LAB SHEET ILMU BAHAN DAN PIRANTI

LAB‐SHEET ILMU BAHAN DAN PIRANTI

FAKULTAS TEKNIK UNP JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI ELEKTRO INDUSTRI MATA KULIAH ILMU BAHAN DAN PIRANTI

JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : O1 WAKTU : TOPIK :KARAKTERISTIK DIODA

I.

TUJUAN 1. Pengenalan komponen elektronika dioda semi konduktor 2. Mengetahui karakteristik dioda semi konduktor 3. Mampu menganalisa rangkaian forward bias dan reverse bias pada dioda semi konduktor

II. BAHAN DAN ALAT 1. Dioda IN 4007 2. Resistor 3. Catu daya dc 4. Multimeter 5. Papan rangkaian 6. Kabel penghubung III. TEORI SINGKAT Dioda adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Dioda memiliki fungsi hanya mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N, dengan struktur demikian arus hanya akan mengalir dari sisi P menuju sisi N. Di bawah ini gambar simbol dan struktur dioda serta bentuk karakteristik dioda. (Dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah diatas 0,7 volt dan 0,3 untuk germanium) 1




(a) (b) Gambar 1. (a) symbol dan struktur dioda, (b) karakteristik dioda IV. LANGKAH KERJA A. Fordward Biase 1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini (RL = 1 kOhm)

Gambar 2. Rangkaian fordward biase 2




2. Atur potensiometer pada nilai 0 ohm 3. Atur power supply pada nilai 20 V 4. Atur potensiometer sehingga Vs menunjukan 1 volt. Kemudian atur power supply untuk memberikan nilai Vs dari 0, 0,1, 0,2, 0,3, sampai 1,0 volt kemudian cata nilai Vr pada table 1 berikut Table 1. No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vs (volt) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Vr (volt)

Vd (volt)

IF (mA)

5. Ulangi langkah di atas untuk nilai Vs 1,5 volt, 2,0 volt, 2,5 volt, dan 3 volt, kemudian catat kembali nilai Vr. V. TUGAS Jelaskanlah apa yang dimaksud dengan tegangan breakdown, forward bias dan reverse bias VI. ANALISIS 1. Gambarkan bentuk kurva dari table hasil percobaan di atas (If vs Vd) untuk membuktikan karakteristik dioda tersebut 2. Berikan kesimpulan dari hasil percobaan yang telah anda lakukan 3

LAB‐SHEET ILMU BAHAN DAN PIRANTI FAKULTAS TEKNIK UNP JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI ELEKTRO INDUSTRI MATA KULIAH ILMU BAHAN DAN PIRANTI

JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : O2 WAKTU : TOPIK : DIODA SEBAGAI PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG

I.

TUJUAN 1. Mengetahui manfaat dioda sebagai penyearah 2. Mampu merancang rangkaian penyearah setengah gelombang 3. Mampu menganalisa rangkaian penyearah setengah gelombang 4. Mengetahui cara kerja penyearah setengah gelombang

II. TEORI SINGKAT Penyearah setengah gelombang mengubah bentuk gelombang bolak‐balik menjadi gelombang searah pada separoh siklus gelombang. Rangkaian dasarnya terlihat seperti gambar di bawah ini.

Rangkaian penyearah setengah gelombang

Gelombang input

Gelombang out put

Gambar 1. Penyearah setengah gelombang 4

LAB‐SHEET ILMU BAHAN DAN PIRANTI FAKULTAS TEKNIK UNP JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI ELEKTRO INDUSTRI MATA KULIAH/KODE ILMU BAHAN DAN PIRANTI

JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : O2 WAKTU : TOPIK :APLIKASI DIODA SEBAGAI PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG

Tegangan masukan adalah Vin = Vm sin ωt. Bila Vm

Vf (tegangan hantar dioda)

maka Vf dianggap nol. Dioda diidealkan dengan resistans Rf pada keadaan ON dan terbuka pada keadaan OFF. i = Im sin α untuk 0 α π i = 0 dengan Im =

Arus rerata (Idc) dapat dihitung sebagai berikut Idc =

Idc =

Teganga rerata pada beban adalah

III. BAHAN DAN ALAT 1. Transformator step down 220/12 volt 2. Dioda semikonduktor 3. Resistor 4. Projectboard 5. Multimeter 6. Osiloskop 7. Kabel penghubung 5

LAB‐SHEET ILMU BAHAN DAN PIRANTI FAKULTAS TEKNIK UNP JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI ELEKTRO INDUSTRI MATA KULIAH ILMU BAHAN DAN PIRANTI IV. LANGKAH KERJA

JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : O2 WAKTU : TOPIK : DIODA SEBAGAI PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG

A. Penyerah setengah gelombang 1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini dimana trafo yang dugunakan merupakan trafo step down dari 220 volt ke 12 volt

Gambar 2. Penyearah setengah gelombang 2. Tutup saklar S1

3. Ukur tegangan keluaran pada trafo 4. Ukurlah tegangan keluaran pada RL 5. Ukurlah tegangan keluaran pada trafo menggunakan osiloskop 6. Ukurlah tegangan keluaran pada RL menggunakan osiloskop 7. Tuliskan hasil pengukuran pada table 1 berikut 6


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : O2 WAKTU : TOPIK : DIODA SEBAGAI PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG Table 1.

