1. Tujuan [Kembali]
- Melengkapi tugas mata kuliah elektronika.
- Menjelaskan mengenai diode ideal.
- Memaparkan video sebagai penunjang pemahaman materi.
2. Alat dan Bahan [Kembali]
Alat :
1. Voltmeter DC
Voltmeter merupakan suatu alat yang dimanfaatkan untuk
mengukur tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Umumnya bentuk
penyusunan pararel berdasarkan pada tempat komponen listrik hendak diukur.
Dimana dalam setiap komponen ditemukan tiga buah lempengan tembaga di dalamnya.
Lempengan tersebut dipasangkan diatas Bakelit yang telah dirangkai dan menyatu
dalam tabung plastik atau kaca. Pada lempengan bagian luar dinamakan anode,
sementara itu lempengan tengah disebut katode.
Masing-masing ukuran tabung tersebut kurang lebih 15 cm x 10
cm. Dari segi desain pun voltmeter tidak jauh berbeda terhadap desain
amperemeter.Sama halnya dengan hambatan memiliki bentuk sama yakni multiplier,
seri, dan galvanometer. Faktanya, kinerja yang dihasilkan dari alat tersebut
lebih baik, serta senantiasa meningkat ketika sudah ditambahkan
multiplier.Tujuan penambahan multiplier didalam alat dimaksudkan untuk kinerja
dan kemampuannya menjadi berkali-kali lebih besar. Sementara dapat menciptakan
suatu gaya magnet ketika medan magnet dan kuat arus listrik saling
berinteraksi. Gaya magnet tersebut disinyalir untuk menggerakkan jarum. Dari
sini kapasitas arus pada jarum berdasarkan aliran arus listrik.
Bagian-bagian voltmeter :
- Batas ukur maksimum dan minimum,
- Set-up untuk mengatur fungsi,
- Jarum penunjuk,
- Terminal kutub positif dan kutub negatif.
- Skala tinggi dan Rendah dari tegangan listrik terukur.
2. Power Suplay
Power supply merupakan perangkat keras (hardware) yang dimana fungsi power supply ini adalah sebagai
pengatur daya dan pengalir listrik atau tegangan yang dibutuhkan oleh perangkat
hardware.
3. Baterai DC
Baterai (Battery) adalah sebuah
sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi
listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik. Setiap baterai
terdiri dariterminal positif (Katoda) dan terminal negatif (Anoda) serta
elektrolit yangberfungsi sebagai penghantar. Output arus listrik dari baterai
adalah arus searah atau disebut juga dengan arus DC (Direct Current).
4. Ground
Grounding adalah sistem di dalam tanah yang terpasang pada suatu instalasi listrik yang bekerja untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa kelebihan tegangan, pada umumnya mengalirkan arus sambaran petir ke dalam tanah.
Fungsi Grounding :
Sistem grounding pada peralatan kelistrikan dan elektronika adalah untuk memberikan perlindungan pada seluruh sistem. Untuk lebih jelasnya, berikut ini adalah beberapa fungsi dari grounding:
- Untuk keselamatan, grounding berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah saat terjadi kebocoran isolasi atau percikan api pada konsleting, misalnya kabel grounding yang terpasang pada badan/sasis alat elektronik seperti setrika listrik akan mencegah kita tersengat listrik saat rangkaian di dalam setrika bocor dan menempel ke badan setrika.
- Dalam instalasi penangkal petir, system grounding berfungsi sebagai penghantar arus listrik yang besar langsung ke bumi. meski sifatnya sama, namun pemasangan kabel grounding untuk instalasi rumah dan grounding untuk pernangkal petir pemasangannya harus terpisah.
- Sebagai proteksi peralatan elektronik atau instrumentasi sehingga dapat mencegah kerusakan akibat adanya bocor tegangan.
- Grounding di dunia eletronika berfungsi untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik oleh daya yang kurang baik, ataupun kualitas komponen yang tidak standar.
