator atau stabilizer tegangan (voltage regulator). Rangkaian dasar stabilizer tegangan menggunakan dioda zener dapat dilihat pada gambar dibawah. Agar rangkaian ini dapat berfungsi dengan baik sebagai stabilizer tegangan, maka dioda zener harus bekerja pada daerah breakdown. Yaitu dengan memberikan tegangan sumber (Vi) harus lebih besar dari tegangan dioda zener (Vz). Rangkaian Dasar Stabilizer
Gambar 2. Rangkaian dasar stabilizer Sumber: http://elektronika-dasar.web.id/wpcontent/s/2012/03/Rangkaian-Dasar-Stabilizer-Tegangan.jpg Pada dioda zener terdapat nilai Izm (Arus zener maksimum) yang telah ditentukan ooleh pabrik dan arus zener tidak boleh melebihi Izm tersebut, karena akan mengakibatkan kerusakan pada dioda zener. RS adalah hambatan yang berfungsi sebagai pembatas arus untuk rangkaian stabilizer tegangan. Apabila tegangan Vi lebih tinggi dari Vz dan RL lebih besar dari RL minimum maka fungsi dari stabilizer tegangan pada dioda zener dapat bekerja, oleh karena itu RL harus lebih besar dari RLmin. RLmin dapat ditentukan pada saat VL = Vz sebagai berikut:
Nilai RLmin ini akan menjamin dioda zener bekerja secara konsisten. Bila zener sudah bekerja, berarti VL = Vz = konstan, dan dengan menganggap Vi tetap maka turun tegangan pada RS (VR) juga tetap, yaitu:
Sehingga arus yang mengalir pada RS dapat diketahui dengan:
Dan arus yang mengalir pada dioda zener dapat ditentukan dengan :
Arus pada dioda zener (Iz) tidak boleh melebihi nilai Izm yang telah ditentukan pabrik, untuk membatasi arus zener ini dapat mengatur nilai RS dengan rumusan diatas. C. Pemakaian
Dioda Zener digunakan secara luas dalam sirkuit elektronik. Fungsi utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan. Pada saat disambungkan secara parallel dengan sebuah sumber tegangan yang berubah-ubah yang dipasang sehingga mencatu-balik, sebuah diode Zener akan bertingkah seperti sebuah kortsleting (hubungan singkat) saat tegangan mencapai tegangan tembus diode tersebut. Hasilnya, tegangan akan dibatasi sampai ke sebuah angka yang telah ditetapkan sebelumnya. Sebuah diode Zener juga digunakan seperti ini sebagai regulator tegangan shunt (shunt berarti sambungan parallel, dan regulator tegangan sebagai sebuah kelas sirkuit yang memberikan sumber tegangan tetap. D. Prinsip Kerja Dioda Zener Bila kita menghubungkan sebuah dioda seri dengan sebuah sumber tegangan DC sehingga dioda mengalami bias maju (forward bias), tegangan dioda akan cenderung konstan walaupun tegangan power supplynya dinaikkan terus.
Gambar 3. Rangkaian Dioda Zenner Sumber : http://teknikelektronika.com/wpBias Balik (Reverse Bias), Rangkaian tersebut merupakan cara umum content/s/2014/09/Mengukur-Dioda-Zener.jpg
Dalam Rangkaian diatas, Dioda Zener dipasang dengan prinsip
dalam pemasangan Dioda Zener. Dalam Rangkaian tersebut, tegangan Input (masuk) yang diberikan adalah 12 V tetapi Multimeter menunjukan tegangan yang melewati Dioda Zener adalah 2,8 V. Ini artinya tegangan akan turun saat melewati Dioda Zener yang dipasang secara Bias Balik (Reverse Bias). Sedangkan fungsi Resistor dalam Rangkaian tersebut adalah untuk pembatas arus listrik.
BAB III METODE PENELITIAN A. Alat dan Bahan 1. Dioda Zener 2. Hambatan 3. Catu daya 4. Multimeter 5. Potensiometer 6. Kabel Penghubung B. Rancangan Percobaan
1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah
Gambar 3.1. Rancangan percobaan Forward Bias
Gambar 3.2. Rancangan percobaan Reverse Bias
C. Variabel dan Definisi Operasional Variabel kontrol : dioda zener, multimeter, hambatan Definisi Operasional : dioda zener adalah dioda yang memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas. Multimeter adalah alat yang mampu mengukur arus dan tegangan. Hambatan yang tertera pada gelang-gelang pada resistor Variabel manipulasi : nilai resistansi potensiometer Definisi Operasional : nilai resistansi adalah nilai resistansi yang dihitung berdasarkan warna gelang Variabel respon : nilai arus dan tegangan Definisi Operasional : nilai arus yang terdapat pada rangkaian nilai tegangan yang terdapat pada dioda zener D. Langkah Kerja Forward Bias 1. Merangkai dioda zener, hambatan, dan catu daya sesuai dengan diagram berikut:
2. 3. 4. 5.
Menyalakan catu daya dengan besar tegangan 3V Mengukur arus yang ada pada rangkaian dan tegangan pada dioda zener Menuliskan data hasil pengukuran pada tabel pengamatan Mengulangi langkah-langkah di atas untuk input yang berbeda dengan mengubah nilai resistansi potensiometer.
Reverse Bias 1. Merangkai dioda zener, hambatan, dan catu daya sesuai dengan diagram berikut:
2. Menyalakan catu daya dengan besar tegangan 3V 3. Mengukur arus yang ada pada rangkaian dan tegangan pada dioda zener 4. Menuliskan data hasil pengukuran pada tabel pengamatan Mengulangi langkah-langkah di atas untuk input yang berbeda dengan mengubah nilai resistansi potensiometer.