Beban Vout Vdc Idc (Ω) trafo (volt) (mA) 1 100 2 150 3 220 4 479 5 1k 6 1k2 7 1k5 8 2k2 9 3k3 10 4k7

No

Bentuk Gelombang Output trafo Output dc

V. TUGAS Jelaskanlah prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang serta gambarkan bentuk gelombang input dan outputnya VI. ANALISI 1. Bagaimanakah tegangan output sebuah penyearah seperti di atas jika beban diperbesar besar namun tegangan input penyearah tetap. 2. Berikan kesimpulan yang dapat anda peroleh dari pratikum yang telah dilakukan. 7


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : O3 WAKTU : TOPIK : DIODA SEBAGAI PENYEARAH GELOMBANG PENUH

I.

TUJUAN Setelah melakukan pratikum mahasiswa diharapkan mempunyai pengetahuan tentang penggunaan dioda sebagai penyearah gelombang penuh (full wave rectifier)

II. TEORI SINGKAT Penyearah gelombang penuh adalah untai yang merubah bentuk gelombang bolak‐ balik menjadi gelombang searah pada seluruh siklus gelombang.

Rangkaian penyearah dengantrafo CT

Gelombang Input

Gelombang out put

Gambar 1. Penyearah gelombang penuh dengan trafo CT serta bentuk gelombang input dan out put nya Terlihat untaian terdiri dari dua buah untai penyearah setengah gelombang, sehingga penghantaran terjadi lewat salah satu dioda pada setengah siklus pertama 8


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : O3 WAKTU : TOPIK : DIODA SEBAGAI PENYEARAH GELOMBANG PENUH dan dioda yang lain pada siklus berikutnya. Arus pada beban adalah I = i1 + i2. Arus dc, arus rms dan tegangan dc dari rangkaian adalah sebgaai berikut:

Idc = dengan Im =

, Irms = , Vdc =

. Jika persamaan ini dimasukan ke persamaan di atas maka akan

diperoleh Vdc = Model thevenin dari persamaan ini adalah V =

.

Rf = tahanan dioda Vm = tegangan puncak bagian sekunder transformator terhadap titik sadap tengah. Tipe penyearah gelombang penuh yang lain adalah rangkaian jembatan seperti berikut

Gambar 2. Penyearah gelombang penuh tipe jembatan Pada separuh siklus pertama bila bagian atas dari kumparan sekunder trafo bertegangan positif, maka arus mengalir lewat D1, load, D2 dan kembali ke bagian bawah kumparan sekunder. Pada separoh siklus berikutnya, arus mengalir dari bagian bawah kumparan sekunder lewat D3, RL, D4, dan kembali ke bagian atas kumparan sekunder. Keuntungan rangkaian ini adalah trafo lebih kecil karena tanpa 9


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : O3 WAKTU : TOPIK :APLIKASI DIODA SEBAGAI PENYEARAH GELOMBANG PENUH

titik sadap tengah namun dioda yang dibutuhkan menjadi dua kali lipat dari gambar pertama. III. ALAT DAN BAHAN

1. Transformator step down 220/12 volt 2. Dioda semikonduktor 3. Resistor 4. Projectboard 5. Multimeter 6. Osiloskop 7. Kabel penghubung

IV. LANGKAH KERJA A. Penyearah gelombang penuh dengan center tap (CT) 1. Susunlah rangkaian seperti gambar berikut

Gambar 3. Penyearah gelombang penuh dengan trafo CT 2. Tutup saklar S1 3. Ukur tegangan keluaran pada trafo 10



4. Ukurlah tegangan keluaran pada RL 5. Ukurlah tegangan keluaran pada trafo menggunakan osiloskop 6. Ukurlah tegangan keluaran pada RL menggunakan osiloskop 7. Tuliskan hasil pengukuran pada table berikut. Tabel 1. Beban Vout Vdc Idc (Ω) trafo (volt) (mA) 1 100 2 150 3 220 4 479 5 1k 6 1k2 7 1k5 8 2k2 9 3k3 10 4k7

No

Bentuk Gelombang Output trafo Output dc

B. Penyearah gelombang penuh dengan dioda bridge 1. Susunlah rangkaian seperti gambar berikut (gunakan trafo step down 220/12 volt)

Gambar 4. Penyearah gelombang penuh dengan dioda bridge 11



2. Tutup saklar S1 3. Ukur tegangan keluaran pada trafo 4. Ukurlah tegangan keluaran pada RL 5. Ukurlah tegangan keluaran pada trafo menggunakan osiloskop 6. Ukurlah tegangan keluaran pada RL menggunakan osiloskop 7. Tuliskan hasil pengukuran pada table 2 berikut Tabel 2 Bentuk Gelombang In put Out put

