MODUL 5 KARAKTERISASI LED OLEH I-V METER

Transkripsi

1 MODUL 5 KARAKTERISASI LED OLEH IV METER Muhammad Ilham, Rzk, Moch. Ar Nurd,Septa Eka Marsha Putra, Haa, Robb Hdayat , , , , , Program Stud Fska, Isttut Tekolog Badug, Idoesa Emal: muhammad_lham@studets.tb.ac.d Asste: (CH. A. Adre Maloa / ) Taggal Praktkum: ( ) Abstrak LED (Lght Emtg Dode) adalah suatu kompoe elektroka yag tersusu dar gabuga baha semkoduktor yag dapat memacarka cahaya. LED memlk karakterstk yag dapat damat oleh IV meter. Karakterstk LED yag dapat damat dega IV meter dataraya perubaha arus terhadap tegaga, eerg Bad Gap, tegaga Threshold, maupu pajag gelombag cahaya yag dpacarka. Alat yag dguaka utuk karaktersas LED yatu IV meter ELKAHFI 10 IV meter ELKAHFI 100 dapat meetuka hubuga karakterstk atara arus da tegaga dar suatu LED. Pada hasl data yag telah dolah dega membadgka hasl perhtuga dega data reeres yag ada, maka dapat dbadgka jes wara da eerg bad gap LED hasl pegamata dega hasl perhtuga. Karakterstk dar LED dapat dketahu melalu pegukura karakterstk hubugaarus da tegaga LED megguaka IV meter. Kata Kuc : Bad gap, IV meter, LED, Pajar Maju, Tegaga threshold I. Pedahulua 1.1 Tujua Tujua dar praktkum adalah meetuka karaterstk LED da meetuka jes wara LED yag dguaka melalu hasl data yag ddapatka. 1.2 Teor Dasar Lght Emttg Dode (LED) adalah salah satu kompoe elektroka yag terbuat dar baha sem koduktor jes doda yag mempu megeluarka cahaya. Strukturya juga sama dega doda, tetap pada LED elektro meerjag sambuga PN (Post Negat). Utuk medapatka ems cahaya pada semkoduktor, dopg yag paka adalah galum, arsec da phosporus. Jes dopg yag berbeda meghaslka wara cahaya yag berbeda pula. LED memlk betuk sk sepert gambar berkut, Gambar 1. Lght Emttg Dode (LED) LED meghaslka cahaya mookromatk. Prsp kerjaya ketka LED dber tegaga pajar maju maka LED aka megalam meda elekromagetk sehgga elektro aka megalam rekombas dega hole, rekombas melepaska eerg berupa oto, oto lah yag meyebabka cahaya terpacar dar LED. Pada saat baha semkoduktor jes p da dgabugka maka elektro bebas dar baha jes aka berdus meuju baha p da berekombas dega hole pada baha jes p, Sebalkya juga hole pada baha paka berdus ke baha da berekomedas 1

2 dega elektro. Proses rekombas aka salg meadaka muata, akbatya aka ada daerah dsektar sambuga p yag muata yag etral, daerah yag dsebut daerah deples. Cahaya yag dpacarka oleh doda adalah hasl dar pelepasa eerg oleh elektro saat berpdah dar pta koduks kepta vales. Pada doda/led, eerg yagdpacarka oleh elektro setara dega perbedaa eerg atara pta vales da pta koduks, yatu besar eerg gap yag ada pada sambuga p. Sehgga eerg gap yag ada pada daerah pegosoga sama dega eerg yag dpacarka oleh elektro dalam betuk cahaya saat berpdah dar ptakoduks ke pta vales. LED memlk kurva karakterstk sebaga berkut, T = Suhu ruaga (Kelv) IV Meter adalah alat yag dapat megukur kuattas atau testas lstrk, dmaa IVmeter dapat membagktka tegaga yag sebadg dega raso arus masukka da reeres. Dega megguaka IV meter kta dapat megukur kods arus dalam doda terhadap tegaga yag dberka, dega demka kta dapat melhat karakterstk doda yag dpaka.dega megguaaka persamaa (1), ktadapat meetuka persamaa regres yag dguaka yatu, maka la bad gap (Eg) dapat dperoleh dpersamaa (3) da (4) Eg = (5) da Eg = (6) Gambar 2. Kurva Karakterstk LED Dar kurva karakterstk pada gambar [2], persamaa LED yag meyataka hubuga tegaga dega arus adalah : Keteraga Eg = Eerg Bad Gap (ev) k = Kostata Boltzma =1.38 x kgm 2 s 2 K 1 q = Muata Elektro = 1.6x10 19 Coulumb 2 h = 6,626 x J.s c = m/s II. Metode Percobaa Pada percobaa modul aka dukur besar arus yag megalr dalam LED terhadap tegaga yag dmasukka melalu IV meter. IV meter yag dguaka dalam modul adalah I V Meter ELKAHFI 100, Lagkah pertama yatu mempersapka peragkat IV meter, mula dar pemasaga kabelkabel jumper sampa koeks ke komputer. Setelah peragkat IV meter dpasagd ega bear, jumper voltage outputdhubugka dega kutub post LEDda jumper curret put dega kutub egat LED. Kemuda