BAB IV DATA DAN ANALISIS A. Data Dari percobaan “Karakteristik arus tegangan dioda zener” yang telah dilakukan diperoleh data sebagai berikut: Tabel 1. Forward Bias No 1 2 3 4 5
Input (Volt) 3 3 3 3 3 Tabel 2. Reverse Bias
If (mA) 1,35 1,45 0,55 1,80 2,35
Vz (Volt) 0,80 0,80 0,75 0,80 0,80
Rtotal (KΩ) 5 % 1,640 1,500 4,720 1,150 0,859
No 1 2 3 4 5
Input (Volt) 3 3 3 3 3
If (µA) 2 2 2 2 2
Vz (Volt) 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2
Rtotal (KΩ) 5 % 1,640 1,500 4,720 1,150 0,859
B. Analisis Percobaan kali ini dilakukan untuk mendeskripsikan Karakteristik Arus-Tegangan Dioda Zener. Percobaan dilakukan dengan menggunakan rangkaian dioda zener yang terbias maju (forward bias) dan terbias mundur (reverse bias). Percobaan dilakukan dengan memanipulasi resisitansi rangkaian sebanyak 5 kali, yaitu sebesar 1,640 KΩ 5 % ; 1,500 KΩ 5 % ; 4,720 KΩ 5 % ; 1,150 KΩ 5 % ; dan 0,859 KΩ 5 %. Dan variabel yang dikontrol adalah tegangan input sebesar 3 V. Percobaan dioda yang terbias maju (forward bias), pada percobaan pertama dengan nilai resistansi sebesar 1,640 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 1,35 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,80 Volt. Pada percobaan kedua dengan nilai resistansi sebesar 1,500 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 1,45 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,80 Volt. Pada percobaan ketiga dengan nilai resistansi sebesar 4,720 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 0,55 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,75 Volt. Pada percobaan keempat dengan nilai resistansi sebesar 1,150 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 1,35 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,80 Volt. Pada percobaan kelima dengan nilai resistansi sebesar 0,859 KΩ 5 %. didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 1,35 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,80 Volt. Berdasarkan hasil percobaan dioda zener terbias maju (forward bias) dengan memanipulasi resistansi rangkaian didapatkan rata-rata arus rangkaianan (If) sebesar 1,50 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,79 Volt. Percobaan dioda yang terbias mundur (reverse bias), pada percobaan pertama dengan nilai resistansi sebesar 1,640 KΩ 5 %
didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 2 µA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 3,2 Volt. Pada percobaan kedua dengan nilai resistansi sebesar 1,500 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 2 µA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 3,2 Volt. Pada percobaan ketiga dengan nilai resistansi sebesar 4,720 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 2 µA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 3,2 Volt. Pada percobaan keempat dengan nilai resistansi sebesar 1,150 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 2 µA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 3,2 Volt. Pada percobaan kelima dengan nilai resistansi sebesar 0,859 KΩ 5 %. didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 2 µA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 3,2 Volt. Berdasarkan hasil percobaan dioda zener terbias mundur (reverse bias) dengan memanipulasi resistansi rangkaian didapatkan rata-rata arus rangkaianan (If) sebesar 2 mA dan tegangan pada dioda zener (V z) sebesar 3,2 Volt. Berdasarkan data yang diperoleh dapat dibuat grafik hubungan antara arus dan tegangan pada dioda zener forward bias sebagai berikut:
Grafik Hubungan Arus-Tegangan Dioda Zener terbias Maju (Forward Bias) 2.5 2 1.5 I (mA)
1 0.5 0 0.74
0.75
0.76
0.77
0.78
0.79
0.8
0.81
V (Volt)
Gambar 4.1 grafik hubungan V dan I pada forward bias
Berdasarkan grafik di atas pada dioda zener yang terbias maju besarnya arus mengalami kenaikan. Arus terkecil sebesar 0,55 mA dengan tegangan dioda sebesar 0,75 Volt. Pada tegangan 0,08 Volt arus mengalami kenaikan. Berdasarkan data yang diperoleh dapat dibuat grafik hubungan antara arus dan tegangan pada dioda zener reverse bias sebagai berikut:
Grafik Hubungan Arus-Tegangan Dioda Zener Terbias Mundur (Reverse Bias) 2.5 2 1.5 I (µA)
1 0.5 0 3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
V (Volt)
Gambar 4.1 grafik hubungan V dan I pada reverse bias
Berdasarkan grafik di atas diketahui bahwa tegangan dioda zener sebesar 3,2 Volt dan arus dalam rangkaian sebesar 2µA. Pada percobaan pertama untuk rangkain dioda zener terpanjar maju kami mengukur besarnya tegangan pada osiloskop kami mendapatkan data bahwa pada arus sebesar 1,35 mA besarnya tegangan yang terukur pada osiloskop sebesar 10,0 volt dan jarak antar lembah pada gelombang yang terbentuk sebesar 3,0. Pada arus sebesar 1,45 mA, tegangan yang terukur pada osiloskop sebesar 10,0 volt dan jarak antar lembah pada gelombang yang terbentuk sebesar 2,5. Pada arus sebesar 0,55 mA, tegangan yang terukur pada osiloskop sebesar 10,0 volt dan jarak antar lembah pada gelombang yang terbentuk sebesar 2,5. Pada arus sebesar 1,80 mA, tegangan yang terukur pada osiloskop sebesar 10,0 volt dan jarak antar lembah pada gelombang yang terbentuk sebesar 2,5. Pada arus sebesar 2,35 mA, tegangan yang terukur pada osiloskop sebesar 10,0 volt dan jarak antar lembah pada gelombang yang terbentuk sebesar 2,5.