Beban Idc Vdc (Ω) (mA) (Volt) 1 100 2 150 3 220 4 479 5 1k 6 1k2 7 1k5 8 2k2 9 3k3 10 4k7

No

V. TUGAS 1. Jelaskan cara kerja penyearah gelombang penuh menggunakan trafo CT serta bentuk gelombang input dan outputnya. 2. Jelaskan cara kerja penyearah gelombang penuh menggunakan dioda jembatan (bridge) serta bentuk gelombang input dan outputnya. VI. ANALISIS 1. Bagaimanakah tegangan output sebuah penyearah seperti di atas jika beban diperbesar besar namun tegangan input penyearah tetap. 2. Berikan kesimpulan anda terhadap pratikum yang telah dilakukan 12


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : O4 WAKTU : TOPIK : KARAKTERISTIK DIODA ZENER

I. TUJUAN 1. Pengenalan piranti dioda zener 2. Mengetahui karakteristik dioda zener II. TEORI SINGKAT Dioda zener adalah dioda yang dirancang untuk bekerja dalam daerah tegangan zener (tegangan rusak). Digunakan untuk menghasilkan tegangan keluaran yang stabil. Simbol dan karakteristik dioda zener dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 1. Symbol dioda zener

(a) (b) Gambar 2. (a) Karakteristik I – V dioda zener. (b) variasi arus operasi dioda zener. Dalam keadaan operasi, dioda zener dapat dilalui arus mulai dari 0,1 x IZ sampai dengan IZ (batas maksimum arus yang diperkenankan). Daya maksimum yang diperbolehkan PZ = IZ x VZ 13



III. ALAT DAN BAHAN 1. Dioda zener 2. Power supply dc 3. Resistor 4. Multimeter 5. Projectboard 6. Kabel penghubung IV.

LANGKAH KERJA

1. Susunlah rangkaian seperti gambar beriku ini Vr 1k

0 – 20 Vdc

RS

If

Vs C7V5

Vd

0

Gambar 1. Rangkaian pengujian karakteristik zener 2. Aturlah Vs sesuai dengan table 1 di bawah 3. Catat nilai Vr untuk setiap perubahan nilai Vs 4. Hitunglah berapa nilai Vd, Id, dan Pd 14



Tabel 1 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Vs (V) 0 2 4 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 10 15 20

Vr Vd = Vs – Vr Id=Vr (V) (V) (mA)

Pd=Vd x Id (mW)

V. TUGAS 1. Apakah fungsi dari dioda zener? 2. Apakah fungsi RS pada gambar rangkaian pengujian karakteristik zener di atas? VI. ANALISIS 1. Buatlah kurva karakteristik (Id vs Vd) dioda zener di atas 2. Berikan analisis anda tentang pratikum yang telah dilaksanakan 15


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : O5 WAKTU : TOPIK : APLIKASI DIODA ZENER

I.

TUJUAN 1. Mampu memahami bagaimana zener regulator bekerja 2. Mampu memahami sampai dimana daerah kerja dioda zener

II. TEORI SINGKAT Kebanyakan tipe dioda adalah dioda penyearah. Digunakan dalam power supply untuk mengubah tegangan ac menjadi tegangan dc. Dioda tidak hanya dapat menyearahkan tegangan tetapi juga untuk menstabilkan tegangan out put tetap konstan. Dioda penyerah tidak pernah dioperasikan pada daerah breakdown, karena akan membuatnya rusak. Lain halnya dengan dioda zener, yang justru sengaja khusus dikembangkan untuk digunakan pada daerah breakdown. Dioda zener adalah jantungnya voltage regulator karena memegang peranan penting dalam regulasi tegangan, sebuah rangkaian yang akan mempertahankan tegangan output tetap konstan, walaupun terjadi perubahan arus yang besar dari listrik PLN dan hambatan beban. Bagaimana kita mengetahui bahwa zener dioperasikan pada daerah breakdownnya ? Caranya dengan menghitung tegangan thevenin pada dioda (dengan melepas dioda zener tersebut). Bila tegangan thevenin lebih besar dari tegangan zener, maka regulator bekerja. Pada saat posisi dioda zener parallel terhadap hambatan beban, maka arus yang melewati hambatan pembatas arus (current limiting resistor) akan sama dengan jumlah arus beban dan arus zener. Perlu diingat bahwa besarnya arus dioda zener tidaklah bergantung pada besarnya hambatan dalamnya (non ohmic). Tegangan Thevenin (Thevenin voltage) : Arus seri (series current): IS =

16



Arus beban (load Current) : VL = VZ dan IL =

(bila zener bekerja)

Arus zener (zener current) : IZ = IS ‐ IL III. ALAT DAN BAHAN 1. Sumber DC 0 – 20 volt 2. Voltmeter 3. Amperemeter 4. Dioda Zener C7V5 5. Resistor 33 ohm, 100 Ohm 6. Potensiometer 220 Ohm 7. Kabel penghubung secukupnya IV. LANGKAH KERJA 1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini 100 R 0 20 Vdc variabel