Bahan :
1. Dioda
Dioda merupakan salah satu komponen yang dibuat dari bahan
semikonduktor. Bahan untuk mempertemukan elemen P dan N akan menentukan
karakteristik dioda dan sifat-sifatnya. Saat ini bahan semikonduktor pembuat
dioda adalah semikonduktor silikon dan germanium.
Semikonduktor bahan silikon merupakan bahan yang paling banyak digunakan pada jenis dan tipe dioda karena silikon menawarkan beberapa kelebihan seperti kinerja yang tinggi dan biaya produksi yang lebih rendah. Biasanya tegangan jatuh dioda berbahan silikon berkisar 0,7 Volt.
Berikut beberapa fungsi pada penggunaan diode, antara lain:
- Sebagai alat sensor panas, contohnya pada amplifier.
- Sebagai rangkaian clamper yang dapat memberikan tambahan partikel DC untuk sinyal AC.
- Sebagai alat sensor cahaya, pada umumnya menggunakan diode photo.
- Menstabilkan tegangan yang ada pada voltage regulator.
- Sebagai indikator.
- Untuk suatu rangkaian VCO atau Voltage Controlled Oscilator, pada umumnya menggunakan diode varactor.
- Untuk alat dalam menggandakan tegangan.
- Untuk sekering (saklar) / pengaman.
- Untuk penyearah.
2. Resistor
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang selalu
digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena bisa berfungsi sebagai
pengatur atau untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian.
Dengan resistor, arus listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan.
Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan
karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan
dengan simbol Ω (Omega).
Beberapa jenis resistor yang diketahui, jenis resistor yang nilai resistansinya berubah bila terkena
cahaya namanya LDR (Light Dependent Resistor) dan resistor yang nilai
resistansinya akan bertambah besar bila terkena suhu panas yang namanya PTC
(Positive Thermal Coefficient) serta resistor yang nilai resistansinya akan
bertambah kecil bila terkena suhu panas yang namanya NTC (Negative Thermal
Coefficient).
3. LED
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah
komponen elektronika yang dapat memancarkan
cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan
keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang
dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang
dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak
oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote
Control perangkat elektronik lainnya.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping
sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam
semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada
semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan.
Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju
ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke
wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif
(P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon
dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
3. Dasar Teori [Kembali]
Dioda Ideal
Perangkat elektronik pertama yang diperkenalkan disebut
dioda. Ini adalah perangkat semikonduktor yang paling sederhana tetapi peran
yang sangat penting dalam sistem elektronik, memiliki karakteristik yang sangat
cocok dengan perangkat switch sederhana. Berguna dalam berbagai aplikasi, mulai
dari yang sederhana hingga yang sangat kompleks. Selain rincian konstruksi dan
karakteristiknya, data dan grafik sangat penting untuk ditemukan pada
spesifikasi untuk memastikan pemahaman tentang terminologi yang digunakan dan
untuk menunjukkan informasi yang biasanya tersedia dari produsen.
Istilah ideal Ini mengacu pada perangkat atau sistem apa pun
yang memiliki karakteristik ideal sempurna dalam segala hal. Ini memberikan
dasar untuk perbandingan, dan mengungkapkan di mana perbaikan masih dapat
dilakukan. Dioda yang ideal adalah perangkat dua terminal yang memiliki simbol
dan karakteristik.
Idealnya, dioda akan melakukan arus ke arah yang ditentukan
oleh panah dalam simbol dan bertindak seperti sirkuit terbuka untuk setiap
upaya. Intinya: Karakteristik dioda yang ideal adalah komponen yang dapat
melakukan arus hanya dalam satu arah.