Pada percobaan kedua untuk rangkaian dioda zener terpanjar mundur kami mengukur besarnya tegangan pada osiloskop dan kami memperoleh data bahwa pada arus sebesar 2µA besarnya tegangan yang terukur pada osiloskop sebesar 10,0 volt dan jarak antar lembah pada gelombang yang terbentuk sebesar 2,5. Dan besarnya tegangan pada tiaptiap pengulangan adalah sama besar. C. Pembahasan Dari hasil percobaan dengan judul “ Karakteristik Arus-Tegangan Dioda
Zener”
yang
telah
dilakukan
yang
bertujuan
untuk
mendeskripasikan arus-trgangan dioda zener yang terbias maju (forward bias) dan terbias mundur (reverse bias). Percobaan ini delakukan dengan memanipulasi resistansi rang kaian sebanyak 5 kali yaitu sebesar 1,640 KΩ 5 % ; 1,500 KΩ 5 % ; 4,720 KΩ 5 % ; 1,150 KΩ 5 % ; dan 0,859 KΩ 5 %. Dengan menggunakan tegangan input sebesar 3 Volt. Pada percobaan pertama dioda zener dirangkai dalam keadaan terbias maju (forward bias) kemudian diukur arus dalam rangkaian dan tegangan pada dioda zener. Dari hasil pengukuran didapatkan nilai arus dalam rangkaian sebesar 1,35 mA; 1,45 mA; 0,55 mA; 1,80 mA; dan 2,35 mA. Sedangkan nilai tegangan pada dioda zener sebesar 0,80 Volt; 0,80 Volt; 0,75 Volt; 0,80 Volt; dan 0,80 Volt. Nilai arus terkecil sebesar 0,55 mA pada resistansi sebesar 4,720 KΩ 5 %, yang merupakan resistansi terbesar. Dan nilai arus terbesar sebesar 2,35 mA pada resistansi sebesar 0,859 KΩ 5 %, yang merupakan resistansi terkecil. Ini menunjukkan bahwa semakin kecil resistansi rangkaian maka arus pada rangkaian semakin besar. Namun nilai tegangan dioda zener hampir sama karena derangkai secara seri. Pada percobaan ini didapatkan rata-rata arus dalam rangkaianan (If) sebesar 1,50 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,79 Volt. Pada percobaan kedua dioda zener dirangkai dalam keadaan terbias mundur (reverse bias) kemudian diukur arus dalam rangkaian dan tegangan pada dioda zener. Dari hasil pengukuran didapatkan nilai arus dalam rangkaian yang sama yaitu sebesar 2 µA pada nilai resistansi yang berbeda-neda. Resistansi yang digunakan sebesar 1,640 KΩ 5 % ; 1,500 KΩ 5 % ; 4,720 KΩ 5 % ; 1,150 KΩ 5 % ; dan 0,859 KΩ 5 %. Nilai
tegangan pada dioda zener juga sama yaitu sebesar 3,2 Volt pada resistansi yang berbeda-beda. Menurut teori semakin besar resistansi dalam rangkaian maka arusnya semakin kecil. Namun arus yang kami dapatkan sama. Perbedaan ini disebabkan karena beberapa faktor yaitu kurang telitinya pengamat dalam mengukur arus dengan menggunakan multitester, dan multitester yang digunakan kurang tepat dimana tingkat ketelitiannnya kurang , karena menggunakan multitester analog sedangkan nilai arus yang terukur sangat kecil ( dalam satuan µA) sehingga arus yang terukur dengan multitester sama. Dari hasil percobaan diketahui bahwa karakteristik dioda zener yang terbias maju (forward bias) sama seperti karakteristik dioda biasa. Dioda zener akan mengalirkan arus setelah mencapai tegangan barier dioda zener yaitu sebesar 0,79 Volt. Ketika resistansi rangkaian berubah, arus juga kan berubah. Semakin kecil resistansi maka arus yang mengalir semakin besar. ketika resistansi diubah, arus juga berubah sedangkan tegangan dioda cenderung konstan. Sedangkan karakteristik dioda zener yang terbias mundur (reverse bias) berbeda dengan dioda biasa yang hanya mengalirkan arus ke satu arah (tidak bisa mengalirkan listrik dalam keadaan terbias mundur). Menurut teori diode zener memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan tembus" (breakdown voltage) atau "tegangan Zener". Dari percobaan dioda zener terbias maju (forward bias) didapatkan tegangan zener sebesar 0,79 Volt. Tegangan input yang diberikan pada rangkaian dioda zener terbias mundur (reverse bias) sebesar 3 Volt. Dan arus yang terukur dalam rangkaian sebesar 2 µA. Ini menunjukkan bahwa tegangan input lebih besar daripada tegangan zener sehingga dioda zener bisa mengalirkan arus sebesar 2 µA , dengan arah yang berlawan. Hal tersebut menunjukkan hasil percobaan sesuai dengan teori.
BAB V PENUTUP A. SIMPULAN Berdasarkan percobaan “Karakteristik Arus-Tegangan Dioda Zener” yang telah kami lakukan dapat disimpulkan bahwa karakteristik tegangan dan arus pada dioda zener forward bias maupun reverse bias adalah sebagai berikut: 1. Pada dioda zener yang terpanjar maju (forward bias) besarnya tegangan hampir sama meskipun resistansi berbeda. Rata-rata besarnya tegangan sebesar 0,79 volt. Sedangkan nilai arus pada dioda zener terpanjar maju besarnya bergantung pada nilai resistansi yang digunakan. Semakin besar resistansi maka nilai arusnya semakin kecil, dan sebaliknya. Nilai arus terkecil sebesar 0,55 mA pada resistansi sebesar 4,720 KΩ 5 %, yang merupakan resistansi terbesar. Dan nilai arus terbesar sebesar 2,35 mA pada resistansi sebesar 0,859 KΩ 5 %, yang merupakan resistansi terkecil. 2. Pada dioda zener yang terpanjar mundur (reverse bias) nilai tegangan besarnya selalu sama meskipun besarnya resistansi berubah yaitu sebesar 3,2 volt. Sedangkan besarnya arus juga selalu sama yaitu sebesar 2 µA. Hal tersebut dapat disebabkan karena dioda mendapatkan tegangan yang melampaui batas sehingga terjadi "tegangan tembus" (breakdown voltage), selain itu ketelitian mulitimeter analog yang digunakan kurang teliti, sedangkan nilai arus yang terukur sangat kecil ( dalam satuan µA) sehingga arus yang terukur dengan multitester sama serta kurang telitinya pengamat dalam mengukur arus dengan menggunakan multitester Berdasarkan kesimpulan dari percobaan yang telah kami lakukan maka hipotesis kami dapat diterima yakni Tegangan pada dioda zener yang terpanjar maju (forward bias) dan terpanjar mundur (reverse bias) besarnya sama meskipun potensiometer diubah-ubah. Sedangkan arus pada rangkaian harus diberi resistor agar besarnya tidak berlebihan.
B. SARAN Dalam melakukan percobaan karakteristik dioda zener sebaiknya praktikan harus memahami cara menggunakan serta membaca skala pada alat seperti multimeter dan oscilocope terlebih dahulu agar data hasil praktikum menjadi lebih valid.
Daftar Pustaka Akbar Harlimah, Akhmad. 2015. Pengertian Dioda Zener Fungsi Dioda Zener Prinsip
Kerja
Dioda
Zener
Diakses
melalui
http://sikil-
rayapen.blogspot.com/2015/03/pengertian-dioda-zener-fungsi-dioda.html pada minggu 26 April 2015 pukul 20.00 WIB Anonim .2012. Dioda Zener diakses melalui http://elektronika-dasar.web.id/teorielektronika/dioda-zener/ pada minggu 26 April 2015 pukul 20.00 WIB Malang, Yulianto. 2013. PERCOBAAN 7: KARAKTERISTIK DIODA ZENER diakses melalui http://warung-elektronika. blogspot. com/ 2013/ 05/ percobaan-7-karakteristik-dioda-zener.html pada minggu 26 April 2015 pukul 20.00 WIB Sutrisno, 1996. Elekronika Dasar: Teori & Penerapannya. Bandung: ITB Tim elektronika dasar.2015.Panduan Praktikum Untuk Prodi Pendidikan IPA. Surabaya:Unesa
LAMPIRAN a. Terpanjar Maju b. Pengulangan ke-1 5,4 x 1,5=¿ c. If = 10 0,81 d.