A V

C7V5

33 R A 220 R

0V

Gambar 1. Rangkaian percobaan 17



2. Atur potensiometer sehingga bernilai noluntuk memeperoleh nilai IL = 0. 3. Naikan secara perlahan nilai tegangan sumber sampai dioda mulai bekerja (Id = 1 mA) 4. Catat nilai tegangan sumber pada tebel 1 dan nilai IL = 0. 5. Atur nilai potensiometer pada posisi maksimum dan naikan tegangan sumber sebesar 12 volt 6. Atur nilai potensiometer untuk membuat arus dioda menjadi 1 mA kemudian cata nilai tegangan sumber dan arus beban. 7. Ulagi langkah di atas untuk nilai tegangan sumber 14, 16, 18, dan 20 volt, kemudian cata hasilnya pada tebel 1. 8. Setelah selesai dengan langkah di atas dan masih dengan gambar rangkaian percobaan yang sama, atur Id pada skala 100 mA 9. Atur nilai potensio menjadi nol dan set VS menjadi 20 Vdc 10. Naikan nilai potensiometer secara perlahan sehingga arus dioda menjadi 50 mA 11. Baca dan catat nilai arus beban pada table 2 dengan VS 20 volt 12. Turunkan nilai tegangan sumber dengan step 1 volt dan setiap perubahan tegangan sumber atur potensiometer untuk mendapatkan nilai Id = 50 mAkemudian catat nilai IL pada table 2 13. Lanjutkan langkah di atas sampai nilai Id tidak lagi bisa mencapai 50 mA. 18

LAB‐SHEET ILMU BAHAN DAN PIRANTI FAKULTAS TEKNIK UNP JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI ELEKTRO INDUSTRI MATA KULIAH ILMU BAHAN DAN PIRANTI V. TUGAS


1. Buatlah grafik antara IL dan VS untuk kedua table di atas (dalam satu grafik) untuk melihat daerah kerja atau operasi yang diijinkan 2. Jika sebuah dioda zener memiliki kemampuan 7,5 volt 400mW, berapakah kemampuan arus dioda tersebut? VI. ANALISIS Berikanlah kesimpulan yang dapat anda peroleh setelah melakukan pratikum di atas. 19


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : 06 WAKTU : TOPIK : TRANSISTOR BIPOLAR

I.

TUJUAN 1. Mengetahui cara menentukan kaki transistor 2. Menetukan nilai

II. BAHAN DAN ALAT 1. Transistor BC 107 2. Resistor 3. Potensiometer 4. Catu daya dc 5. Voltmeter 6. Amperemeter 7. Projectboard 8. Kabel penghubung III. TEORI SINGKAT

Transistor adalah salah satu komponen elektronika aktif. Transistor dapat berfungsi sebagai penguat arus maupun tegangan. Dibawah ini adalah simbol transistor NPN dan PNP.

Gambar 1. Simbol transistor npn dan pnp 20



Alpha DC (α dc) Perbandingan arus kolektor dengan arus emitter hampir sama, α dc sebagai definisi dari perbandingan kedua arus tersebut.

Beta DC Arus kolektor telah dihubungkan dengan arus emiter dengan menggunakan

.

Juga menghubungkan arus kolektor dengan arus basis dengan mendefnisikan dc transistor

Hubungan antara

dan

Hukum kirchoff menyatakan IE = IC + IB Dengan menggunakan aljabar , maka dapat di rubah menjadi

Transistor memiliki tiga buah kaki, yaitu base, kolektor dan emitter. Ketiga kaki tersebut dapat ditentukan menggunakan Ohmmeter. 21



IV. LANGKAH KERJA A. MENENTUKAN KAKI TRANSISTOR 1. Menentukan kaki base transistor, atur ohm meter pada posisi x100 2. Lakukan pengukuran seperti gambar di bawah ini

_ 1

2

+

3

Gambar 2. Cara menentukan kaki basis transistor 3. Perhatikan pergerakan jarum jam. Apabila jarum bergerak ke kanan dengan posisi probe yang satu tetap berada pada kaki 3 dan probe yang lainnya pada kaki 1 dan kaki 2 berarti kaki 3 adalah base transistor. Jika probe positif yang berada pada kaki 3 berarti transistor tersebut berjenis NPN. Sebaliknya jika probe negative yang berada pada kaki 3, berarti transistor tersebut berjenis PNP 4. Menentukan kaki kolektor dan emitor lakukan pengukuran seperti gambar di bawah ini

atau

Gambar 3. Cara menentukan kaki emitor dan kolektor 22



5. Misalkan transistor tersebut berjenis NPN. Perhatikan penunjukan jarum, apabila jarum bergerak ke kanan, maka kaki 1 (pada probe positif) adalah emitter dan kaki 2 (pada probe negative) adalah kaki kolektor. Atau jika dipasang kebalikannya (probe positif pada kaki 2 dan probe negative pada kaki 1) dan jarum tidak bergerak, maka kaki 1 adalah emitter dan kaki 2 adalah kolektor. B. MENENTUKAN NILAI α, β, DAN IE 1. Susunlah rangkaian seperti gambar berikut

