Laporan Praktikum Dioda Zener dan LED

Bab I. Pendahuluan

 A. Latar Belakang

Dioda adalah suatu komponen elektronik yang dapat melewatkan arus pada satu arah saja. Dioda memegang peranan amat penting dalam alat elektronika, diantaranya adalah untuk menghasilkan tegangan searah dari tegangan bolak-balik, untuk mengesan gelombang radio, untuk membuta berbagai bentuk gelombang isyarat, untuk mengatur tegangan searah agar tidak berubah dengan beban maupun dengan perubahan tegangan jala-jala (PLN), untuk saklar elektronik, LED, laser semikonduktor, mengesan gelombang mikro dan lain-lain. Namun pada kesempatan kali telah dilakukan percobaan menggunakan dioda zener  yang digunakan sebagai stabilizer, dimana dioda akan menerima tegangan yang dibutuhkan sesuai besar tegangan suatu komponen.

 B. Tujuan

1. Menunjukkan cara kerja diode zener pada tegangan break-down yang digunakan sebagai penstabil tegangan.
2. Menunjukkan cara kerja LED dan mengetahui tegangan jatuh pada LED serta pengaruh arus yang melalui LED pada intensitas cahayanya.

Bab II. Kajian Teori

Dioda zener adalah komponen yang berbeda dari jenis dioda lain karena mempunyai sisi eklusif didaerah breakdown-nya, yang bisa difungsikan untuk stabilisator maupun untuk melakukan pembatasan tegangan. Walaupun berbeda, namun pada umumnya jenis ini memliki kesamaan struktur dengan dioda lainnya. Dari kesamaan itu pun bisa kita lihat sedikit perbedaan dari konsentrasi dopingnya. Persamaan umum lainnya adalah kurva karakteristik-nya, sedangkan perbedaannya adalah diwaktu bias menjadi mundur dan sampai pada tegangan breakdown-nya menyebabkan arus dioda-nya jadi naik dengan begitu cepat. Kawasan breakdown itulah yang dijadikan sebagai referensi diterapkannya komponen jenis dioda ini. Sebaliknya dengan jenis dioda lainnya, kawasan breakdown ini adalah daerah sensitif yg mesti dijauhi serta janganlah sampai dikasih tegangan-mundur hingga ke kawasan breakdown-nya itu. Alasannya karena pada dioda biasa bila dilakukan hal tersebut akan membuatnya menjadi rusak.

Kurva Karakteristik Komponen Dioda Zener

Titik breakdown-nya sebuah dioda zener bisa diatur dengan membuat berbagai ragam konsentrasi doping-nya. Pada kondisi konsentrasi doping yang tinggi menyebabkan peningkatan total pengotoran hingga tegangan zener / Vz menjadi kecil. Demikian dengan kondisi sebaliknya yaitu bila konsentrasi dopingnya rendah, menyebabkan perolehan zener yang tinggi. Dipasaran kita akan lebih sering menemukan dioda jenis ini dari yang tertinggi adalah 200v dan yang terendah Vz 1,8v, yang kemampuan dayanya mulai ¼w sampai 50w.

Hal yang paling penting dalam penerapan komponen ini dalam kehidupan sehari-hari adalah untuk penyetabil tegangan atau yang sering disebut stabilizer maupun regulator. Terlihat bahwa dioda zener diletakkan pada kawasan breakdown-nya, hal itu dilakukan supaya rangkaian ini bisa berjalan sebaik mungkin menjadi stabilizer tegangan. Tentunya harus pula diberikan Vi / tegangan sumber yg haruslah lebih besar daripada tegangan yang ada pada dioda-zener / Vz.

LED (Light Emitting Dioda) adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat mendapat arus bias maju (forward bias). LED (Light Emitting Dioda)  dapat memancarkan cahaya karena menggunakan dopping galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda diatas dapat menghasilkan cahaya dengan warna yang berbeda. LED (Light Emitting Dioda) merupakan salah satu jenis dioda, sehingga hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah saja. LED akan memancarkan cahaya apabila diberikan tegangan listrik dengan konfigurasi forward bias. Berbeda dengan dioda pada umumnya, kemampuan mengalirkan arus pada LED (Light Emitting Dioda) cukup rendah yaitu maksimal 20 mA. Apabila LED (Light Emitting Dioda)  dialiri arus lebih besar dari 20 mA maka LED akan rusak, sehingga pada rangkaian LED dipasang sebuah resistor sebgai pembatas arus. Simbol dan bentuk fisik dari LED (Light Emitting Dioda) dapat dilihat pada gambar berikut.

Simbol Dan Bentuk Fisik LED

Dari gambar diatas dapat kita ketahui bahwa LED memiliki kaki 2 buah seperti dengan dioda yaitu kaki anoda dan kaki katoda. Pada gambar diatas kaki anoda memiliki ciri fisik lebih panjang dari kaki katoda pada saat masih baru, kemudian kaki katoda pada LED (Light Emitting Dioda)  ditandai dengan bagian body LED yang di papas rata. Kaki anoda dan kaki katoda pada LED (Light Emitting Dioda) disimbolkan seperti pada gambar diatas. Pemasangan LED (Light Emitting Dioda) agar dapat menyala adalah dengan memberikan tegangan bias maju yaitu dengan memberikan tegangan positif ke kaki anoda dan tegangan negatif ke kaki katoda.

Konsep pembatas arus pada dioda adalah dengan memasangkan resistor secara seri pada salah satu kaki LED (Light Emitting Dioda). Rangkaian dasar untuk menyalakan LED (Light Emitting Dioda)  membutuhkan sumber tegangan LED dan resistor sebagai pembatas arus seperti pada rangkaian berikut.