Vzener
q. Terpanjar Mundur r.
f.If = g.
u.
i. If =
k. l. If = m.
Pengulangan ke-4 7,2 x 2,5=¿ 1,8 10
2,35 p.
Vzener
3,2 x 2,5=3,2 v 10
y.
Pengulangan ke-3 0,4 x 50=2 µA If = 10
z.
Vzener
aa. =
=
=
ab.
Pengulangan ke-4 0,4 x 50=2 µA If = 10
ac.
Vzener
=
3,2 x 10=3,2 v 10
Pengulangan ke-5 9,4 x 2,5=¿ If = 10
o.
Vzener
3,2 x 10=3,2 v 10
3,2 x 2,5=3,2 10 n.
w.
x.
3,2 x 2,5=3,2 10
Vzener
v.
Pengulangan ke-2 0,4 x 50=2 µA If = 10
3,2 x 10=3,2 v 10
Pengulangan ke-3 2,2 x 2,5=¿ 0,55 10
j. Vzener =
=
=
3,2 x 2,5=3,2 10 h.
Vzener 3,2 x 10=3,2 v 10
Pengulangan ke-2 5,8 x 2,5=¿ 1,45 10 Vzener
t. =
3,2 x 2,5=3,2 10 e.
s.
Pengulangan ke-1 0,4 x 50=2 µA If = 10
ad.
=
ae.
Pengulangan ke-5 0,4 x 50=2 µA If = 10
af.
Vzener
3,2 x 10=3,2 v 10
=
ag. ah. Hambatan total 1. 2. 3. 4. 5. ai.
1,64 kΩ 5% 1,50 kΩ 5% 4,72 kΩ 5% 1,15 kΩ 5% 859 Ω 5%
Disusun Oleh :
1. 2. 3. 4. 5.
Anik Masruroh Alif Risky K Nur Adhimah Endang Lutvia N Ita wulandari
(12030654006) (12030654010) (12030654011 (12030654028) (12030654052)
PENDIDIKAN IPA 2012 A
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PRODI PENDIDIKAN IPA 2015
KARAKTERISTIK ARUS-TEGANGAN DIODA ZENER ABSTRAK Telah kami lakukan percobaan “Karakteristik Arus-Tegangan Dioda Zener” bertujuan untuk mendeskripsikan karakteristik arus dan tegangan dioda zener yang terpanjar maju (forward bias) dan terpanjar mundur (reverse bias) serta menggambar kurva hubungan V-I pada diode zener yang terpanjar maju dan terpanjar mundur. Metode percobaan yang kami gunakan adalah dengan merangkai dioda zener, hambatan, dan catu daya sesuai dengan rangkaian dioda zener terpanjar maju, menyalakan catu daya dengan besar tegangan 3V, mengukur arus yang ada pada rangkaian dan tegangan pada dioda zener, mengulangi langkah-langkah di atas untuk input yang berbeda dengan mengubah nilai resistansi potensiometer, serta mengulangi langkah-langkah di atas pada rangkaian dioda zener terpanjar mundur. Berdasarkan percobaan dioda zener terpanjar maju besarnya tegangan hampir sama meskipun resistansi berbeda yaitu sebesar 0,79 volt. Sedangkan nilai arus pada dioda zener terpanjar maju besarnya bergantung pada nilai resistansi yang digunakan. Nilai arus terkecil sebesar 0,55 mA pada resistansi sebesar 4,720 KΩ 5 %, yang merupakan resistansi terbesar. Dan nilai arus terbesar sebesar 2,35 mA pada resistansi sebesar 0,859 KΩ 5 %, yang merupakan resistansi terkecil. Sedangkan pada dioda zener terpanjar mundur nilai tegangan besarnya selalu sama meskipun besarnya resistansi berubah yaitu sebesar 3,2 volt. Sedangkan besarnya arus juga selalu sama yaitu sebesar 2 µA. Hal tersebut dapat disebabkan karena dioda mendapatkan tegangan yang melampaui batas sehingga mengalami "tegangan tembus"(breakdown voltage, serta ketelitian mulitimeter analog yang digunakan kurang teliti, sedangkan nilai arus yang terukur sangat kecil ( dalam satuan µA) sehingga arus yang terukur dengan multitester sama serta kurang telitinya pengamat dalam mengukur arus dengan menggunakan multitester. Berdasarkan kesimpulan dari percobaan yang telah kami lakukan maka hipotesis kami dapat diterima.
Kata kunci : Dioda zener, forward bias, reverse bias.
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak pernah terlepas dari alatalat elektronika, dan hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah dan sumber tegangan konstant. Salah satunya yaitu dioda yang merupakan sebuah komponen yang dapat menyalurkan listrik kesatu arah. Dan ioda zener adalah salah satu dioda yang memiliki sisi eksklusif pada daerah breakdown, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai stabilizer atau pembatas tegtangan. Dioda zener biasanya dipakai untuk menghasilkan sumber tegangan konstant dari sumber tegangan yang berubah-ubah, tetapi sering juga digunakan pada rangkaian-rangkaian pembatas. Sehingga dapat dipergunakan dalam rangkaian pembentuk gelombang. Sebuah diode zener juga digunakan sebagai regulator tegangan shunt, dan regulator tegangan sebagai sebuah kelas sirkuit yang memberikan sumber tegangan tetap dioda zener mempunyai tegangan lulut yang sangat tajam pada saat break down, artinya akan terjadi perubahan arus yang sangat besar, pada perubahan tegangan yang sangat kecil. Daya dan arus maksimum dioda zener yang diperhatikan agar dioda tidak rusak akibat perubahan arus yang besar. Oleh karena itu dilakukan percobaan Karakteristik Arus Tegangan Dioda Zener. B. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana karakteristik arus dan tegangan dioda zener yang terpanjar maju (forward bias) dan terpanjar mundur (reverse bias) ? 2. Bagaimana gambar kurva hubungan V-I pada diode zener yang terpanjar maju dan terpanjar mundur ?