0,1μF

Gambar 4. Rangkaian percobaan 2. Aturlah potensiometer sehingga bernilai nol kemudian hidupkan kedua power supply 3. Atur kembali nilai potensiometer sehingga nilai VBE sesuai dengan yang diminta pada table 1 4. Baca dan catat nilai IB dab IC pada table 1 23



Tabel 1 No

VBE (V)

IB

IC

IE

Ic /IB

IC/IE

1

0,1

2

0,2

3

0,3

4

0,4

5

0,5

6

0,6

V. TUGAS 1. Jelaskan cara‐cara mengenali kaki‐kaki transisitor selain menggunakan multimeter 2. Jika

suatu transistor adalah 250, berapa nilai arus emitter ?

VI. ANALISIS 1. Buatlah kurva IB vs IC untuk tabel 1 di atas 2. Berikanlah analisis dan kesimpulan yang dapat diperoleh dari percobaan yang anda lakukan. 24


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : 07 WAKTU : TOPIK : KARAKTERISTIK TRANSISTOR BIPOLAR

I.

TUJUAN Memahami karakteristik transistor bipolar

II. ALAT DAN BAHAN 1. Transistor BC 107 2. Power suplly dc 3. Amperemeter 4. voltmeter 5. Resistor, Potensiometer 6. Sumber arus 7. osiloskop 8. Projectboard dan Kabel penghubung secukupnya III. TEORI SINGKAT Karakteristik sebuah transistor biasanya diperoleh dengan pengukuran tegangan dan arus pada rangkaian dengan konfigurasi common emitter (kaki emitter tehubung dengan ground) seperti yang ditunjukan pada gambar berikut.

Gambar 1. Hubungan Common emitter transistor 25



Hubungan matematis antara besarnya arus kolektor (IC), arus basis (IB), dan arus emittrer (IE) adalah beta ( ) yang merupakan penguatan arus DC untuk common emitter serta alpha ( ) yang merupakan penguatan arus untuk common basis, dengan hubungan matematis sebagai berikut:

dan

Arus kolektor dipengaruhi oleh tegangan kolektor – emitor. Titik kerja (mode kerja) transistor dibedakan atas tiga bagian, yaitu daerah aktif, saturasi, dan cut‐off. Persyaratan kondisi ketiga model kerja ini dapat dilihat pada table berikut Tabel 1. Persyaratan mode kerja transistor Mode

I C

Aktif

. IB

Saturasi Cut ‐ off

Max

VCE VBE + BCB 0V VBE + BCB

VBE

VCE

0.7 V

0

Bias B‐C Bias B‐E reverse

Forward

0.7 V 0.7V
0

‐

‐

Pada kurva IC – VCE mode kerja transistor ini ditunjukan pada gambar berikut

Gambar 2. Area mode kerja transistor 26



IV. LANGKAH KERJA A. Karakteristik Input transistor IB VBE 1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini

Gambar 3. Pengujian karakteristik input transistor 2. Atur potensio RB2 ke posisi minimum (cek posisi nilai minimum RB2 dengan multimeter) 3. Berikan VCC = 10 volt. Kemudian atur posisi potensiometer RB2 untuk mengubah tegangan VBE sesuai dengan table 1 4. Cata nilai IB dan IC pada setiap nilai tegangan sesuai langkah 3 di atas 27



Table 1 VBE (V) 0 0,2 0,4 0,5 0,54 0,58 0,62 0,66 0,70 0,72

IB

IC

B. Karakteristik out put transistor IC VCE 1. Susunlah rangkaian seperti gambar berikut ini

μA

Gambar 4. Pengujian karakteristik out put transistor 2. Atur tegangan VCE = 0,5 volt 3. Atur potensiometer sehingga nilai IB sesuai dengan yang tertera pada table 2 4. Catat nilai IC yang terukur pada table 2 28



Table 2. No

VCE

IB (μA)

IC ( μA)

1

10

2

20

30

4

40

5

50

3

0,5

V. TUGAS 1. Buatlah kurva IB – VBE untuk table 1 2. Buatlah kurva IC – VCE untuk table 2 VI. ANALISIS Berikan analisis yang dapat anda peroleh dari pratikum yang telah anda laksanakan 29


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : 08 WAKTU : TOPIK : TRANSISTOR SEBAGAI PENGUAT

I.

