Karakteristik Diode. kt q

Transkripsi

1 Karakteristik iode Karakteristik diode umumnya dinyatakan dengan grafik hubungan antara tegangan pada diode versus arus yang melewatinya sehingga disebut karakteristik tegangan-arus (-) Secara teoritis, hubungan antara tegangan dan arus diode dinyatakan oleh persamaan: / T ( η e 1) Keterangan: arus diode, positif jika di dalam diode arahnya dari anode ke katode s arus mundur jenuh (10-8 s.d ) T tegangan kesetaraan suhu volt s T kt q pada T300 o K, T 26m dan pada T273 o K, T 25m η koefisien emisi, antara 1 sampai dengan 2 dan untuk silikon pada arus normal mendekati 2 e bilangan natural2,72

2 Karakteristik - iode Secara Teoritik engan menggunakan persamaan karakteristik tersebut, dapat diperoleh tabel pengaruh tegangan diode ( ) terhadap arus yang melewatinya ( ) dengan asumsi s 10n, η2, dan T 26 m sebagai berikut: TEGNGN MUNU () (n) 0 0-0,02-3,19-0,05-6,18-0,1-8,54-0,2-9,79-0,3-9,97-0,4-9,99-0, , , , TEGNGN MJU () (n) 0 0 0,01 2,12 0,02 4,69 0,1 58,5 0, , , , , , ,

3 Karakteristik - iode Secara Teoritik Berdasarkan tabel di atas dapat digambarkan karakteristik diode seperti gambar di samping. Terlihat pada 0,6 nilai kira-kira kali s atau 1m. Jika pada diode silikon ini arus sebesar 100 m dianggap sedang, maka pada tegangan 0,6 arus sebesar 1m adalah 1% terhadap arus 100m tersebut. Pada tegangan di bawah 0,6 arus kurang dari 1% sehingga 0,6 disebut tegangan ambang atau threshold atau cut-in atau offset atau break point yang diberi lambang γ. efinisi letak γ tidak pasti karena di sekitar γ kurvanya berupa garis lengkung dan tidak ada titik patah. Biasanya γ untuk diode silikon sekitar 0,6 dan untuk diode germanium kira-kira 0,2. S 0,6 γ / T ( η e s 1)

4 Pengaruh Suhu Pada Karakteristik - iode Menurut persamaan karakteristik di atas, perbedaan suhu T 1 dan T 2 dapat memberikan karakteristik yang berbeda seperti gambar di samping. T 2 >T 1 T 1 1. Jika diode pertemuan pn diberi tegangan maju konstan, maka suhu yang semakin tinggi menyebabkan arus diode semakin tinggi berubah dari 1 ke 2. konstan 2 2. Jika diberi arus konstan, kenaikan suhu menyebabkan tegangan turun berubah dari 1 ke 2. Keadaan ini menjadikan diode pertemuan pn dapat dimanfaatkan sebagai sensor suhu konstan

5 Karakteristik iode alam Praktek Tegangan yang menyebabkan munculnya arus mundur yang sangat besar. Untuk diode 1N4001 B -50, 1N4007 B -1000, BY127 B -1250, 1N914 B -100, dan 1N4148 B -75. breakdown - - γ Tegangan yang menyebabkan munculnya arus maju sebesar 1% dari arus normal, 0,6 untuk Si dan 0,2 untuk Ge.

6 Karakteristik iode alam Praktek Pada saat terjadinya tegangan dadal (breakdown), daerah kosongnya lebar, dan arus yang bertambah cepat terjadi karena dua peristiwa yakni: 1. Zener breakdown engan adanya tegangan mundur yang relatif tinggi, medan listriknya dapat menarik keluar elektron dari ikatan kovalen sehingga terjadi pembentukan pasangan elektron dan hole sebagai pengangkut muatan, yang memungkinkan terjadinya arus mundur. 2. valance breakdown Peristiwa ini disebut juga tabrakan beruntuntun. Elektron dan hole yang telah dibangkitkan dipercepat oleh medan listrik tinggi, karena kecepatannya tinggi menabrak ikatan kovalen sehingga menambah pembangkitan beruntun pasangan elektron-hole sehingga mempercepat pertambahan arus mundur.

7 nalisis Grafis angkaian iode iode adalah komponen non linear, sehingga hukum-hukum arus dan tegangan untuk komponen linear seperti Hukum Kirchhoff tidak dapat secara langsung diberlakukan. Untuk itu diperlukan analisis grafis terhadap rangkaian yang mengandung komponen non linear seperti diode. Contoh: Perhatikan rangkaian diode dan karakteristiknya sebagai berikut! (m) 1 O 50Ω engan menggunakan analisis garis beban, hitung arus, tegangan diode, dan tegangan output! 0 1 ()

8 nalisis Grafis angkaian iode O O b x a b ax y ,, 1 dengan, dentik dengan persamaan garis lurus : 1 Persamaan arus :.. Persamaan tegangan : Jawab: 1. Menyusun persamaan arus pada rangkaian, yakni: 1 50Ω O

