LAPORAN EKSPERIMEN FISIKA 2

Zudah Sima’atul Kubro

G74120023

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2015

KARAKTER I-V DIODA

Rekan Kerja :1. Aah Nuraisah2. Mutiara Khairunnisa3. Dedeh Nurhayati

Asisten :Dadi Irawan (G74110020)

Judul

Karakteristik I-V Dioda

Tujuan

Mempelajari karakteristik I – V dioda dan penentuan lebar celah energi pita

semikonduktor.

Peralatan dan Bahan

1. Sourcemeter (Keithley) untuk mengukur I-V secara otomatis

(terkomputerisasi)

2. diode p-n

3. resistor 220

4. Ammeter (μA & mA range)

5. Voltmeter (0-30V)

6. Power Supply (0-30V)

7. LED.

Dasar Teori

Dioda merupakan salah satu  komponen elektronika yang terbuat dari bahan

semikonduktor. Dioda ditemukan oleh J.A Fleming ( 1849-1905) pada tahun

1904. Dioda berfungsi untuk mengalirkan arus dalam satu arah,pada umumnya dioda

digunakan sebagai penyearah  pada rangkaian power supply. Dioda terdiri dari

sambungan semikonduktor yang bersifat positif dan negatif (biasa disebut junction

PN). Pada junction PN terdapat daerah deplesi yang memiliki energi sebesar 0,7 volt

untuk dioda berbahan silikon dan 0,3 volt untuk dioda berbahan germanium). Daerah

deplesi (depletion layer) merupakan daerah dengan kesetimbangan hole dan elektron

(Budi 2012).

Arus listrik pada dioda hanya mengalir jika dioda diberi tegangan positif pada

lapisan positifnya dan diberi tegangan negatif pada lapisan negatifnya (biasa disebut

forward bias).  

Lapisan positif dioda diberi tegangan positif dan lapisan negatifnya diberi tegangan

negatif. Pada kondisi forward bias, depletion layer semakin menyempit sehingga arus

dapat mengalir pada dioda. Pada kondisi ini dioda berfungsi sebagai penghantar

(Budi 2012).

Reverse bias pada dioda merupakan suatu kondisi dimana lapisan negatif

dioda diberi tegangan positif dan lapisan positifnya diberi tegangan negatif.

Pada kondisi ini, depletion layer melebar sehingga arus listrik tidak dapat melewati

dioda. Jika bias mundur diperbesar cukup jauh, kenaikan mendadak arus mundur

dapat diamati. Perilaku ini adalah akibat efek Zener atau efek avalans. Pada

kedadalan zener, medan listrik pada sambungan menjadi cukup tinggi untuk menarik

elektron-elektron langsung dari ikatan kovalennya. Pasangan elektron-lubang yang

terjadi kemudian menambahkan kenaikan arus mundur secara tajam. Efek avalans

terjadi pada tegangan lebih tinggi daripada tegangan kedadalan zener. Pada tegangan-

tegangan tinggi ini, pembawa muatan memperoleh cukup energi diantara tabrakan

untuk menyodok elektron-elektron dari ikatan kovalennya; ini juga dapat mencapai

energi pengionan dalam suatu proses kumulatif (Nishino 2000).

Data

LED Biru

Tegangan Sumber (Volt)

Tegangan (Volt) Arus (mA)

0 0 00.8 0.6 00.7 0.7 00.8 0.8 00.9 0.9 01 1 0

1.1 1.1 01.2 1.2 01.3 1.3 01.4 1.4 01.5 1.5 01.6 1.6 01.7 1.7 01.8 1.8 02.1 2 02.2 2.1 02.3 2.2 02.4 2.3 0.012.5 2.4 0.032.6 2.5 1.32.7 2.5 1.52.7 2.5 2.32.7 2.5 2.42.7 2.5 2.52.8 2.6 3.62.9 2.6 6.13 2.6 6.2

3.1 2.6 6.53 2.6 7.5

3.1 2.6 9.43.1 2.6 11.33.1 2.6 12.2

3.1 2.6 12.63.2 2.7 13.33.3 2.7 13.63.4 2.7 13.73.4 2.7 13.83.4 2.7 14.13.4 2.7 14.53.4 2.7 153.5 2.7 16.13.5 2.7 17.13.5 2.7 183.5 2.7 18.63.6 2.7 18.93.6 2.7 21.13.6 2.7 21.23.6 2.7 21.33.7 2.7 22.63.7 2.7 22.73.7 2.7 24.53.8 2.7 24.63.8 2.7 25.53.8 2.7 26.63.8 2.7 26.7

LED Putih

Tegangan Sumber (Volt)

Tegangan (Volt) Arus (mA)