TUJUAN Memahami serta mampu membuat rangkaian sederhana dari penguatan transistor

II. TEORI SINGKAT Transistor merupakan komponen dasar untuk sistem penguat. Agar bisa bekerja sebagai penguat transistor harus berada pada kondisi aktif, yakni dengan memberikan bias pada transistor, dapat dilakukan dengan memberikan arus yang konstan pada basis atau kolektor. Jika pada kondisi aktif transistor diberi sinyal masukan maka akan menghasilkan sinyal keluaran yang lebih besar dari sinyal input. Perbandingan antara sinyal out put dengan sinyal input inilah yang dinamakan dengan faktor penguatan, yang sering diberi notasi A atau C Pada prakteknya, penguatan transistor dapat dibagi atas tiga bagian, yakni: common emitter, common collector, dan common base. Namun pada percobaan kali ini hanya akan dilakukan salah satu dari ketiga penguatan di atas, yaitu Common emitter. Sesuai namanya common emitter, maka salah satu elektroda transistor, yaitu kaki emitter dipakai secara common (bersama) baik oleh bagian input maupun bagian out put. Biasanya pemakaian bersama ini dalam bentuk penyambungan kaki tersebut pada pentanahan (ground). Masing‐masing rangkaian penguat memiliki sifat yang berbeda‐beda, dimana pada common emitter, phase out put akan terbalik 1800 dari phase inputnya dan amplitude output akan lebih besar dari amplitude inputnya. 30



III. ALAT DAN BAHAN 1. Transistor BC 107 2. Resistor; 1k8 Ω, 470 Ω, 47k Ω, 10k Ω 3. Capasitor ; 10μf, dan 470μf 4. Function generator 5. DC power supply 6. Osiloskop 7. Multimeter 8. Breadboard dan kabel penghubung IV. LANGKAH KERJA 1. Susunlah rangkaian seperti gambar berikut ini.

10 μ f

10 μ f 470μf

Gambar 1. Common emitter A. PENGUATAN TEGANGAN 1. Atur VCC sebesar 10 Vdc 2. Atur amplitudo function generator sebagai input sinyal ac sebesar 10 mV (rms) dengan frekuensi 1kHz 3. Ukurlah harga tegangan input dan out put 31



4. Gunakan osiloskop untuk melihat bentuk tegangan input dan out put 5. Lepaskan kapasitor yang berada pada kaki emitor (470μf) kemudian kemudian ulangi langkah percobaan di atas. B. RESPON FREKUENSI 1. Pasang kembali kapasitor yang sudah dilepas sesuai dengan gambar 2. Atur power supply dc sebesar 10 V 3. Atur amplitudo function generator sebagai input sinyal ac sebesar 10 mV (rms) dengan frekuensi 10 sampai 1MHz (sesuai table 1) 4. Ukur nilai tegangan out put dan catat pada table 1 5. Lepaskan kapasitor yang berada pada kaki emitor (470μf) kemudian kemudian ulangi langkah percobaan 3 dan 4 di atas. Tabel 1. CE = 470μf

Frekuensi 10Hz 25Hz 50Hz 100Hz 250Hz 500Hz 1kHz 2,5kHz 5kHz 10kHz 25kHz 50kHz 100kHz 250kHz 500kHz 1MHz

V out

AV

Setelah dilepas CE = 470μf V out AV

32



V. TUGAS 1. Hitunglah nilai faktor penguatan pada langkah A (penguatan tegangan) 2. Hitunglah nilai faktor penguatan pada langkah B (table 1) VI. ANALISIS Berikan analisis serta kesimpulan anda yang dapat diperoleh setelah melakukan pratikum ini. 33

LAB‐SHEET ILMU BAHAN DAN PIRANTI FAKULTAS TEKNIK UNP JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI ELEKTRO INDUSTRI MATA KULIAH ILMU BAHAN DAN PIRANTI I.

JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : 09 WAKTU : TOPIK : SILICON CONTROL RECTIFIER (SCR)

TUJUAN Mengetahui dan memahami arus trigger (IGT), tegangan saturasi (VAK(sat), dan arus hold (IH)

II. TEORI SINGKAT SCR adalah salah satu piranti semikonduktor yang memiliki kemampuan penyaklaran yang cepat. Secara umum nama piranti ini dikenal dengan sebutan Thyristor

Gambar 1. Silicon Control Rectifier (SCR) SCR berfungsi sebagai saklar control yang terdiri dari empat gandengan bahan semi konduktor. Secara sederhana dapa dianalogikan seperti gambar berikut

Gambar 2. Gandengan SCR 34


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : 09 WAKTU : TOPIK : SILICON CONTROL RECTIFIER (SCR) Ujung P pada gambar di atas berfungsi sebagai Anoda dan ujung N berfungsi sebagai Katoda, sedangkan gandengan P yang lain berfungsi sebagai Gate SCR dan akan mengalirkan arus apabila gate di beri trigger/signal dengan sudut penyalaan tertentu.