9 nalisis Grafis angkaian iode 2. Mencari titik potong pada sumbu-x atau : nggap 0 sehingga: ,02 20m Jadi diperoleh titik potong (x,y) atau (,0) atau (1,0) 3. Mencari titik potong pada sumbu-y atau : nggap 0 sehingga: Jadi diperoleh titik potong(x,y) atau (0, ) atau (0,20) Titik potong (0, ) atau (0,20) (m) Titik potong (,0) atau (1,0) ()

10 4. Membuat garis beban: nalisis Grafis angkaian iode Garis beban ditarik dari koordinat (1,0) sampai dengan (0,20) 5. Menentukan titik operasi diode (Q): Titik operasi Q adalah titik potong antara garis beban dengan kurva statis. 6. Menentukan tegangan dan arus diode: Tegangan dan arus diode ditentukan dengan menarik garis dari titik operasi Q ke arah horizontal dan vertikal. Jadi tegangan diode 0,6 arus diode 8m Titik potong (0, ) atau (0,20),Q 8m (m) Garis beban Q Titik operasi 0 1 Titik potong,q,0,6 (,0) atau (1,0) ()

11 nalisis Grafis angkaian iode esistansi C Berdasarkan analisis grafik dapat ditemukan tegangan dan arus diode pada titik tertentu. esistansi C atau resistansi statis pada suatu titik dari diode didefinisikan: F F pada titik Q adalah: 0,6 0,6 75 F 8m -3 8x10 Titik potong (0, ) atau (0,20) Ω,Q 8m (m) Garis beban B Titik operasi Q C Tugas: Tentukan besarnya F pada titik, B, dan C pada kurva karakteristik diode! 0 1 Titik potong,q,0,6 (,0) atau (1,0) ()

12 nalisis Grafis angkaian iode () 1 O 10Ω engan analisis grafik tentukan tegangan diode, arus diode, dan resistansi C diode tersebut! ()

13 nalisis angkaian iode engan Model alam analisis ini diode dimodelkan sebagai komponen linear, sehingga modelnya sering disebut sebagai piece wise linear model (model linear sepotong-sepotong). Pendekatan SK ON K K Pada pendekatan, dalam keadaan forward biased, diode dapat dianggap sebagai saklar tertutup sedangkan dalam keadaan reverse biased dapat dianggap seperti saklar terbuka. NGKN FOW BS MOE FOW PENEKTN SK OFF K K NGKN EESE BS MOE EESE PENEKTN 0 KKTESTK SESUNGGUHNY 0 KKTESTK MOE PENEKTN

14 nalisis angkaian iode engan Model Pendekatan K K NGKN FOW BS γ MOE FOW PENEKTN Pada pendekatan, dalam keadaan forward biased, diode dapat dianggap sebagai sumber tegangan sebesar γ (untuk silikon γ0,6 dan untuk germanium γ0,2), sedangkan dalam keadaan reverse biased dapat dianggap seperti saklar terbuka. SK OFF K K NGKN EESE BS MOE EESE PENEKTN 0 KKTESTK SESUNGGUHNY 0 KKTESTK MOE PENEKTN γ

15 nalisis angkaian iode engan Model Pendekatan K K NGKN FOW BS γ r F MOE FOW PENEKTN Pada pendekatan, dalam keadaan forward biased, diode dapat dianggap sebagai sumber tegangan sebesar γ dengan resistansi dinamis forward r F yang terpasang secara seri, sedangkan dalam keadaan reverse biased dapat dianggap sebagai resistansi dinamis reverse r. K K r NGKN EESE BS MOE EESE PENEKTN 0 KKTESTK SESUNGGUHNY 0 KKTESTK MOE PENEKTN γ

16 nalisis angkaian iode engan Model Pendekatan 1 Nilai resistansi dinamis forward r F ditentukan dengan rumus: 0 0 0,6 1,1 r F merupakan kenaikan tegangan yang disebabkan oleh kenaikan arus diode. Contoh: Tegangan diode silikon dalam keadaan forward bias sebesar 1,1 dan arus yang mengalir sebesar 1. Hitung besarnya r F! Jawab: Kita anggap bahwa arus diode 0 ketika tegangan diode 0,6. engan menggunakan persamaan di atas dapat diperoleh: r F 1,1 0,6 0, 5Ω 1 0

17 nalisis angkaian iode engan Model r F 2, 5Ω Si in Ω Perhatikan rangkaian diode di samping ini! Gambarkan rangkaian pengganti/rangkaian ekivalen dan hitung besarnya tegangan dan arus diode menggunakan pendekatan, pendekatan dan pendekatan! Jawab: 0 0, 6 γ γ 0,6 r F 2, 5Ω in Ω in Ω in Ω PENEKTN PENEKTN PENEKTN Ω in 0, 1 in γ 10-0,6 100Ω 0,094-0,6 in γ 10 0, rf 100Ω + 2,5Ω in. 10-0, Ω 0,8