0.4 0.4 00.6 0.6 00.7 0.7 00.8 0.8 00.9 0.9 01 1 0

1.1 1.1 01.3 1.2 01.4 1.3 01.5 1.4 01.6 1.5 01.7 1.6 01.8 1.7 01.9 1.8 01.9 1.9 02.1 2 02.1 2.1 02.1 2.2 02.3 2.3 02.5 2.4 0.012.6 2.5 0.052.7 2.5 0.062.7 2.5 0.072.7 2.5 0.152.8 2.5 0.352.8 2.5 0.952.8 2.5 1.043.1 2.6 1.113.1 2.6 1.153.1 2.6 1.233.1 2.6 1.243.1 2.6 1.323.2 2.6 1.353.2 2.6 1.43.2 2.6 1.423.2 2.6 1.44

3.2 2.6 1.753.4 2.7 1.793.4 2.7 1.913.5 2.7 1.923.6 2.7 1.943.6 2.7 2.133.7 2.7 2.163.7 2.7 2.453.8 2.7 2.53.9 2.7 2.554 2.7 2.75

LED Kuning

Tegangan Sumber (Volt)

Tegangan (Volt) Arus (mA)

0.3 0.3 00.5 0.5 00.7 0.7 00.8 0.8 01 0.9 01 1 0

1.2 1.1 01.4 1.3 01.4 1.4 0.011.4 1.4 0.021.5 1.4 0.051.6 1.5 0.121.6 1.5 0.131.6 1.5 0.261.6 1.5 0.361.7 1.6 0.371.8 1.6 0.431.9 1.6 0.451.9 1.6 0.52 1.6 0.55

2.1 1.6 0.582.1 1.6 0.682.1 1.6 0.722.1 1.6 0.92

2.1 1.6 0.952.1 1.6 0.972.1 1.6 1.152.1 1.6 1.242.1 1.6 1.272.1 1.6 1.312.2 1.6 1.322.2 1.6 1.362.2 1.6 1.372.2 1.6 1.382.2 1.6 1.392.2 1.6 1.432.2 1.6 1.452.3 1.7 1.742.4 1.7 1.782.5 1.7 1.852.6 1.7 1.882.7 1.7 1.892.8 1.7 2.012.9 1.7 2.063 1.7 2.223 1.7 2.243 1.7 2.353 1.7 2.37

3.1 1.7 2.43.1 1.7 2.423.1 1.7 2.433.1 1.7 2.643.1 1.7 2.693.2 1.7 2.713.2 1.7 2.893.2 1.7 3.213.2 1.7 3.73.2 1.7 3.723.2 1.7 3.93.3 1.7 3.913.3 1.7 3.933.3 1.7 4.023.3 1.7 4.03

3.3 1.7 4.043.3 1.7 4.153.4 1.8 4.223.5 1.8 4.53.6 1.8 4.553.7 1.8 5.253.7 1.8 5.283.8 1.8 5.473.8 1.8 5.53.9 1.8 5.853.9 1.8 6.54 1.8 6.57

LED Merah

Tegangan Sumber (Volt)

Tegangan (Volt) Arus (mA)

0.1 0.1 00.3 0.3 00.4 0.4 00.6 0.5 00.6 0.6 00.7 0.7 00.8 0.8 00.9 0.9 01.1 1 01.2 1.2 01.3 1.3 01.4 1.4 01.5 1.5 01.7 1.6 0.11.8 1.6 0.231.9 1.7 0.421.9 1.7 0.562 1.7 0.93

2.1 1.7 1.032.1 1.7 1.052.1 1.7 1.25

2.1 1.7 1.552.1 1.7 1.652.1 1.7 1.72.2 1.7 1.732.4 1.7 2.222.5 1.7 2.232.6 1.7 2.242.7 1.8 2.362.8 1.8 2.452.9 1.8 2.53 1.8 2.55

3.1 1.8 2.583.2 1.8 2.633.2 1.8 2.843.3 1.8 2.853.4 1.8 2.953.4 1.8 3.253.5 1.8 3.313.6 1.8 3.613.7 1.8 3.653.7 1.8 3.723.7 1.8 3.733.7 1.8 3.763.7 1.8 3.863.8 1.8 3.93.8 1.8 3.933.8 1.8 3.943.8 1.8 4.023.9 1.8 4.054 1.8 4.1

Dioda (Bias Maju)

Tegangan Sumber (Volt)

Tegangan (Volt) Arus (mA)

1.1 0.5 1.051.2 0.5 1.061.3 0.5 1.071.4 0.5 2.121.5 0.5 2.45

1.6 0.5 2.631.8 0.5 3.271.9 0.6 3.522 0.6 3.71

2.1 0.6 3.762.1 0.6 4.162.4 0.6 4.252.6 0.6 4.562.8 0.6 4.732.8 0.6 5.462.9 0.6 5.763.1 0.6 6.063.2 0.6 6.253.2 0.6 6.953.2 0.6 7.153.2 0.6 7.163.2 0.6 7.253.3 0.6 7.293.4 0.6 7.423.5 0.6 7.513.5 0.6 7.563.5 0.6 7.623.5 0.6 8.053.5 0.6 8.353.6 0.6 8.993.7 0.6 8.713.8 0.6 9.133.9 0.6 9.284 0.6 9.394 0.6 9.5