3 dbuka sotware ELKAHFI 100 da ru utuk memula pegambla data.sotware ELKAHFI 100 aka megambl data arus dalam doda terhadap tegaga. Kemuda setelah data dperoleh, datadsmpa dalam le..xls, kemuda dlakuka lag pegambla data utuk LED dega wara pedar yag berbedabeda. LED Hjau (beg) III. Data da Pegolaha Data wara LED No Wara Tegaga I (V) Tegaga II (V) 1 Puth 2,64 2,52 2 Hjau 1,85 1,77 3 Bru 2,44 2,41 4 Orage 1,59 1,58 5 Merah 1,54 1,5 6 Pelaps 3,84 3,83 besar 7 Pelaps 2,49 1,41 kecl 8 Pelaps 1,54 1,56 kug 9 Pelaps hjau 1,64 1,65 Tabel 1. Data hasl tegaga LED percobaa I da II Gambar 4. Karakterstk 1 LED hjau (beg). Gambar 5. Karakterstk 1 LED (beg) Data Karaktersas IV (Kurva) Gambar 6. Karakterstk 1 LED orage (beg). Gambar 3. Karakterstk 1 LED bru (beg). 3

4 Gambar 7. Karakterstk 1 LED puth (beg). Gambar 1 Karakterstk 1 LED selubug kecl. Gambar 8. Karakterstk 1 LED selubug hjau. Gambar 11. Karakterstk 1 LED selubug besar. Gambar grak d sektar VTH Gambar 9. Karakterstk 1 LED selubug kug Gambar 12. Grak pegamata sektar Vth LED bru beg. Dar hasl pegamata, dperoleh la VTH = 2.41 V 4

5 Gambar 13. Grak pegamata sektar Vth LED hjau beg. Dar hasl pegamata, dperoleh la VTH = 1.77 V Gambar 16. Grak pegamata sektar Vth LED puth beg. Dar hasl pegamata, dperoleh la VTH = 2.52 V Gambar 14. Grak pegamata sektar Vth LED beg. Dar hasl pegamata, dperoleh la VTH = 1.5 V Gambar 17. Grak pegamata sektar Vth LED selubug hjau. Dar hasl pegamata, dperoleh la VTH = 1.65 V Gambar 15. Grak pegamata sektar Vth LED orage beg. Dar hasl pegamata, dperoleh la VTH = 1.58 V 5 Gambar 18. Grak pegamata sektar Vth LED selubug kug. Dar hasl pegamata, dperoleh la VTH = 1.56 V

6 Gambar 19. Grak pegamata sektar Vth LED selubug kecl. Dar hasl pegamata, dperoleh la VTH = 1.41 V Pelaps hjau Pelaps kug Pelaps besar Pelaps kecl Puth E Tabel 2. Data Karaktersas LED 3.36 E E E E E Dega da Gambar 2 Grak pegamata sektar Vth LED selubug besar. Dar hasl pegamata, dperoleh la VTH = 3.83 V LED a b c d r Bru E06 5 Hjau Merah Orage E E E Upper Lower LED a b bru 0 hjau orage 0 pelaps hjau 0 pelaps kug E 03 6

