Materi 3: Teori Dioda

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "Materi 3: Teori Dioda"

Leony Kurniawan
7 tahun lalu
Tontonan:

1 Materi 3: Teori Dioda I Nyoman Kusuma Wardana Sistem Komputer STMIK STIKOM Bali

2 Outline Rangkaian dioda dasar Kurva umum dioda Tegangan kaki (knee) Hambatan bulk Current Limiting Diode Disipasi Daya Karakteristik Dioda ideal Dioda pendekatan kedua Dioda pendekatan ketiga

3 Ide Dasar Piranti linier grafik arus thd tegangan merupakan garis lurus. Contoh: Resistor Piranti non-linier grafik arus thd tegangan bukan merupakan garis lurus Contoh: Dioda Hal ini dikarenakan trdapat potensial penghalang (potential barrier)

4 Ide Dasar Rangkaian Dioda Dasar Terminal tipe-p : anoda Terminal tipe-n : katoda Arus hole searah dgn lambang dioda

5 Dioda bias maju Jika terminal (+) sumber terhubung anoda dan terminal (-) terhubung katoda Ide Dasar

6 Ide Dasar Tegangan Kaki (Knee Voltage) tegangan pd saat arus mulai naik secara cepat dlm daerah maju. Utk dioda silikon V k 0,7V

Ide Dasar Resistansi Bulk (r B ) Di atas teg.knee, penambahan arus sangat cepat Alasannya sesudah melewati teg.knee, semua penghambat arus adlh resistansi daerah p (r p ) dan daerah n (r n ).

7 Ide Dasar Resistansi Bulk (r B ) Di atas teg.knee, penambahan arus sangat cepat Alasannya sesudah melewati teg.knee, semua penghambat arus adlh resistansi daerah p (r p ) dan daerah n (r n ). Karena setiap konduktor mempunyai resistansi, maka kedua daerah p&n jg memiliki resistansi r B = r p + r n Nilai resistansi bulk tergantung pd doping Besarnya r B umumnya sebesar 1 sampai 25Ω Dikenal pula sbg ohmic resistance

8 Ide Dasar Memperkirakan Resistansi Bulk Lihat parameter arus forward (I F ) pd lembar data (datasheet) Utk dioda silikon 0,7V pertama jatuh pd lapisan deplesi dan 0,3V terakhir jatuh pd r B dari dioda, maka: r B 0,3 I F

9 Ide Dasar Perkirakan resistansi bulk dari setiap dioda silikon berikut: 1. Dioda 1N662 dengan I F = 10 ma pada 1V 2. Dioda 1N3070 dengan I F = 100 ma pada 1V Jawab Untuk 1N662 r B = 0,3V 10mA = 0,3V ( )A = 30Ω Untuk 1N3070 r B = 0,3V 100mA = 0,3V ( )A = 3Ω

10 Ide Dasar Arus Maju DC Maksimum Jika arus maju terlalu besar panas yg berlebihan akan merusak dioda Sebagai contoh: Dioda 1N456 mempunyai I F(max) sekitar 135mA Resistor Pembatas Arus (Current Limiting Diode) Mengapa sebuah resistor hampir selalu dipasang secara seri dgn dioda resistor pembatas arus

11 Ide Dasar Arus yg mengalir pada diode dirumuskan sbg: Dimana: I = V s V D R V s = Tegangan sumber (Volt) V D = tegangan sepanjang diode (Volt) R = hambatan resistor (Ohm)

12 Contoh: Ide Dasar Pada gambar berikut, Vs = 10V, V D =0,7V dan R=1k Ohm. Berapakah arus yg mengalir pd dioda? Jawab: I = 10 0, = 9.3mA

13 Ide Dasar

14 Ide Dasar Disipasi Daya Disipasi daya perkalian antara tegangan dan arus yg bekerja pd dioda: P D = V D I D Rating daya daya maksimum yg dpt dilepas secara aman tanpa memperpendek usia dioda atau merusak sifat 2 dioda tsb: P maks = V maks I maks

15 Ide Dasar Contoh: Tegangan yg melalui dioda 1N4001 adalah 0,93V ketika arusnya sebesar 1A. Berapa disipasi dayanya? Jawab: P D = V D I D = 0,93V 1A = 0.93W Ini adalah penerapan rumus dasar utk mencari daya, yaitu P=VI. Daya menyebabkan panas, yg akan menaikkan temperatur dr dioda

16 Ide Dasar Contoh: Sebuah dioda memiliki rating daya 5W. Jika tegangan dioda 1,2V dan arus dioda 1,75A berapakah disipasi daya? Apakah dioda akan rusak? Jawab: P D = V D I D = 1,2V 1,75A = 2,1W Hasilnya lebih kecil dibanding dgn rating daya. Dengan demikian, dioda tidak akan rusak