Rangkaian Dasar Menyalakan LED (Light Emitting Dioda)

Besarnya arus maksimum pada LED (Light Emitting Dioda)  adalah 20 mA, sehingga nilai resistor harus ditentukan. Dimana besarnya nilai resistor berbanding lurus dengan besarnya tegangan sumber yang digunakan. Secara matematis besarnya nilai resistor pembatas arus LED (Light Emitting Dioda)  dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut. Dimana : R = resistor pembatas arus (Ohm) Vs = tegangan sumber yang digunakan untuk mensupply tegangan ke LED (volt) 2 volt = tegangan LED (volt) 0,02 A = arus maksimal LED (20 mA)

Bab III. Metode Praktikum

Alat dan bahan yang digunakan:

Prosedur percobaan:

A.      Percobaan 1 – Dioda Zener

• Susun Rangkaian pada project Board.
• Nyalakan Power Supply. Atur potensio R_V, sehingga tegangan V_S sebesar 0 V. Lalu ukur nilai V_R dan V_Z.
• Lalu naikkan tegangan V_S sesuai tabel pada lembar data dengan mengatur potensio R_V, dan ukur masing-masing V_R dan V_Z.
• Lengkapi tabel data. Untuk pengisian nilai arus I_Z adalah tegangan V_R dibagi resistansi R.
• Matikan power supply. Lalu dari tabel data, gambarkan hubungan kurva V_S dan V_Z.

B.      Percobaan 2 – LED (Light-Emitting Diode)

• Susun rangkaian diatas pada project board. Perhatikan kaki anoda dan katoda dari LED.
• Nyalakan power supply. Amati kondisi LED. Ukur nilai V_R1, V_LED Merah, V_R2 dan V_LED Hijau.
• Lalu cari nilai arus yang melalui LED I₁ dan I_2.
• Matikan catu daya. Kemudian ganti nilai R₁ dan R₂ dengan 470 Ω. Dan ulangi langkah diatas.
• Bandingkan arus yang melalui LED dengan intensitas cahayanya. Lengkapi table data.

IV.    HASIL DAN ANALISIS

Hasil percobaan 1

Tabel Data pengamatan Karakteristik Dioda Zener

Analisis percobaan 1

Dari hasil percobaan yang dilakukan, V_S yang diatur dengan menggunakan potensio meter  mempengaruhi tegangan resistor (V_R), tegangan dioda zener (V_Z), dan arus diode zener (I_Z). Hasil yang ditunjukkan adalah besar tegangan sumber V_S sama besar dengan tegangan dioda zener V_Z. Hal ini membuktikan bahwa dioda zener berfungsi sebagai stabilizer tegangan (pen-stabil tegangan).

Hasil ini menunjukkan bahwa V_Z terhadap IZ berbanding  lurus dan nilainya pasti sama besar karena pengaruh dioda zener itu sendiri. Dapat dilihat pada grafik diatas.

Hasil percobaan 2

Analisis percobaan 2

Pada percobaan ke 2, dua resistor disusun dengan besar hambatan yang berbeda. Hasil yang diitunjukkan adalah besar tegangan resistor V_R, besar tegangan V_LED Merah adalah sama, yang mana diantara kedua resistor masing-masing memiliki nilai hambatan yang berbeda. Arus I yang melewati masing-masing resistor berbeda karena memiliki nilai hambatan yang berbeda.

Kondisi lampu ketika dialiri tegangan sama terang.

Bab V. Penutup

A. Kesimpulan

1. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan menggunakan power supply dan aco meter untuk menunjukkan cara kerja diode didapat berbagai hasil yang ditunjukkan. Percobaan pertama dan kedua menghasilkan 0 mA, percobaan ketiga 8,3 mA Percobaan keempat menghasilan 3 mA dan percobaan kelima menghasilkan 5 mA. Sedangkan pada LED, kedua lampu menghasilkan hasil yang sama yaitu 4 mA dan lampu yang dihasilkan terang, sehingga dapat dikatakan lamputersebut dalam kondisi yang baik.
2. Dapat mengetahui cara kerja dioda zener yang berfungsi sebagai stabilizer tegangan. Dioda zener akan menyesuaikan tegangan yang dibutuhkan oleh dioda tersebut sekalipun tegangan sumber memiliki tegangan yang jauh lebih besar. Besar nilai tegangan V_Z terhadap V_S selalu tegak lurus. Hal ini sesuai dengan fungsi dari dioda zener. Selain itu, dapat mengetahui cara kerja LED dan tegangan yang mengalirinya, dimana pada percobaan LED menyala sama terang karena tegangan yang melewati resistor 470Ω dan resistor 1K2Ω sama besar .

Kesimpulan 3

Dioda zener adalah komponen yang difungsikan untuk stabilisator maupun untuk

melakukan pembatasan tegangan.

LED (Light Emitting Dioda) adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat

mendapat arus bias maju (forward bias).

Kesimpulan 4

Dari percobaan diatas dapat saya simpulkan bahwa dioda zener berfungsi sebagai penstabil

tegangan, tegangan akan selalu stabil sesuai dengan tegangan breakdown dioda tersebut

meskipun arusnya dinaikan. Setiap dioda mempunyai tegangan breakdown yang berbeda

beda sesuai nomor serinya.

Daftar Pustaka
1. Nishino,O.2000. PENGUKURAN ALAT-ALAT UNTUK LISTRIK. Jakarta : PT PRADNYA 
2. Malvino, A.P. 2003. Prinsip-Prinsip Elektronika, Buku 1. Jakarta : Salemba  Teknika.

3.               Modul Praktikum Elektronika 1