Bagian 4 Pemodelan Dioda

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "Bagian 4 Pemodelan Dioda"

Sugiarto Budiono
6 tahun lalu
Tontonan:

1 Bagian 4 Pemodelan Dioda

2 Sub Materi Pengertian pemodelan Model dioda Kurva karakteristik untuk masing-masing model diode Analisa up-down Rangkaian logika dioda resistor (RDL) Garis beban dan titik operasi dioda Analisis grafis rangkaian dioda Analisis rangkaian dioda dengan model 2

3 Pengertian pemodelan: Pemodelan dioda mengacu pada model matematika yang digunakan untuk memperkirakan perilaku aktual dari dioda nyata untuk mengaktifkan perhitungan dan analisis rangkaian. Karakteristik arus-tegangan sebuah dioda adalah berbentuk kurva (nonlinear), nonlinier ini mempersulit perhitungan di sirkuit yang melibatkan dioda sehingga dalam perhitungan analisis rangkaian digunakan pemodelan 3

4 Model dioda Ada tiga model diode. Model adalah representasi dari suatu komponen atau rangkaian yang memiliki satu atau lebih Sifat atau karakteristik. 1. Model Diode Ideal 2. Model Diode Praktek 3. Model Diode Lengkap 4

5 1. Model Diode Ideal Model diode ideal menggambarkan diode sebagai saklar sederhana yang dapat tertutup (Conducting) ketika dibias forward maupun tertutup (nonconducting) ketika dibias reverse Dimana dioda seolah-olah mempunyai hambatan = 0 saat dibias maju dan hambatan tak terhingga saat dibias mundur ID (ma) I D V D VD V T TE UMK 5

6 Berdasarkan karakteristik sebuah saklar, maka dapat diperoleh 2 pernyataan untuk diode ideal : 1. Ketika dibias reverse ( Open Switch ) Diode memilki resistansi tak terbatas ( maksimum ) Diode tidak dialiri arus 2.Ketika dibias forward ( Closed Switch ) Diode memilki resistansi nol ( minimum ) Diode dialiri arus 6

7 2. Model Diode Praktek Dalam pendekatan ini, digambarkan dioda sebagai sebuah saklar yang terhubung seri dengan tegangan lutut Vk = 0,7 V. Jika tegangan pengganti thevenin yang tersambung ke dioda melebihi 0,7 V maka saklar akan menutup. Pada aplikasi rangkaian yang digunakan diasumsikan dioda yang dipergunakan dioda silikon kalau ingin mengganti dengan dioda germaniun maka tegangan maju tinggal diubah dari 0.7V menjadi 0.3V ID (ma) V D I D V T 7 V T VD

8 3. Model Diode Lengkap Dalam pendekatan ini dioda digambarkan sebagai sebuah saklar yang tersambung seri dengan tegangan lutut dan sebuah hambatan bulk. Nilai VD = 0,7 V + I D R B Model dioda lengkap merupakan model yang paling akurat menggambarkan karakteristik-karakteristik operasional diode. ID (ma) V D I D r av V T r av V T VD 8

9 Kurva Karakteristik Untuk masing-masing Model Diode I F I F I F R B= ΔV / ΔI V R V F V R V K =0.7V V F V R V K =0.7V V F I R I R I R Model Diode IDEAL Model Diode PRAKTEK Model Diode LENGKAP 9

10 Contoh perhitungan_1 Suatu rangkaian dioda tampak seperti gambar dibawah. Hitung nilai IL dan VL untuk masing-masing pendekatan 1, 2, dan 3 untuk gambar a dan b. Untuk pendekatan ke-3 dimisalkan menggunakan dioda 1N4001 dengan R B = 0,23 Ω. 10

11 Jawab untuk gambar a; Pendekatan 1 (model ideal) Karena dioda dibias maju maka dioda dianggap sebagai saklar tertutup sehingga tegangan sumber akan terukur pada beban atau VL = Vs = 10 V. Dengan menggunakan hukum ohm didapatkan nilai arus beban : 11

12 Jawab untuk gambar a; Pendekatan 2 (model praktek) Karena dioda dibias maju, maka tegangan beban VL akan berupa tegangan sumber dikurangi drop tegangan di dioda. 12

13 Jawab untuk gambar a; Pendekatan 3 (model dioda lengkap) Karena nilai RB = 0,23 Ω (sangat kecil jika dibandingkan dengan nilai RL = 1 KΩ), maka nilai RB dapat diabaikan sehingga nilai IL dan VL akan sama dengan nilai IL pada pendekatan ke-2 sebesar 9,3 ma dan nilai VL = 9,3 V. 13

14 Jawab untuk gambar b; Untuk menyelesaikan soal seperti gambar b maka terlebih dahulu perlu dibuat penyederhanaan menggunakan teori tevenin norton seperti gambar dibawah ini. 14

15 Jawab untuk gambar b; Terlihat ada rangkaian pembagi tegangan dengan hambatan 6 KΩ dan hambatan 3 KΩ sebelum dioda jika dilihat dari tegangan sumber. Sehingga didapatkan nilai teganagn tevenin (tegangan di hambatan 3 KΩ ) sebesar: Dan nilai tahanan tevenin (tahanan paralel antara 3KΩ dan 6KΩ) = 2 KΩ 15