4.1 0.6 9.64.1 0.6 9.984.2 0.6 10.3

Dioda (Bias Mundur)

TeganganSumber (Volt)

Tegangan (Volt) Arus (mA)

0.3 0 00.4 0.3 00.4 0.4 00.5 0.5 00.6 0.6 00.7 0.7 00.8 0.8 0

0.9 0.9 01 1 0

1.1 1.1 01.2 1.2 01.4 1.3 01.6 1.4 01.7 1.6 01.8 1.7 01.8 1.8 02 1.9 0

2.1 2 02.2 2.1 02.3 2.2 02.4 2.3 02.5 2.4 02.6 2.5 02.7 2.6 03 2.8 0

3.1 2.9 03.1 3 03.2 3.1 03.3 3.2 03.3 3.3 03.6 3.5 03.8 3.6 03.8 3.7 03.9 3.8 04 3.9 0

4.2 4 04.3 4.1 04.4 4.2 0

Pengolahan Data

Resistansi : 380 ohm

Pembahasan

Pada kurva arus vs tegangan (I-V) untuk diode ideal jika diterapkan bias

mundur yang besar, arus akan tiba-tiba meningkat, sehingga dioda dapat rusak. Ini

terjadi karena di dalam medan listrik sangat besar, elektron-elektron dibebaskan

dari ikatan atomiknya dan dipercepat melintasi persambungan. Ketika tegangan

yang diterapkan sama dengan nol, terdapat arus elektron-elektron kesetimbangan

kecil melewati persambungan yang dikompensasi oleh arus hole yag sama dalam

arah berlawanan. Karena itu arus total sama dengan nol (Sze).

Dari percobaan yang dilakukan, grafik yang dihasilkan berdasarkan data

yang diperoleh, mempunyai bentuk kurva yang hampir sama dengan kurva dioda

ideal yang seharusnya. Hanya saja ada beberapa data dari percobaan tidak sesuai.

Ada di saat arus tertentu, tegangan yang dihasilkan hampir konstan, padahal

harusnya naik terus. Dan ada juga beberapa data yang kurvanya turun sedikit,

kemudian naik.

Pada fenomena transpor arus atau muatan, ada dua mekanisme aliran

muatan, yaitu drift (aliran akibat adanya medan listrik) dan difusion (aliran akibat

perbedaan konsentrasi). Rata-rata kecepatan drift pembawa muatan akibat medan

listrik dinyatakan dengan suatu parameter disebut mobilitas. Gerakan elektron dan

lubang dalam semikonduktor dipengaruhi oleh adanya tumbukan dengan atom-

atom penyusun semikonduktor dan dengan atom-atom pengotor (impuritas) yang

terionisasi. Difusi merupakan proses aliran partikel dari daerah dengan

konsentrasi tinggi ke daerah dengan konsentrasi rendah. Jika partikel tersebut

bermuatan, seperti lubang dan elektron, maka difusi partikel akan memberikan

arus difusi. Rapat arus difusi ditentukan oleh besarnya gradien konsentrasi

pembawa muatan, dinyatakan dengan suatu parameter disebut koefisien difusi

(Karl 2003).

Dalam kehidupn sehari-hari dioda banyak digunakan dalam rangkaian-

angkaia sederhana & biasanya berfungsi sebagai perata atau sebagai pembatas

arus listrik. Selain itu biasanya dipergunakan sebagai perata dalam rangkaian

power supply dan juga dipergunakan sebagai stabilizer dalam rangkaian catu

daya. Teknologi terbaru, Dioda digunakan Sebagai Sensor Suhu Untuk

Menentukan Kalor Pembakaran Bahan Bakar (Ginting dkk 2011).

Simpulan

Berdasarkan percobaan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa dioda

mempunyai karakterik bahwa ada kondisi tertentu semakin tinggi arus yang

diberikan tegangan yang dihasilkan tetap konstan untuk beberapa waktu,

kemudian akan naik. Selain itu dalam percobaan ini dioda penyearah berfungsi

sebagai stabilitas tegangan yang bekerja pada keadaan panjar maju.

Daftar Pustaka

Pribadi BS. 2012. Dioda [Internet] [Di akses pada 28 Maret 2015]. Tersedia pada :

http://www.jurnalpribados.com/2012/03/dioda-merupakan-salah-satu-

elektronika.html

Nishino O. 2000. Pengukuran Alat-Alat Untuk Listrik. Jakarta : PT PRADNYA

PARAMITA

Sze, Semiconductor Devices and Physics. John Wiley

Karl N. 2003. Charge carrier transport in organic semiconductors . Journal

Syntetic Metals : 133-134

Ginting IB, Sumarna, Purwanto A. 2011. Dioda Sebagai Sensor Suhu Untuk

Menentukan Kalor Pembakaran Bahan Bakar (Bensin, Minyak Tanah, dan

Solar). Jurnal Fisika : 1-8