17 Dioda Ideal Ada kalanya kita tidak memerlukan pendekatan secara eksak Utk dioda ideal hambatan nol saat forward bias dan tidak terhingga saat reverse bias Sifat ini seperti sebuah saklar dimana saat tertutup memiliki hambatan nol dan ketika dibuka memiliki hambatan tidak terhingga

18 Dioda Ideal Sifat dioda ideal seperti sebuah switch (saklar) yg tertutup saat forward bias (bias maju) dan terbuka saat reverse bias (bias balik)

19 Dioda Ideal Contoh: Gunakan pendekatan dioda ideal untuk mencari tegangan dan arus pd beban:

20 Dioda Ideal Dioda ideal dimodelkan dgn saklar tertutup ketika dibias maju. Gunakan pendekatan Thevenin jika diperlukan, atau lakukan menggunakan teori rangkaian listrik

21 Pendekatan Kedua Menghasilkan hasil yg lebih akurat drpd pendekatan ideal Pd pendekatan kedua tdk ada arus yg mengalir sampai teg. 0,7V

22 Pendekatan Kedua Contoh: Gunakan pendekatan kedua utk menghitung tegangan, arus beban dan daya dioda pd gambar berikut: Jawab: V L = 10V-0,7V = 9,3 V I L = 9,3V/1kOhm = 9,3 ma P D = (0,7V)(9,3mA) = 6,51 mw

23 Pendekatan Kedua Contoh: Gunakan pendekatan kedua utk menghitung tegangan, arus beban dan daya dioda pd gambar berikut:

24 Pendekatan Kedua Jawab: Bentuk sederhana rangkaian: Jawab: I L = (12V-0,7V)/3kOhm = 3,77 ma V L = (3,77mA)(1kOhm) = 3,77 V P D = (0,7V)(9,77mA) = 6,51 mw

25 Pendekatan Ketiga Hambatan bulk (r B ) dimasukkan dalam perhitungan Rangkaian ekivalen utk pendekatan ketiga saklar yg terhubung seri dengan hambatan bulk

26 Pendekatan Ketiga Tegangan total yg melalui dioda: V D = 0,7V + I D R B Abaikan hambatan bulk jika: R B < 0,01R TH Jika hambatan bulk lebih kecil dr 1/100 hambatan Thevenin, maka pendekatan ketiga bisa diabaikan (error < 1 persen) Umumnya pendekatan ketiga jarang digunakan

27 Pendekatan Ketiga Contoh: Gunakan pendekatan ketiga utk menghitung tegangan, arus beban dan daya dioda pd gambar berikut (dioda 1N4001 memiliki hambatan bulk sebesar 0,23 Ohm):

28 Pendekatan Ketiga Jawab: Bentuk rangkaian dgn pendekatan ketiga: Nilai hambatan bulk dlm kasus ini dpt diabaikan, sehingga berlaku pendekatan kedua

29 Pendekatan Ketiga Hasilnya sama dengan contoh sebelumnya untuk pendekatan kedua Jawab: V L = 10V-0,7V = 9,3 V I L = 9,3V/1kOhm = 9,3 ma P D = (0,7V)(9,3mA) = 6,51 mw

30 Pendekatan Ketiga Contoh: Ulangi contoh sebelumnya jika hambatan beban sebesar 10 Ω Jawab: Dlm hal ini, hambatan bulk tidak dpt diabaikan Hambatan total R T = 0,23+10 = 10,23 Ohm Tegangan total V T = 10V 0,7V = 9,3 V Arus beban I L = 9,3V/10,23 = A Tegangan pd beban V L = (0,909 A)(10 Ohm) = 9,09 V

31 Daftar Pustaka Malvino, A.P. Electronics Principles. McGraw Hill 7 th Edition, New York. Malvino, A.P Electronics Principles. McGraw Hill 5 th Edition, New York. Malvino, A.P Prinsip-Prinsip Elektronika (terjemahan oleh Alb.Joko Santoso). Salemba Teknika, Jakarta. Malvino, A.P Prinsip-Prinsip Elektronik (terjemahan oleh Hanapi Gunawan). Erlangga, Jakarta.

dokumen-dokumen yang mirip

Materi 4: Rangkaian Dioda

Materi 4: Rangkaian Dioda I Nyoman Kusuma Wardana Sistem Komputer STMIK STIKOM Bali Outline Clippers Clampers Clippers Clippers Clipper adlh rangkaian yg menghilangkan bagian positif atau negatif dr suatu