III. ALAT DAN BAHAN 1. Power supply unit; 0 – 20 volt dc variable dc regulator dan + 15 dc regulator, 12 volt rms ac supply unit 50 Hz 2. SCR 3. Resistor 4. Lampu 12 volt IV. LANGKAH KERJA A. Pengukuran arus trigger (IGT) dan tegangan saturasi (VAK(sat)) 1. Susunlah rangkaian sperti gambar di bawah ini

Gambar 3. Rangkaian untuk pengukuran arus trigger 2. Atur sumber dc sebesar 12 volt. 35



3. Atur potensio sehingga bernilai nol kemudian hidupkan sumber 4. Putar potensiometer secara perlahan, amati pengukuran arus gate sampai lampu hidup 5. Catat nilai arus gate pada saat lampu hidup pada table 1 6. Matikan power suplly dan atur potensio ke posisi nol 7. Hidupkan kembali trigger SCR dan ukur tegangan antara anoda dan katoda SCR. Hasil pengukuran dinamakan dengan tegangan saturasi VAK(Sat), kemudian catat nilai ini kedalam table 1 B. PENGUKURAN ARUS HOLD (IH) 1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini

Gambar 4. Pengukuran arus hold 2. On kan trigger SCR 3. Baca nilai arus pada saat tegangan sumber 12 volt. 4. Matikan sumber gate SCR 5. Turunkan secara perlahan tegangan sumber sampai arus SCR tiba‐tiba menjadi nol 6. Catat nilai arus pada saat proses ini terjadi (langkah 6) pada table 1 36



Tabel 1 N0

Keterangan

Nilai

1

Arus trigger (ITG)

……………… mA

2

Tegangan sturasi (VAK (sat))

3

Arus hold (IH)

…………….... V ……………… mA

C. PENGUKURAN IGT, VAK(sat), DAN IH DENGAN SUMBER AC 1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini

Gambar 5. Rangkaian percobaan dengan sumber AC 2. Ulangi semua prosedur di atas (prosedur A dab B) untuk mendapatkan nilai IGT, VAK(sat), dan IH dengan sumber AC kemudian catat hasilnya pada table 2 37



V. TUGAS Perhatikan gambar di bawah ini !

Gambar 6. Rangkaian sederhana SCR SCR pada gambar 4 di atas memiliki kemampuan arus maksimum 10 A dengan VAK(SAT) 1,5 Volt, tentukanlah: 1. Disipasi daya pada SCR pada saat arus anoda maksimum 2. Nilai R 3. Disipasi daya pada R VI. ANALISIS 1. Berapakah besarnya arus gate sehingga SCR bisa ON dan bagaimana dengan arus anoda sehingga SCR bisa OFF 2. Berikanlah analisis dan kesimpulan yang dapat anda peroleh setelah melakukan pratikum ini 38


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : 10 WAKTU : TOPIK : PENYALAAN SILICON CONTROL RECTIFIER (SCR)

I.

TUJUAN 1. Mampu mengoperasikan rangkaian SCR pada sumber dc dan sumber ac 2. Mampu menganalisa arus dan tegangan yang terdapat pada bagian‐bagian rangkaian penyalaan SCR

II. ALAT DAN BAHAN 1. Power supply dc 2. Osiloskop 3. Multimeter 4. Dioda 5. Resistor 6. SCR 7. Trafo step down 8. Potensiometer 9. Saklar 10. Lampu (beban) III. TEORI SINGKAT Dalam pengoperasian SCR yang perlu diingat adalah SCR akan konduksi jika pada gate nya diberikan trigger dengan sudut penyalaan sebesar , dan anoda mendapat tegangan forward biase, makaSCR akan konduksi. Begitu pula sebaliknya SCR akan off atau tidak mengalami konduksi jika anoda mendapat tegangan reverse biase. Waktu yang digunakan untuk menunda mulai konduksi dikenal dengan nama delay atau firing angle . Rangkaian penyalaan SCR dikenal ada dua macam, yaitu penyalaan dengan sumber dc dan penyalaan dengan sumber ac. 39



Gambar 1. Sinyal kontrol gate SCR

Gambar 2. Trigger dengan sumber DC Beban Beban

R Vac

A G

D

K

S

Gambar 3. Trigger dengan sumber ac 40



Beban Beban

R Vac

A G

D S

K

Gambar 4. Trigger dengan sumber ac dan R variable

Gambar 5. Trigger dengan resistor dan kapasitor IV. LANGKAH KERJA A. SCR dengan sumber DC 1. Susunlah rangkaian seperti gambar berikut

Gambar 6. Trigger DC 41



2. Atur tegangan sumber 6 volt. 3. Hubungkan osiloskop ke rangkaian sesuai dengan gambar di atas 4. Amati lampu sebelum SCR di trigger 5. Lakukan pentriggeran SCR dengan cara menutup saklar (posisi on) dan amati lampunya 6. Merubah SCR dari kondisi bekerja ke kondisi off bisa dilakukan dengan beberapa cara a. Menurunkan tegangan sumber secara perlahan sampai melewati tegangan Breakover (VBR). b. Memutuskan sesaat teganga dioda c. Memberikan tegangan balik pada dioda Berdasarkan langkah kerja 6.a, amati dan catat perubahan tegangan sumber (VS), drop tegangan pada beban serta arus beban B. SCR dengan sumber ac (sebaai pengendali) 1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini

