Kuliah: 2.2 LOAD-LINE ANALYSIS

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

1. Pendahuluan [Kembali]

Semikonduktor merupakan benda yang konduktivitasnya berada di antara konduktor dan isolator. Sifat pada semikonduktor ini menjadi hal penting yang banyak digunakan dalam dunia elektronika. Semikonduktor biasanya terbuat dari atom silikon (Si) atau Germaniaum (Ge). Semikonduktor dapat bersifat konduktor ketika dipanaskan dan bersifat isolator ketika didinginkan. Namun, selain mengubah suhunya, sifat semikonduktor juga dapat diubah melalui doping. Apabila semikonduktor didoping dengan atom yang bervalensi 5 seperti Fosfor (F), maka semikonduktor tersebut bertipe n. Sedangkan semikonduktor yang didoping dengan atom yang bervalensi 3 seperti Boron (B), maka semikonduktor tersebut bertipe p.

Semikonduktor tipe p dan n yang digabungkan akan menjadi alat elektronika baru yang disebut dengna dioda. Dioda memanfaatkan sifat semikonduktor tersebut sehingga dapat mempengaruhi aliran arus. Hal inilah yang membuat dioda banyak digunakan dalam dunia elektronika.

2. Tujuan [Kembali]

Memahami prinsip kerja diode
Mampu membuat rangkaian diode sederhana
Mampu menghitung nilai arus pada rangkaian dan tegangan masing-masing komponen pada rangkaian diode sederhana

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Baterai

Merupakan alat elektronika yang mampu mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai berfungsi sebagai sumber tegangan arus searah

Baterai

Tampilan baterai pada aplikasi proteus

2. Resistor

Merupakan alat elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi dan berfungsi untuk menghambat arus yang mengalir pada rangkaian. Semakin besar nilai resistansi, maka semakin kecil pula arus yang dapat mengalir

Resistor

Tampilan resistor pada aplikasi proteus

3. Diode

Merupakan alat elektronika yang tersusun dari 2 semikonduktor tipe n dan p yang dibatasi oleh depletion layer. Diode dapat berfungsi sebagai penyearah arus tergantung pada bentuk rangkaian yang dibuat.

Dioda

Tampilan dioda pada aplikasi proteus

4. Voltmeter

Merupakan alat elektronika yang digunakan untuk mengukur tegangan pada komponen elektronika. Untuk mengukur tegangan komponen, voltmeter disusun secara paralel pada komponen yang akan diukur

Voltmeter analog

Tampilan voltmeter pada aplikasi proteus

5. Amperemeter

Merupakan alat elektronika yang digunakan untuk mengukur nilai arus yang mengalis pada suatu rangkaian. Untuk mengukur arus, amperemeter disusun secara seri pada rangkaian yang akan diukur

Amperemeter analog

Tampilan ampremeter pada aplikasi proteus

6. Ground

Merupakan jalur instalasi listrik yang diarahkan ke tempat tertentu untuk menjaga keselamatan apabila terjadi kebocoran arus pada rangkaian.

Tampilan ground pada aplikasi proteus

4. Dasar Teori [Kembali]

Beban yang diterapkan biasanya akan memiliki dampak penting pada titik atau wilayah pengoperasian perangkat. Jika analisis dilakukan secara grafis, sebuah garis dapat ditarik pada karakteristik perangkat yang mewakili beban yang diterapkan. Persimpangan dari garis beban dengan karakteristik akan menentukan titik operasi dari sistem. Analisis semacam itu, untuk alasan yang jelas, disebut analisis garis beban.

Garis beban seperti yang sering akan dijumpai pada dioda digunakan untuk mengetahui nilai sebenarnya dari suatu arus dan tegangan dioda pada suatu rangkaian.

Gambar 2.1 (a) diatas merupakan bentuk rangkaian sederhana yang menggunakan dioda, sedangkan gambar 2.1 (b) merupakan tampilan karakteristiknya. Berdasarkan gambar dapat dilihat bahwa tekanan yang diberikan oleh sumber energi berupa baterai akan membentuk arus yang melalui rangkaian seri searah jarum jam. Hasilnya polaritas melintasi dioda akan seperti yang ditunjukkan dan kuadran pertama (VD dan ID positif) dari Gambar. 2.1b akan menjadi daerah yang menarik daerah bias ke depan.

Beban yang diberikan pada rangkaian secara normal akan mempinyai implikasi pada daerah kerja (operasi) dan piranti elektronik. Bila analisis disajikan dalam bentuk grafik, sebuah garis dapat digambarkan sebagai karakteristik diode yang mewakili efek dari beban.

Untuk menentukan analisa garis beban, dapat digunakan ketentuan hukum kirchoff searah jarum jam yang menghasilkan:

Perpotongan garis beban akan lebih mudah apabila jika kita menetapkan VD = 0 V untuk mendapatkan nilai ID pada sumbu vertikal. Begitu juga untuk mencari nilaiVD , kita dapat mengasumsikan nilai ID = 0 untuk mendapatkan nilai VD pada sumbu horizontal.

Dari kedua nilai I_D tersebut dan nilai V_D masing-masing ke dalam kurva dioda maka dapat ditarik garis yang nantinya akan disebut garis beban. Titik yang berpotongan antara garis beban dan garis kurva dioda disebut titik Q yang akan menunjukkan nilai sebenarnya dari arus dioda dan tegangan dioda untuk rangkaian dioda tersebut.

5. Percobaan [Kembali]

a. Prosedur

Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk membuat rangkaian yang dapat dicari pada menu component mode di aplikasi proteus
Letakkan posisi alat dan bahan serta dihubungkan sesuai dengan rangkaian yang ada pada e-book
Ubah nilai komponen sesuai dengan rangkaian yang ada pada e-book
Atur animasi simulasi sesuai kebutuhan pada menu system
Simulasikan rangkaian dan amati apa yang terjadi

b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

1. Rangkaian 1 (fig 2.1)

Rangkaian 1 (fig 2.1)

2. Rangkaian 1 (fig 2.3)

Apabila bagian anoda pada dioda diberi atau dihubungkan dengan kutub positif sumber tegangan, maka dioda akan berada di kondisi forward bias yang membuat arus dapat melewati dioda dan menuju kutub negatif sumber tegangan. Pada rangkaian ini, berlaku hukum kirchoff II dan tegangan pada dioda bergantung pada jenis dioda yanng digunakan.

Rangkaian 2 (fig 2.3)

3. Rangkaian 3 (fig 2.3)

Dioda pada rangkaian 2 (fig 2.3) di atas, dapat diganti dengan resistor. Hal ini dapat dilakukan dikarenakan pada dioda dapat dianggap sebagai tahanan dan tidak akan merubah nilai-nilai yang ada.