Solusi Pekerjaan Rumah #2 Pemodelan Dioda EL2005 Elektronika Sem

Transkripsi

1 Solusi Pekerjaan Rumah #2 Pemodelan ioda EL25 Elektronika Sem Gambarkan sketsa kurva (grafik) arus terhadap tegangan untuk elemen rangkaian berikut: a. Rangkaian hubung singkat b. Rangkaian terbuka c. Sumber arus -1mA d. Sumber tegangan 1V e. Resistor 2 Persamaan empirik yang menyatakan hubungan arus terhadap tegangan dioda junction pn menurut Schotky adalah sebagai berikut: Bila diketahui I SS =,2pA, V T = 25mV dan n = 1, f. Gambarkan kurva (grafik) arus terhadap tegangan untuk v bernilai besar negatif (misalkan -,5V hingga -1). Apabila pada dioda tersebut diberikan sinyal tegangan dinamik antara -5V hingga -3V, berapakah arus yang diperoleh? Bandingkan dengan sketsa a-e di atas, kurva IV elemen apakah yang menyerupai kurva ini? Jelaskan. g. Gambarkan juga kurva untuk v bernilai besar (misalkan -2V hingga 2V). Bandingkan dengan sketsa a-e di atas, kurva IV elemen apakah yang menyerupai kurva ini? Berikan komentar saudara. h. Gambarkan juga urva untuk v sinyal dinamik kecil positif dengan perubahan yang kecil antara,595v hingga,65v. Hubungan arus tegangan seperti apa yang digambarkan kurva tersebut? Bandingkan dengan sketsa a-e di atas, kurva IV elemen apakah yang menyerupai kurva ini? Jelaskan jawaban saudara. Jawab a. Rangkaian hubung singkat b. Rangkaian terbuka i i v v c. Sumber arus -1mA d. Sumber tegangan 1V -1 V [V] 1 v [V]

2 e. Resistor 2 f. v antara -1V s.d -,5V menyerupai sumber arus (gambar c),2pa,1 i [pa] v [V] slope 1/2 v [V] ,1 -,2 -,3 -,4 g. v antara -2V s.d 2V menyerupai rangkaian terbuka mulai -2V hingga,6v dan sumber tegangan pada,6v i [A] 1 v [V] ,5 h. v antara,595v s.d.,65v menyerupai resistor (garis lurus) yang tergeser ke atas (tidak melalui,) dengan slope 1/4,7 1 i [ma] slope 1/4,7 v [V],59,595,6,65,61 2. Perhatikan rangkaian berikut ini v A v B a. Tentukan v B = bila v A = =-1V dan dioda ideal b. Tentukan v B = bila v A = =1V dan dioda ideal c. Tentukan v B = bila v A = =-1V dan dioda mempunyai tegangan cut-in,6v d. Tentukan v B = bila v A = =1V dan dioda mempunyai tegangan cut-in,6v e. Tentukan v B = bila v A = =-1V dan dioda mempunyai I S =5fA, n=1, dan V T =25mV f. Tentukan v B = bila v A = =1V dan dioda mempunyai I S =5fA, n=1, dan V T =25mV g. Tentukan v B bila v A =-1+,5 sin( t) V dan dioda mempunyai I S =5fA, n=1, dan V T =25mV h. Tentukan v B bila v A =1+,5 sin( t) V dan dioda mempunyai I S =5fA, n=1, dan V T =25mV Jawab a. engan =-1V dan dioda ideal maka dioda reverse bias menjadi rangkaian terbuka sehingga tidak ada arus ke resistor seperti digambarkan pada rangkaian berikut:

3 engan demikian dengan mudah diperoleh b. engan =1V dan dioda ideal maka dioda forward bias menjadi hubung singkat dan rangkaian menjadi rangkaian pembagi tegangan resistor dengan resistor sehingga rangkaian dapat disederhanakan menjadi ari rangkaian tersebut dapat dihitung: c. engan =-1V dan dioda ideal dengan tegangan cut-in,6v maka dioda masih reverse bias seperti pada a. Akibatnya tidak ada arus ke resistor. d. engan =-1V dan dioda ideal dengan tegangan cut-in,6v maka dioda forward bias menjadi sumber tegangan,6v sehingga rangkaian menjadi,6v engan menggunakan cara menggantikan rangkaian sumber tegangan dan kedua resistor untuk memperoleh rangkaian dengan hanya satu loop. Tegangan pada resistor dengan mudah dapat dihitung

4 e. engan =-1V dan dioda dioda mempunyai I S =5fA, n=1, dan V T =25mV maka dioda reverse bias sehingga dapat dimodelkan sebagai sebuah sumber arus sehingga rangkaian dapat digambarkan sebagai berikut 5fA f. engan =1V dan dioda dioda mempunyai I S =5fA, n=1, dan V T =25mV maka dioda forward bias. Tegangan vb dicari dengan terlebih dahulu mencari arus dioda. Untuk menudahkan mencari arus dioda rangkaian sumber tegangan dan kedua resistor diubah menjadi rangkaian pengganti theveninnya. Selanjutnya resistansi thevenin diserikan dengan resistor sehingga diperoleh rangkain yang terdiri dari sumber tegangan thevenin, satu resistor dan satu dioda dalam satu loop. ½ v A v B ari KVL rangkaian dapat diperoleh dua persamaan berikut ari hubungan arus tegangan dioda didapat ari kedua persamaan ini dilakukan iterasi untuk memperoleh arus dioda, sbb.: Iterasi V [V] I [ma] Keterangan 1,7 2,15 v =,7V tebakan awal 2, , , ,14573 Perubahan relatif < 1-4 engan demikian arus pada dioda sebesar 2,145mA dan tegangan pada resistor dapat diperoleh g. Pada keadaan v A =-1+,5 sin( t) V dioda tetap dalam keadaan reverse bias. Adanya sinyal kecil tidak mempengaruhi keadaan rangkaian (tetap sama seperti pada e)

5 h. ari hasil f di atas telah diperoleh arus C pada dioda I = 2,145mA dengan demikian rangkaian ekivalen untuk sinyal kecil ac dioda tersebut dapat dihitung Rangkaian ekivalen untuk sinyal kecil dapat digambarkan sbb,: 11,66 v a v b Tegangan sinyal kecil v b pada resistor dapat dihitung dengan terlebih dahulu menyederhanakannya dengan menggantikan sumber dengan kedua resistor 2kW dengan rangkaian ekivalen Theveninnya. engan demikian diperoleh Tegangan lengkap pada resistor dapat dihitung