C. Tujuan Berdasarkan rumusan masalah diatas adapun tujuannya yaitu : 1. Untuk mendeskripsikan karakteristik arus dan tegangan dioda zener yang terpanjar maju (forward bias) dan terpanjar mundur (reverse bias) 2. Menggambar kurva hubungan V-I pada diode zener yang terpanjar maju dan terpanjar mundur
BAB II DASAR TEORI A. Pengertian Dioda Zener Dioda Zener adalah
diode
yang
memiliki
karakteristik
menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan tembus" (breakdown voltage) atau "tegangan Zener". Ini berlainan dari diode biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah. Dioda yang biasa tidak akan mengalirkan arus listrik untuk mengalir secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di bawah tegangan rusaknya. Jika melampaui batas tegangan operasional, diode biasa akan menjadi rusak karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas. Namun proses ini adalah reversibel jika dilakukan dalam batas kemampuan. Dalam kasus pencatuan-maju (sesuai dengan arah gambar panah), diode ini akan memberikan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0.6 Volt yang biasa untuk diode silikon. Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis diode yang dipakai. Sebuah diode Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan diode biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tegangan tembus yang jauh dikurangi, disebut tegangan Zener. Sebuah diode Zener memiliki p-n junction yang memiliki doping berat, yang memungkinkan elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi material tipe-p ke dalam pita konduksi material tipe-n. Sebuah diode Zener yang dicatu-balik akan menunjukan perilaku tegangan tembus yang terkontrol dan akan melewatkan arus listrik untuk menjaga tegangan jatuh supaya tetap pada tegangan Zener. Sebagai contoh, sebuah diode Zener 3.2 Volt akan menunjukan tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika diberi catu-balik. Namun, karena arusnya terbatasi, sehingga diode Zener biasanya digunakan untuk membangkitkan tegangan referensi, untuk menstabilisasi tegangan aplikasi-aplikasi arus kecil, untuk melewatkan arus besar diperlukan rangkaian pendukung IC atau beberapa transistor sebagai output.
Tegangan tembusnya dapat dikontrol secara tepat dalam proses doping. Toleransi dalam 0.05% bisa dicapai walaupun toleransi yang paling biasa adalah 5% dan 10%. Dioda zener sebagai diode semikonduktor yang berkerja pada daerah dadal (break down) mempunyai tegangan dadal mulai dari 2 V hingga puluhan volt. Kemampuan daya terdisipasi juga bermacam-macam, ada yang berkisar 100 mW, 200 mW, 400 mW, dan lebih besar lagi. Semua diode di pasaran dijual dengan tanda tulisan atau kode voltase operasinya ditulis dipermukaan kristal diode , biasanya dijual dinamakan diode Zener.
A
K
(a) Simbol (a) Dioda Zener; (b) Dioda Zener: (c) Karakteristik Dioda Zener (b)
(c)
B. Karakteristik Dioda Zener Struktur dioda zener hampir sama dengan dioda pada umumnya, hanya konsentrasi doping saja yang berbeda. Kurva karakteristik dioda zener juga sama seperti dioda pada umumnya, namun pada daerah breakdown dimana pada saat bias mundur mencapai tegangan breakdown maka arus dioda naik dengan cepat seperti pada gambar karakteristik dioda zener dibawah. Daerah breakdown inilah yang menjadi referensi untuk penerapan dari dioda zener. Sedangkan pada dioda biasa daerah breakdown meru[pakan daerah kritis yang harus dihindari dan tidak diperbolehkan
pemberian
tegangan
mundur
breakdown, karena bisa merusak dioda biasa.
sampai
pada
daerah
Gambar 1. Kurva karakteristik Dioda Zener Sumber: http://elektronika-dasar.web.id/wpcontent/s/2012/03/Kurva-Karakteristik-Dioda-Zener.jpg Titik breakdown dari suatu dioda zener dapat dikontrol dengan memvariasi konsentrasi doping. Konsentrasi doping yang tinggi, akan meningkatkan jumlah pengotoran sehingga tegangan zenernya (Vz) akan kecil. Demikian juga sebaliknya, dengan konsentrasi doping yang rendah diperoleh Vz yang tinggi. Pada umumnya dioda zener dipasaran tersedia mulai dari Vz 1,8 V sampai 200 V, dengan kemampuan daya dari ¼ hingga 50 W. Penerapan dioda zener yang paling penting adalah sebagai regulator atau stabilizer tegangan (voltage regulator). Rangkaian dasar stabilizer tegangan menggunakan dioda zener dapat dilihat pada gambar dibawah. Agar rangkaian ini dapat berfungsi dengan baik sebagai stabilizer tegangan, maka dioda zener harus bekerja pada daerah breakdown. Yaitu dengan memberikan tegangan sumber (Vi) harus lebih besar dari tegangan dioda zener (Vz). Rangkaian Dasar Stabilizer
Gambar 2. Rangkaian dasar stabilizer Sumber: http://elektronika-dasar.web.id/wpcontent/s/2012/03/Rangkaian-Dasar-Stabilizer-Tegangan.jpg Pada dioda zener terdapat nilai Izm (Arus zener maksimum) yang telah ditentukan ooleh pabrik dan arus zener tidak boleh melebihi Izm tersebut, karena akan mengakibatkan kerusakan pada dioda zener. RS adalah hambatan yang berfungsi sebagai pembatas arus untuk rangkaian stabilizer tegangan. Apabila tegangan Vi lebih tinggi dari Vz dan RL lebih besar dari RL minimum maka fungsi dari stabilizer tegangan pada dioda zener dapat bekerja, oleh karena itu RL harus lebih besar dari RLmin. RLmin dapat ditentukan pada saat VL = Vz sebagai berikut:
Nilai RLmin ini akan menjamin dioda zener bekerja secara konsisten. Bila zener sudah bekerja, berarti VL = Vz = konstan, dan dengan menganggap Vi tetap maka turun tegangan pada RS (VR) juga tetap, yaitu:
Sehingga arus yang mengalir pada RS dapat diketahui dengan:
Dan arus yang mengalir pada dioda zener dapat ditentukan dengan :
Arus pada dioda zener (Iz) tidak boleh melebihi nilai Izm yang telah ditentukan pabrik, untuk membatasi arus zener ini dapat mengatur nilai RS dengan rumusan diatas. C. Pemakaian
Dioda Zener digunakan secara luas dalam sirkuit elektronik. Fungsi utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan. Pada saat disambungkan secara parallel dengan sebuah sumber tegangan yang berubah-ubah yang dipasang sehingga mencatu-balik, sebuah diode Zener akan bertingkah seperti sebuah kortsleting (hubungan singkat) saat tegangan mencapai tegangan tembus diode tersebut. Hasilnya, tegangan akan dibatasi sampai ke sebuah angka yang telah ditetapkan sebelumnya. Sebuah diode Zener juga digunakan seperti ini sebagai regulator tegangan shunt (shunt berarti sambungan parallel, dan regulator tegangan sebagai sebuah kelas sirkuit yang memberikan sumber tegangan tetap. D. Prinsip Kerja Dioda Zener Bila kita menghubungkan sebuah dioda seri dengan sebuah sumber tegangan DC sehingga dioda mengalami bias maju (forward bias), tegangan dioda akan cenderung konstan walaupun tegangan power supplynya dinaikkan terus.