7 pelaps besar pelaps kecl 0 Puth E LED c d bru hjau 1E+ 07 1E+0 7 orage pelaps hjau pelaps kug pelaps besar pelaps kecl Puth Tabel 3. Data UpperLower LED 2.03 Orage Pelaps hjau Pelaps kug Pelaps besar Pelaps kecl Bru Hjau Merah Puth Tabel 4. Data Tegaga Threshold Tegaga threshold pegamata ddapat dar regres la I da V masgmasg LED sehgga ddapat gradeya. Vth LED bru : V Vth LED hjau : V Tegaga Threshold LED Vth pegamata Vth Perhtuga Vth reeres Vth LED : V 7

8 Vth LED pelaps besar : V Vth LED orage : V Vth LED pelaps kecl : V Vth LED pelaps hjau : V Vth LED puth : V Vth LED pelaps kug : V Tegaga threshold perhtuga ddapat dar rumus evth = Eg Pajag Gelombag λ Wara λ Pegamataka perh (berdasar LED perhtuga (m) (m) tuga) Bru bruputh 8

9 Hjau Merah Orage hjaubru kug orage Pelaps hjau hjau Pelaps kug Pelaps besar puth Pelaps kecl hjau Puth puth Tabel 5. Data Pajag Gelombag LED Pajag gelombag pegamata merupaka pajag gelombag dar cahaya yag terlhat saat pegamata. Pajag gelombag perhtuga dhtug dar rumus E = hc/λ. Dega E adalah eergy oto yag dalam perhtuga LED sama dega eergy gap. Eerg Gap LED E perhtuga (ev) Bru Hjau Merah Orage Pelaps hjau Pelaps kug Pelaps E pegamata (ev) besar Pelaps kecl Puth Tabel 6. Data Eerg Gap LED dhtug dar kostata b d tabel ttg sebelumya dega mecar la T terlebh dahulu dega megguaka kostata c. Hambata Dalam LED hambata dalam (ohm) Bru 5.00E+02 Hjau 5.30E+02 Merah 5.00E+02 Orage 9.10E+02 Pelaps hjau 2.00E+02 Pelaps kug 8.30E+02 Pelaps besar 3.30E+03 Pelaps kecl 1.20E+02 Puth 4.20E+02 Tabel 7. Data Hambata Dalam LED Hambata dalam ddapat dar persamaa 7, dega meregres la I da I dv/di dar masgmasg LED setelah meyala. Nla Rs merupaka gradet dar hasl plotya. Nla di/dv (grade): Grade LED bru : 002 Grade LED hjau : 0019 E pegamata merupaka eergy yag terlhat dar cahaya yag teramat. E perhtuga merupaka eergy yag 9

10 Grade LED : 002 Grade LED pelaps kug : 0012 Grade LED orage : 0011 Grade LED pelaps besar : Grade LED pelaps hjau : 0051 Grade LED pelaps kecl :

11 Grade LED puth : 0024 Rs LED : 500 ohm RS LES orage : 910 ohm Nla Rs (gradet) Rs LED bru : 500 ohm Rs LED pelaps besar : 3300 ohm Rs LED hjau : 530 ohm 11

12 Rs LED pelaps kecl : 120 ohm Rs LEDputh : 420 ohm Rs LED pelaps hjau : 200 ohm IV. Pembahasa Rs LED pelaps kug : 300 ohm Pada percobaa dguaka asums Eg = evth, yatu saat suatu semkoduktor tersebut membawa muata (elektro/hole) yag sagat besar sehgga bad gap eergy ya jauh lebh besar dbadg selsh atara ujug pta (koduks/vales) dega eerg ermya. Tegaga threshold adalah tegaga mmum yagdperluka supaya LED dapat bekerja. Secara ss tegaga threshold meyataka besarya tegaga yag dperluka utuk membebaska elektro melewat bad gap. Secara sgkat jka tegaga threshold semak tgg maka eerg bad gap dar LED tersebut juga tgg aktor yag berpegaruh terhadap bad gap eergy adalah jumlah kosetras pembawa, muata elektro, lebaar bad gap dmaa bergatug pada 12