Dalam deskripsi elemen yang harus diikuti, sangat penting
bahwa berbagai simbol huruf, polaritas tegangan, dan arah saat ini
didefinisikan. Jika polaritas tegangan terapan konsisten dengan yang
ditunjukkan pada gambar 1.1a :
Gambar 1.1 : (a) Simbol , (b) Karakteristik
bagian karakteristik yang akan dipertimbangkan dalam Arah, gambar 1.1b di sebelah kanan sumbu vertikal. Jika tegangan terbalik diterapkan, karakteristik di sebelah kiri bersangkutan. Jika arus melalui dioda memiliki arah yang ditunjukkan dalam gambar 1.1a, bagian dari karakteristik yang akan dipertimbangkan berada di atas sumbu horizontal, sementara pembalikan ke arah akan membutuhkan penggunaan karakteristik di bawah sumbu. Untuk sebagian besar karakteristik perangkat yang muncul dalam buku ini, sumbu ordinat (atau "y" akan menjadi sumbu saat ini, sementara sumbu absis (atau "x") akan menjadi sumbu tegangan. Salah satu parameter penting untuk dioda adalah resistensi pada titik atau wilayah operasi. Jika kita mempertimbangkan wilayah konduksi yang ditentukan oleh arah ID dan polaritas VD dalam Gambar 1.1a (kuadran kanan atas gambar 1.1b), kita akan menemukan bahwa nilai resistensi maju, RF, sebagaimana didefinisikan berdasarkan hukum Ohm adalah :
Dimana VF adalah tegangan maju di seluruh dioda dan IF
adalah arus maju melalui dioda. Dioda yang ideal, oleh karena itu merupakan korsleting
untuk wilayah konduksi.
Pertimbangkan wilayah potensi terapan negatif (kuadran
ketiga) dari gambar 1.1b,
Dimana VR adalah tegangan terbalik di seluruh dioda dan IR
arus balik di dioda. Dioda yang ideal, oleh karena itu merupakan sirkuit terbuka
di wilayah non-konduksi.
Dalam ulasan, ketentuan yang digambarkan dalam gambar. 1.2
berlaku.
Gambar 1.2 : (a) Konduksi , (b) Keadaan nonkonduksi dari dioda ideal sebagai penetapan oleh bias yang diterapkan
Secara umum, relatif sederhana untuk menentukan apakah dioda
berada di wilayah konduksi atau nonkonduksi hanya dengan mencatat arah ID saat
ini yang ditetapkan oleh tegangan terapan. Untuk aliran konvensional
(berlawanan dengan aliran elektron), jika arus dioda yang dihasilkan memiliki
arah yang sama dengan kepala panah simbol dioda, dioda beroperasi di wilayah
yang melakukan seperti yang digambarkan dalam gambar 1.3a. Jika arus yang
dihasilkan memiliki arah yang berlawanan, seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.3b, sama dengan opencircuit.
4. Percobaan [Kembali]
Gambar Simulasi Rangkaian Dioda Open Circuit
Gambar Simulasi Rangkaian Dioda Close Circuit
5. Prinsip Kerja [Kembali]
Dioda ideal terdiri dari dua terminal seperti dioda normal.
Koneksi ujung komponen dan terminal terpolarisasi. Dua terminal dioda ideal
disebut anoda dan katoda di mana anoda positif dan katoda negatif.
ketika tegangan diterapkan pada bias maju dan seperti
isolator ideal ketika tegangan diterapkan pada bias balik. Jadi ketika tegangan
+ve diterapkan di anoda menuju katoda, dioda melakukan arus maju segera.
Ketika tegangan diterapkan dalam bias terbalik, maka tidak
ada arus sama sekali. Dioda ini beroperasi seperti sakelar. Ketika dioda dalam
bias maju, ia bekerja seperti sakelar tertutup. Sedangkan, jika dioda ideal
berada dalam bias terbalik, maka ia bekerja seperti sakelar terbuka.
6. Video [Kembali]
Video pembelajaran Dioda ideal, Karakteristik, Fungsi dan
Cara kerja.