Gambar 3. Rangkaian Dioda Zenner Sumber : http://teknikelektronika.com/wpBias Balik (Reverse Bias), Rangkaian tersebut merupakan cara umum content/s/2014/09/Mengukur-Dioda-Zener.jpg
Dalam Rangkaian diatas, Dioda Zener dipasang dengan prinsip
dalam pemasangan Dioda Zener. Dalam Rangkaian tersebut, tegangan Input (masuk) yang diberikan adalah 12 V tetapi Multimeter menunjukan tegangan yang melewati Dioda Zener adalah 2,8 V. Ini artinya tegangan akan turun saat melewati Dioda Zener yang dipasang secara Bias Balik (Reverse Bias). Sedangkan fungsi Resistor dalam Rangkaian tersebut adalah untuk pembatas arus listrik.
BAB III METODE PENELITIAN A. Alat dan Bahan 1. Dioda Zener 2. Hambatan 3. Catu daya 4. Multimeter 5. Potensiometer 6. Kabel Penghubung B. Rancangan Percobaan
1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah
Gambar 3.1. Rancangan percobaan Forward Bias
Gambar 3.2. Rancangan percobaan Reverse Bias
C. Variabel dan Definisi Operasional Variabel kontrol : dioda zener, multimeter, hambatan Definisi Operasional : dioda zener adalah dioda yang memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas. Multimeter adalah alat yang mampu mengukur arus dan tegangan. Hambatan yang tertera pada gelang-gelang pada resistor Variabel manipulasi : nilai resistansi potensiometer Definisi Operasional : nilai resistansi adalah nilai resistansi yang dihitung berdasarkan warna gelang Variabel respon : nilai arus dan tegangan Definisi Operasional : nilai arus yang terdapat pada rangkaian nilai tegangan yang terdapat pada dioda zener D. Langkah Kerja Forward Bias 1. Merangkai dioda zener, hambatan, dan catu daya sesuai dengan diagram berikut:
2. 3. 4. 5.
Menyalakan catu daya dengan besar tegangan 3V Mengukur arus yang ada pada rangkaian dan tegangan pada dioda zener Menuliskan data hasil pengukuran pada tabel pengamatan Mengulangi langkah-langkah di atas untuk input yang berbeda dengan mengubah nilai resistansi potensiometer.
Reverse Bias 1. Merangkai dioda zener, hambatan, dan catu daya sesuai dengan diagram berikut:
2. Menyalakan catu daya dengan besar tegangan 3V 3. Mengukur arus yang ada pada rangkaian dan tegangan pada dioda zener 4. Menuliskan data hasil pengukuran pada tabel pengamatan Mengulangi langkah-langkah di atas untuk input yang berbeda dengan mengubah nilai resistansi potensiometer.
BAB IV DATA DAN ANALISIS A. Data Dari percobaan “Karakteristik arus tegangan dioda zener” yang telah dilakukan diperoleh data sebagai berikut: Tabel 1. Forward Bias No 1 2 3 4 5
Input (Volt) 3 3 3 3 3 Tabel 2. Reverse Bias
If (mA) 1,35 1,45 0,55 1,80 2,35
Vz (Volt) 0,80 0,80 0,75 0,80 0,80
Rtotal (KΩ) 5 % 1,640 1,500 4,720 1,150 0,859
No 1 2 3 4 5
Input (Volt) 3 3 3 3 3
If (µA) 2 2 2 2 2
Vz (Volt) 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2
Rtotal (KΩ) 5 % 1,640 1,500 4,720 1,150 0,859
B. Analisis Percobaan kali ini dilakukan untuk mendeskripsikan Karakteristik Arus-Tegangan Dioda Zener. Percobaan dilakukan dengan menggunakan rangkaian dioda zener yang terbias maju (forward bias) dan terbias mundur (reverse bias). Percobaan dilakukan dengan memanipulasi resisitansi rangkaian sebanyak 5 kali, yaitu sebesar 1,640 KΩ 5 % ; 1,500 KΩ 5 % ; 4,720 KΩ 5 % ; 1,150 KΩ 5 % ; dan 0,859 KΩ 5 %. Dan variabel yang dikontrol adalah tegangan input sebesar 3 V. Percobaan dioda yang terbias maju (forward bias), pada percobaan pertama dengan nilai resistansi sebesar 1,640 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 1,35 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,80 Volt. Pada percobaan kedua dengan nilai resistansi sebesar 1,500 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 1,45 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,80 Volt. Pada percobaan ketiga dengan nilai resistansi sebesar 4,720 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 0,55 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,75 Volt. Pada percobaan keempat dengan nilai resistansi sebesar 1,150 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 1,35 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,80 Volt. Pada percobaan kelima dengan nilai resistansi sebesar 0,859 KΩ 5 %. didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 1,35 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,80 Volt. Berdasarkan hasil percobaan dioda zener terbias maju (forward bias) dengan memanipulasi resistansi rangkaian didapatkan rata-rata arus rangkaianan (If) sebesar 1,50 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,79 Volt. Percobaan dioda yang terbias mundur (reverse bias), pada percobaan pertama dengan nilai resistansi sebesar 1,640 KΩ 5 %
didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 2 µA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 3,2 Volt. Pada percobaan kedua dengan nilai resistansi sebesar 1,500 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 2 µA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 3,2 Volt. Pada percobaan ketiga dengan nilai resistansi sebesar 4,720 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 2 µA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 3,2 Volt. Pada percobaan keempat dengan nilai resistansi sebesar 1,150 KΩ 5 % didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 2 µA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 3,2 Volt. Pada percobaan kelima dengan nilai resistansi sebesar 0,859 KΩ 5 %. didapatkan arus rangkaianan (If) sebesar 2 µA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 3,2 Volt. Berdasarkan hasil percobaan dioda zener terbias mundur (reverse bias) dengan memanipulasi resistansi rangkaian didapatkan rata-rata arus rangkaianan (If) sebesar 2 mA dan tegangan pada dioda zener (V z) sebesar 3,2 Volt. Berdasarkan data yang diperoleh dapat dibuat grafik hubungan antara arus dan tegangan pada dioda zener forward bias sebagai berikut:
Grafik Hubungan Arus-Tegangan Dioda Zener terbias Maju (Forward Bias) 2.5 2 1.5 I (mA)
1 0.5 0 0.74
0.75
0.76
0.77
0.78
0.79
0.8
0.81
V (Volt)
Gambar 4.1 grafik hubungan V dan I pada forward bias
Berdasarkan grafik di atas pada dioda zener yang terbias maju besarnya arus mengalami kenaikan. Arus terkecil sebesar 0,55 mA dengan tegangan dioda sebesar 0,75 Volt. Pada tegangan 0,08 Volt arus mengalami kenaikan. Berdasarkan data yang diperoleh dapat dibuat grafik hubungan antara arus dan tegangan pada dioda zener reverse bias sebagai berikut:
Grafik Hubungan Arus-Tegangan Dioda Zener Terbias Mundur (Reverse Bias) 2.5 2 1.5 I (µA)
1 0.5 0 3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
V (Volt)
Gambar 4.1 grafik hubungan V dan I pada reverse bias
Berdasarkan grafik di atas diketahui bahwa tegangan dioda zener sebesar 3,2 Volt dan arus dalam rangkaian sebesar 2µA. Pada percobaan pertama untuk rangkain dioda zener terpanjar maju kami mengukur besarnya tegangan pada osiloskop kami mendapatkan data bahwa pada arus sebesar 1,35 mA besarnya tegangan yang terukur pada osiloskop sebesar 10,0 volt dan jarak antar lembah pada gelombang yang terbentuk sebesar 3,0. Pada arus sebesar 1,45 mA, tegangan yang terukur pada osiloskop sebesar 10,0 volt dan jarak antar lembah pada gelombang yang terbentuk sebesar 2,5. Pada arus sebesar 0,55 mA, tegangan yang terukur pada osiloskop sebesar 10,0 volt dan jarak antar lembah pada gelombang yang terbentuk sebesar 2,5. Pada arus sebesar 1,80 mA, tegangan yang terukur pada osiloskop sebesar 10,0 volt dan jarak antar lembah pada gelombang yang terbentuk sebesar 2,5. Pada arus sebesar 2,35 mA, tegangan yang terukur pada osiloskop sebesar 10,0 volt dan jarak antar lembah pada gelombang yang terbentuk sebesar 2,5.
Pada percobaan kedua untuk rangkaian dioda zener terpanjar mundur kami mengukur besarnya tegangan pada osiloskop dan kami memperoleh data bahwa pada arus sebesar 2µA besarnya tegangan yang terukur pada osiloskop sebesar 10,0 volt dan jarak antar lembah pada gelombang yang terbentuk sebesar 2,5. Dan besarnya tegangan pada tiaptiap pengulangan adalah sama besar. C. Pembahasan Dari hasil percobaan dengan judul “ Karakteristik Arus-Tegangan Dioda
Zener”
yang
telah
dilakukan
yang
bertujuan
untuk
mendeskripasikan arus-trgangan dioda zener yang terbias maju (forward bias) dan terbias mundur (reverse bias). Percobaan ini delakukan dengan memanipulasi resistansi rang kaian sebanyak 5 kali yaitu sebesar 1,640 KΩ 5 % ; 1,500 KΩ 5 % ; 4,720 KΩ 5 % ; 1,150 KΩ 5 % ; dan 0,859 KΩ 5 %. Dengan menggunakan tegangan input sebesar 3 Volt. Pada percobaan pertama dioda zener dirangkai dalam keadaan terbias maju (forward bias) kemudian diukur arus dalam rangkaian dan tegangan pada dioda zener. Dari hasil pengukuran didapatkan nilai arus dalam rangkaian sebesar 1,35 mA; 1,45 mA; 0,55 mA; 1,80 mA; dan 2,35 mA. Sedangkan nilai tegangan pada dioda zener sebesar 0,80 Volt; 0,80 Volt; 0,75 Volt; 0,80 Volt; dan 0,80 Volt. Nilai arus terkecil sebesar 0,55 mA pada resistansi sebesar 4,720 KΩ 5 %, yang merupakan resistansi terbesar. Dan nilai arus terbesar sebesar 2,35 mA pada resistansi sebesar 0,859 KΩ 5 %, yang merupakan resistansi terkecil. Ini menunjukkan bahwa semakin kecil resistansi rangkaian maka arus pada rangkaian semakin besar. Namun nilai tegangan dioda zener hampir sama karena derangkai secara seri. Pada percobaan ini didapatkan rata-rata arus dalam rangkaianan (If) sebesar 1,50 mA dan tegangan pada dioda zener (Vz) sebesar 0,79 Volt. Pada percobaan kedua dioda zener dirangkai dalam keadaan terbias mundur (reverse bias) kemudian diukur arus dalam rangkaian dan tegangan pada dioda zener. Dari hasil pengukuran didapatkan nilai arus dalam rangkaian yang sama yaitu sebesar 2 µA pada nilai resistansi yang berbeda-neda. Resistansi yang digunakan sebesar 1,640 KΩ 5 % ; 1,500 KΩ 5 % ; 4,720 KΩ 5 % ; 1,150 KΩ 5 % ; dan 0,859 KΩ 5 %. Nilai
tegangan pada dioda zener juga sama yaitu sebesar 3,2 Volt pada resistansi yang berbeda-beda. Menurut teori semakin besar resistansi dalam rangkaian maka arusnya semakin kecil. Namun arus yang kami dapatkan sama. Perbedaan ini disebabkan karena beberapa faktor yaitu kurang telitinya pengamat dalam mengukur arus dengan menggunakan multitester, dan multitester yang digunakan kurang tepat dimana tingkat ketelitiannnya kurang , karena menggunakan multitester analog sedangkan nilai arus yang terukur sangat kecil ( dalam satuan µA) sehingga arus yang terukur dengan multitester sama. Dari hasil percobaan diketahui bahwa karakteristik dioda zener yang terbias maju (forward bias) sama seperti karakteristik dioda biasa. Dioda zener akan mengalirkan arus setelah mencapai tegangan barier dioda zener yaitu sebesar 0,79 Volt. Ketika resistansi rangkaian berubah, arus juga kan berubah. Semakin kecil resistansi maka arus yang mengalir semakin besar. ketika resistansi diubah, arus juga berubah sedangkan tegangan dioda cenderung konstan. Sedangkan karakteristik dioda zener yang terbias mundur (reverse bias) berbeda dengan dioda biasa yang hanya mengalirkan arus ke satu arah (tidak bisa mengalirkan listrik dalam keadaan terbias mundur). Menurut teori diode zener memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan tembus" (breakdown voltage) atau "tegangan Zener". Dari percobaan dioda zener terbias maju (forward bias) didapatkan tegangan zener sebesar 0,79 Volt. Tegangan input yang diberikan pada rangkaian dioda zener terbias mundur (reverse bias) sebesar 3 Volt. Dan arus yang terukur dalam rangkaian sebesar 2 µA. Ini menunjukkan bahwa tegangan input lebih besar daripada tegangan zener sehingga dioda zener bisa mengalirkan arus sebesar 2 µA , dengan arah yang berlawan. Hal tersebut menunjukkan hasil percobaan sesuai dengan teori.