13 resststk baha semkoduktor tersebut, serta bad gap eergy juga dpegaruh oleh temperatur, dmaa agtas terhadap suhu dapat mempegaruh akttas elektro yag ada dalam baha semkoduktorya. Suhu aka mempegaruh kelegkuga dar kurva karakterstk LED. Jka suhu dakka, maka tegaga threshold berkurag tetap arus pejeuha bertambah da kelegkuga kurva karakterstk pu bertambah. Sela tu keaka suhu meakka juga estastermk, sehgga rapat elektro trsk juga bertambah. Pada semkoduktor dkeal dua macam arus, yatu arus drt da arus dus. Arus dr adalah arus yag dtmbulka oleh megalrya muatamuata yag dsebabka oleh perbedaa potesal. Cotohya adalah arus yag terjad pada baha resst yag dpasag pada suatu tegaga lstrk. Arus dus adalah arus yag tdak dsebabka oleh adaya perbedaa tegaga, melaka akbat gerak radom dar pertkelpartkel bermuata yag dsebabka oleh eerg paas. Cotohya adalah elektro megalr dar Pedahulua Fska Zat Padat (Krstal Semkoduktor) suatu tempat yag padat ke tempat yag sedkt sampa dcapaya suatu kesembaga. Utuk melakuka regres ler, cukup megambl beberapa data saja ketka kurva telah ler, karea pada saat ler telah terjad batas mmum tegaga utuk LED da telah mejad kosta. Pada percobaa kal dguaka hambata ser. asums yag dguaka saat arus mula ler adalah pada saat ler telah terjad batas mmum tegaga utuk LED da telah mejad kosta. LED puth dapat dega meggabugka wara, bru,da hjau (multcolor LED) da megguaka seyawa osor. Cara la dega memerluka suatu peragkat elektrok utuk megatur proses pecampura da dus dar berbaga wara. Metode juga dapat dguaka utuk medapatka warawara la. Sela tu, metode memlk eses kuatum yag lebh bak dalam meghaslka cahaya puth.cara la adalah dega melaps LED dega osor (basya LED dega cahaya bru). Prspya adalah memperpajag pajag gelombag cahaya bru. Jes atau wara osor yag dguaka bergatug pada LED yag dguaka da pegguaa bebrapalaps osor yag berbeda wara dapat memperluas spectrum sehgg amempermudah medapatka cahaya puth. LED ra merupaka LED yagmemacarka sperktum cahaya ra. LED rared basaya berbaha dasar drect bad gap materal sehgga tdak meghaslka cahaya tampak. Dsebut drect karea photo tdak dapat demska. Hal dsebabka oleh elektro harus melewat keadaa termedet da metraser mometum kepada suatu struktur krstal.utuk medapatka spektrum cahaya ra baha peyusu yag dguaka utuk membuat LED yatu Galum Arsede (GaAs) atau alumum Galum Arsede (AlGaAs). Karakterstk dar LED ra yatu letme yag lama, memerluka daya yag kecl, tdak mudah over heat, da bsa dguaka dalam jarak yag cukup jauh karea pemacaraya yag meyempt. Pegguaa dar LED ra basa dpaka sebaga remote cotrol jarak jauh. V. Smpula Sat da Karakterstk dar LED dapat ddetkas megguaka IV meter dega melhat arus da tegaga LED. 13

14 Setap LED memlk tegaga threshold yag berbadg terbalk dega pajag gelombag yag dhaslka LED Nla tegaga threshold aka bergatug pada eerg bad gap LED ya. VI. Pustaka [1] Sutrso. Elektroka Teor dapeerapaya. Badug: Peerbt ITB H [2] Hartoo, Sabda. Meracag Lampu LED. Avalable : [3] 2010/12/makalahpadatkrstalsemkoduktorkelompok3.pd 14