Video Rangkaian Dioda ideal
7. Example, Problem, Latihan Soal [Kembali]
Example
1. Bagaimana karakteristik dioda ideal?
Pembahasan :
Ambang Tegangan (Threshold Voltage) : Dioda ideal tidak
memiliki tegangan ambang batas. Setelah tegangan maju diterapkan di dioda, itu
akan melakukan arus langsung di persimpangannya
Arus Maju (Forward Current) : Dioda ideal termasuk arus maju tanpa batas ketika tegangan maju diterapkan di terminal mereka. Ini karena kondisi ideal, resistansi dalam dioda akan menjadi nol. Dioda ideal tidak akan memiliki resistansi dalam sama sekali. Karena arus ( Hukum Ohm I = V / R ), jumlah arus yang tidak terbatas akan dilakukan dan dipasok ke rangkaian listrik dengan dioda yang ideal.
Tegangan Kerusakan (Breakdown Voltage) : Dioda ideal tidak memiliki tegangan breakdown. Ini karena, dioda memiliki resistansi tak terbatas terhadap tegangan balik. Itu tidak akan melakukan arus sama sekali ketika tegangan diterapkan secara terbalik.
Membalikkan (kebocoran) Arus - Reverse (leakage) Current
: Karena dioda yang ideal tidak mengandung akhir gangguan, ia tidak pernah
melakukan arus bocor yang disebut arus bocor. Ini adalah isolator yang ideal
ketika tegangan diterapkan secara terbalik.
2. Bagaimana keadaan diode ideal dalam bias maju dan bias
balik terhadap nilai resistansi?
Pembahasan :
Ketika dioda dalam bias maju, dioda akan memberikan nilai
resistansi yang sangat rendah. Sedangkan, dioda akan menghambat aliran
arus selama bias balik di mana dioda memberikan nilai resistansi yang sangat
tinggi.
Problem
1. Jika suatu rangkaian terdapat suatu dioda penyerah
lalu diberi tegangan AC, apa yang akan terjadi ?
Pembahasan :
Akan menghasilkan tegangan output DC terhadap dioda penyearah, dalam peristiwa ini, tegangan AC (bolak-balik) akan menghasilkan satu arah tegangan oleh dioda karena arus yang mengalir hanya dari anoda ke katoda, sedangkan arus dari katoda menuju anoda terhambat.
2. Suatu dioda memiliki karakteristik batas ukuran arus
maksimum yang berbeda-beda, apa jadinya jika suatu dioda diberi tegangan
melebihi batas wajarnya? Apakah dioda menghasilkan arus ideal dimana tahanan
bernilai nol, dan arus mendekati tak hingga?
Pembahasan :
Suatu dioda jika diberi tegangan melebihi batas maksimum
dioda, maka dioda akan panas dan terbakar. Sehingga dioda tidak dapat dikatakan
ideal jika diberi tegangan maksimum melebihi batas, melainkan jika diberi batas
tegangan maksimum, maka dioda menghasilkan arus ideal sesuai batas arus
maksimum pada spesifikasi dioda.
Soal Latihan ( Pilihan Ganda )
1. Bagaimana simbol rangkaian dioda ideal ?
A. Bulatan
B. Persegi panjang terhadap garis
C. Segitiga
D. Garis-Garis
E. Segitiga terhadap garis
2. Pernyataan berikut yang benar tentang bias maju?
A. Resistansi sangat tinggi, memungkinkan aliran arus
B. Resistansi sangat tinggi, tidak memungkinkan aliran arus
C. Resistansi sangat rendah, memungkinkan aliran arus
D. Resistansi sangat rendah, tidak memungkinkan aliran arus
8. Link Download [Kembali]
File HTML [ Download ]
File Video Simulasi Rangkaian [ Download ]
File Rangkaian Percobaan [ Download ]
File Datasheet Dioda [ Download ]
File Datasheet Resistor [ Download ]
File Datasheet LED [ Download ]
File Datasheet Baterai [ Download ]