BAB V PENUTUP A. SIMPULAN Berdasarkan percobaan “Karakteristik Arus-Tegangan Dioda Zener” yang telah kami lakukan dapat disimpulkan bahwa karakteristik tegangan dan arus pada dioda zener forward bias maupun reverse bias adalah sebagai berikut: 1. Pada dioda zener yang terpanjar maju (forward bias) besarnya tegangan hampir sama meskipun resistansi berbeda. Rata-rata besarnya tegangan sebesar 0,79 volt. Sedangkan nilai arus pada dioda zener terpanjar maju besarnya bergantung pada nilai resistansi yang digunakan. Semakin besar resistansi maka nilai arusnya semakin kecil, dan sebaliknya. Nilai arus terkecil sebesar 0,55 mA pada resistansi sebesar 4,720 KΩ 5 %, yang merupakan resistansi terbesar. Dan nilai arus terbesar sebesar 2,35 mA pada resistansi sebesar 0,859 KΩ 5 %, yang merupakan resistansi terkecil. 2. Pada dioda zener yang terpanjar mundur (reverse bias) nilai tegangan besarnya selalu sama meskipun besarnya resistansi berubah yaitu sebesar 3,2 volt. Sedangkan besarnya arus juga selalu sama yaitu sebesar 2 µA. Hal tersebut dapat disebabkan karena dioda mendapatkan tegangan yang melampaui batas sehingga terjadi "tegangan tembus" (breakdown voltage), selain itu ketelitian mulitimeter analog yang digunakan kurang teliti, sedangkan nilai arus yang terukur sangat kecil ( dalam satuan µA) sehingga arus yang terukur dengan multitester sama serta kurang telitinya pengamat dalam mengukur arus dengan menggunakan multitester Berdasarkan kesimpulan dari percobaan yang telah kami lakukan maka hipotesis kami dapat diterima yakni Tegangan pada dioda zener yang terpanjar maju (forward bias) dan terpanjar mundur (reverse bias) besarnya sama meskipun potensiometer diubah-ubah. Sedangkan arus pada rangkaian harus diberi resistor agar besarnya tidak berlebihan.
B. SARAN Dalam melakukan percobaan karakteristik dioda zener sebaiknya praktikan harus memahami cara menggunakan serta membaca skala pada alat seperti multimeter dan oscilocope terlebih dahulu agar data hasil praktikum menjadi lebih valid.
Daftar Pustaka Akbar Harlimah, Akhmad. 2015. Pengertian Dioda Zener Fungsi Dioda Zener Prinsip
Kerja
Dioda
Zener
Diakses
melalui
http://sikil-
rayapen.blogspot.com/2015/03/pengertian-dioda-zener-fungsi-dioda.html pada minggu 26 April 2015 pukul 20.00 WIB Anonim .2012. Dioda Zener diakses melalui http://elektronika-dasar.web.id/teorielektronika/dioda-zener/ pada minggu 26 April 2015 pukul 20.00 WIB Malang, Yulianto. 2013. PERCOBAAN 7: KARAKTERISTIK DIODA ZENER diakses melalui http://warung-elektronika. blogspot. com/ 2013/ 05/ percobaan-7-karakteristik-dioda-zener.html pada minggu 26 April 2015 pukul 20.00 WIB Sutrisno, 1996. Elekronika Dasar: Teori & Penerapannya. Bandung: ITB Tim elektronika dasar.2015.Panduan Praktikum Untuk Prodi Pendidikan IPA. Surabaya:Unesa
LAMPIRAN a. Terpanjar Maju b. Pengulangan ke-1 5,4 x 1,5=¿ c. If = 10 0,81 d.
Vzener
q. Terpanjar Mundur r.
f.If = g.
u.
i. If =
k. l. If = m.
Pengulangan ke-4 7,2 x 2,5=¿ 1,8 10
2,35 p.
Vzener
3,2 x 2,5=3,2 v 10
y.
Pengulangan ke-3 0,4 x 50=2 µA If = 10
z.
Vzener
aa. =
=
=
ab.
Pengulangan ke-4 0,4 x 50=2 µA If = 10
ac.
Vzener
=
3,2 x 10=3,2 v 10
Pengulangan ke-5 9,4 x 2,5=¿ If = 10
o.
Vzener
3,2 x 10=3,2 v 10
3,2 x 2,5=3,2 10 n.
w.
x.
3,2 x 2,5=3,2 10
Vzener
v.
Pengulangan ke-2 0,4 x 50=2 µA If = 10
3,2 x 10=3,2 v 10
Pengulangan ke-3 2,2 x 2,5=¿ 0,55 10
j. Vzener =
=
=
3,2 x 2,5=3,2 10 h.
Vzener 3,2 x 10=3,2 v 10
Pengulangan ke-2 5,8 x 2,5=¿ 1,45 10 Vzener
t. =
3,2 x 2,5=3,2 10 e.
s.
Pengulangan ke-1 0,4 x 50=2 µA If = 10
ad.
=
ae.
Pengulangan ke-5 0,4 x 50=2 µA If = 10
af.
Vzener
3,2 x 10=3,2 v 10
=
ag. ah. Hambatan total 1. 2. 3. 4. 5. ai.
1,64 kΩ 5% 1,50 kΩ 5% 4,72 kΩ 5% 1,15 kΩ 5% 859 Ω 5%
Related Documents c2h70
Laporan Elektro- Dioda Zener s5l3y
November 2019 54
Dioda Zener 4h22e
December 2019 44
Karakteristik Dioda Zener 4g234w
December 2021 0
Dioda Zener Sebagai Regulator Tegangan 4n5d35
November 2019 42
Laporan Mekatronika (dioda).docx 6o6669
November 2020 0