16 Jawab untuk gambar b; 1. Pendekatan dioda ideal Dari gambar penyederhanaan tevenin bisa dihitung nilai IL sebesar: 16

17 Jawab untuk gambar b; 2. Pendekatan dioda praktek Karena tegangan dioda sebesar 0,7 V maka nilai IL : 17

18 Jawab untuk gambar b; 3. Pendekatan dioda lengkap Karena nilai R B = 0,23 Ω dan sangat kecil jika dibandingkan dengan nilai RL = 1 KΩ, maka nilai R B dapat diabaikan sehingga nilai IL dan VL akan sama dengan nilai IL pada pendekatan ke-2 sebesar 3,77 ma dan nilai VL = 3,77 V: 18

19 Contoh perhitungan_2 Jika nilai tahanan beban pada gambar a diganti dengan tahanan senilai 10 Ω, hitung IL dan VL dengan menggunakan model dioda lengkap. Equivalent dengan ; 19

20 Jawab perhitungan_2 Sehingga total hambatan menjadi R T = 0,23 Ω + 10 Ω = 10,23 Ω. Tegangan yang melewati R T sebesar V T = 10 V 0,7 V = 9,3 V Maka nilai IL dan VL. 20

21 Analisa Up-Down Analisa ini digunakan untuk lebih memahami suatu rangkaian. Misalkan dioda dirangkai seperi pada gambar berikut. 21

22 Pada pendekatan ke-2 ada 3 parameter yaitu Vs (tegangan sumber), RL (hambatan beban) dan Vk (tegangan knee) dan ada 5 parameter yang tergantung dari ketiga nilai tersebut yaitu VL (tegangan beban), IL (arus beban), PD (daya dioda), PL (daya beban), dan PT (daya total). Jika tegangan sumber dinaikkan maka akan terlihat parameter mana yang akan naik (Up), turun (Down) atau tetap (No change). 22

23 Analisa up-down diringkas pd tabel sebagai berikut : Ket: U (Up), D (Down), N (No change) 23

24 Garis Beban dan Titik Operasi Dioda Garis beban digunakan untuk menghitung nilai arus dan tegangan dioda; Jika rangkaian dioda pada Gambar diatas dianalisa, maka akan didapat persamaan sebagai berikut; I d V in V R d Jika tegangan input dan tahanan pembatas diketahui, maka hanya tegangan dan arus dioda yang tidak diketahui. Persamaan ini menyatakan hubungan yang linear antara tegangan dan arus 24

25 Pada saat Vd sama dengan nol, maka; I d V in R Titik ini disebut dengan titik jenuh (saturation point) yang terletak pada sumbu tegak arus. Sementara itu, jika Vd sama dengan Vin, maka; I d 0 Titik ini disebut dengan titik putus (cut off point) yang terletak pada sumbu mendatar. Jika kedua titik ini dihubungkan, atau dengan mengukur titik-titik lain, akan didapatkan sebuah garis yang khas, disebut garis beban (load line) 25

26 Contoh; Perhatikan rangkaian berikut, gambarkan garis beban dari rangkaian tersebut; Rs Vs 2 V 100 Ohm D1 26

27 27

28 I D 30 ma 20 ma Saturation Diode Curve 12,5 ma 10 ma Q (operating point) Cutoff 0,75v 1V 2V V D 28

29 Saat garis beban digabungkan dengan kurva diode, terdapat titik potong antara garis beban dan kurva dioda, yang dikenal sebagai titik Q. Q adalah singkatan dari quiescent yang berarti istirahat. Titik Q memerupakan penyelesaian simultan antara kurva dioda dan garis beban. Titik ini merupakan satu-satunya titik pada grafik yang berlaku untuk dioda dan rangkaian. Dengan membaca koordinat titik Q, didapatkan titik operasi (operating point) pada arus sebesar 12,5 ma dan pada tegangan dioda 0,75 V. I D 30 ma 20 ma Saturation Diode Curve 12,5 ma 10 ma Q (operating point) Cutoff 29 0,75v 1V 2V V D

30 Analisis Grafis Rangkaian Dioda 30

31 31

32 32

33 33

34 34

35 Analisis Rangkaian Dioda Dengan Model 35

36 36

37 37

38 38

39 Contoh 39

40 End of Lecturer 40

41 Tugas (3) 1. Tentukan V D, V R dan I D dari rangkaian dibawah ini, perhitungan V D menggunakan pendekatan dioda ideal, perhitungan V R dan I D menggunakan pendekatan praktek, dioda yg digunakan berjenis Silikon; Dikerjakan di ms.word Dikumpulkan satu minggu, via ; budi.gunawan02@gmail.com 41

dokumen-dokumen yang mirip

Karakteristik dan Rangkaian Dioda. Rudi Susanto

Karakteristik dan Rangkaian Dioda Rudi Susanto 1 Pengantar tentang Dioda Resistor merupakan sebuah piranti linier karena arus berbanding terhadap tegangan. Dalam bentuk grafik, grafik arus terhadap tegangan