Tugas Pendahuluan Modul 1
1. Apa yang dimaksud dengan dioda, beserta simbol dari dioda?
Jawab :
Dioda merupakan komponen elektronika yang mempunyai dua elektroda (terminal), dapat berfungsi sebagai penyearah arus listrik. Dua kutub elektrodanya, yaitu anoda (+) dan katoda (-) yang berfungsi sebagai penyetabil tegangan dalam sirkuit elektronik, serta sebagai penghambat arus listrik. Dalam perannya sebagai penghambat, dioda memungkinkan aliran arus listrik hanya dari anoda ke katoda, sementara menghambat arus sebaliknya. Selain itu, dioda juga berperan sebagai penyearah arus, yang artinya ia mampu mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Dioda terbuat dari berbagai jenis bahan semikonduktor seperti silikon dan germanium.
simbol dioda
2. Jelaskan prinsip kerja dan kurva karakteristik dari dioda!
Jawab :
a. Prinsip kerja dioda
Prinsip kerja dari dioda bermula dari adanya dua arus listrik yang bermuatan negatif dan positif. Dari dua arus ini bergerak, dioda harus mampu mengubahnya menjadi satu arah saja dengan teknik bias. Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu :
1). Kondisi tanpa tegangan (unbiased)
Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.
2). Diberikan tegangan positif (forward biased)
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.
3). Tegangan negatif (reverse biased).
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.
b. Kurva karakteristik dioda
Kurva karakteristik dioda adalah representasi grafis dari hubungan antara tegangan yang diterapkan pada dioda dan arus yang mengalir melalui dioda tersebut. Dioda aktif apabila , untuk 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.
3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan dioda zener?
jawab :
Dioda Zener (Zener Diode) adalah Komponen Elektronika yang terbuat dari Semikonduktor dan merupakan jenis Dioda yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi di rangkaian Reverse Bias (Bias Balik). Pada saat dipasangkan pada Rangkaian Forward Bias (Bias Maju), dioda Zener akan memiliki karakteristik dan fungsi sebagaimana Dioda Normal pada umumnya.
4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan clipper?
Jawab :
Clipper adalah suatu rangkaian yang menggunakan dioda untuk memotong atau menghilangkan sebagian sinyal masukan yang berada di bawah atau di atas tingkat tertentu tanpa menyebabkan distorsi pada sinyal yang tersisa. Fungsinya adalah untuk menghasilkan keluaran yang terpotong atau terclipping pada level tegangan yang telah ditentukan. Rangkaian clipper sering digunakan dalam pengolahan sinyal untuk menghilangkan noise atau sinyal yang tidak diinginkan dari sinyal masukan.
5. Jelaskan prinsip kerja clipper!
Jawab :
Prinsip kerja clipper didasarkan pada penggunaan dioda, sebuah komponen semikonduktor yang memungkinkan arus listrik mengalir hanya dalam satu arah. Pada dasarnya, clipper menggunakan tegangan referensi untuk menentukan batas atas atau bawah di mana sinyal input akan dipotong. Ketika sinyal input melebihi nilai tegangan referensi, dioda dalam clipper akan menghantarkan arus, sehingga sinyal output akan memiliki amplitudo yang sama dengan tegangan referensi tersebut. Bagian sinyal input yang melewati batas ini akan dipotong sehingga hanya bagian yang berada dalam rentang referensi yang akan dikeluarkan sebagai sinyal output.
Prinsip kerja clipper juga dapat dijelaskan dengan menggunakan dua jenis clipper utama: positive clipper (clipper positif) dan negative clipper (clipper negatif).
- 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.
- 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.
a. Dioda
- Rangkaian 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
- Rangkaian 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 Dioda Zener
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 0,02.
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.
a. Diode
- Forward Bias
- Reverse Bias
b. Diode Zener
- Forward Bias
- Reverse Bias
c. Clipper
- Cliper Positif
- Clipper Negatif
Download File HTML (download)
Download rangkaian dioda - forward bias (download)
Download rangkaian dioda - reverse bias (download)
Download rangkaian dioda zener - forward bias (download)
Download rangkaian dioda zener - reverse bias (download)
Download rangkaian clipper - positif (download)
Download rangkaian clipper - negatif (download)
Download video rangkaian dioda - forward bias (download)
Download video rangkaian dioda - reverse bias (download)
Download video rangkaian dioda zener - forward bias (download)
Download video rangkaian dioda zener - reverse bias (download)
Download video rangkaian clipper - positif (download)
Download video rangkaian clipper - negatif (download)
Download data sheet dioda (download)
Download data sheet resistor (download)
Komentar
Posting Komentar