4,7μf

Gambar 7. Trigger ac (SCR sebagai pengendali) 42



2. Hubungkan CRO dengan rangkaian percobaan 3. Amati gambar yang ada di layar CRO, tegangan sumber, tegangan beban (out put) dan tegangan gate 4. Atur sudut penyalaan trigger pada 00 dengan mengatur R potensiometer 5. Kemudian atur sudut penyalaan untuk = 300, 450, 600, 900, 1350 dan 1800. 6. Ukur tegangan dan arus sesuai dengan table 1 Tabel 1. (sudut Beban (Ohm) penyalaan) 00 300 450 1000 600 900 1350 1800

Tegangan (volt sumber Beban

Arus (mA)

Bentuk gelombang sumber Gate beban

V. TUGAS Gambarkan karakteristiknya berdasarkan data yang diperoleh dari percobaan pertama (trigger dengan sumber DC) VI. ANALISIS Berikan analisis dan kesimpulan yang dapat anda ambil dari pratikum yang telah dilaksanakan 43


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : 11 WAKTU : TOPIK : TRIAC

I.

TUJUAN 1. Pengenalan piranti TRIAC 2. Pemahaman terhadap sifat TRIAC (mode trigger)

II. TEORI SINGKAT TRIAC, sama halnya dengan SCR juga termasuk kedalam tipe Thyristor yang juga terdiri dari empat gandengan bahansemi konduktor.

Gambar 1. TRIAC dan symbol Perilaku dari sebuah TRIAC sama dengan SCR tetapi TRIAC dapat di trigger untuk konduksi melalui arus gate untuk salah satu polaritas tegangan antara terminal T1 dan T2. Mode operasi dari sebuah TRIAC dapat dilihat pada gambar 2. Kuadran I adalah sebagai referensi, pada umunya TRIAC di trigger dengan arus gate positif (mode I+) tetapi juga dapat di trigger dengan arus gate negatif (mode I‐). Begitu juga halnya pada kuadran ke III, arus gate adalah negatif (mode III ‐) tetapi juga bisa ditrigger dengan arus gate yang positif (mode III+). 44



Gambar 2. Mode trigger TRIAC III. ALAT DAN BAHAN 1. Power supply dc 2. TRIAC 3. potensiometer 4. Resistor 5. Lampu 12 volt 6. Voltmeter 7. Amperemeter IV. LANGKAH KERJA 1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini 45



Gambar 3. Rangkaian percobaan 2. Aturlah potensiometer sehingga bernilai nol, kemudian hidupkan power supply 3. Naikkan arus gate dengan perlahan sampai lampu hidup. 4. Cata nilai arus pada table (IGT mode I+) 5. Matikan sumber, kemudian ganti sumber tegangan nomor 1 dengan – 15 volt 6. Ulangi langkah pengukuran di atas kemudian cata hasilnya pada table (IGT mode I ‐), balikkan prob alat ukur jika perlu 7. Matikan sumber, kemudian hubungkan sumber tegangan nomor 2 dengan – 15 volt pada lampu 8. Ulangi pengukuran seperti di atas kemudian cata hasilnya pada table (IGT mode III ‐) 9. Kemudian ganti sumber tegangan nomor 2 dengan + 15 volt 10. Ulangi pengukuran seperti di atas dan cata hasilnya pada table (IGT mode III +) 46



Tabel 1 MODE

I ‐

I +

III ‐

III ‐

IGT (mA)

V. TUGAS Jelaskan tentang mode pentriggeran dari sebuah TRIAC hingga bisa terjadi konduksi VI. ANALISIS Berikan analisis dan kesimpulan yang dapat di ambil dari pratikum yang telah dilaksanakan 47


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : 12 WAKTU : TOPIK : PENSAKLARAN DENGAN TRIAC (TRIAC SWITCH)

I.

TUJUAN Mampu merangkai dan mengoperasikan serta memahami rangkaian sederhana pensaklaran dengan TRIAC pada mode operasi triggernya

II. TEORI SINGKAT TRIAC juga merupakan suatu piranti yang termasuk kedalam tipe thyristor yang dapat digunkan untuk pensaklaran arus ac. TRIAC dirancang untuk menghantarkan pada kedua tengahan dari bentuk gelombang out putnya. Oleh karena itu out put dari TRIAC adalah arus bolak balik dan bukan arus searah. TRIAC beroperasi sebagai 2 buah SCR dalam satu bungkus yang terhubung paralel dengan tiga terminal: Anoda, katoda, dan Gate. Terminal anoda dan katoda dirancang sedemikian rupa karena aliran arus adalah dua arah. Aliran akan berintegrasi dengan gerbang maka katoda digunakan sebgai pengukuran terminal referen. Arus dapat mengalir antara anoda dan katoda, juga antara gerbang dan katoda. TRIAC harus di trigger agar konduksi pada salah satu arah dengan arus gerbang bergerak masuk atau keluar dari gerbang (jika arah aliran arus utama ditentukan). TRIAC pada dasarnya mempunyai karakteristik pengoperasian internal yang sama dengan SCR. TRIAC mempunyai empat kemungkinan metode pentriggeran, sehubungan dengan katoda di atas, yaitu 1. Anoda positif, gerbang positif 2. Anoda positif, gerbang negative 3. Anoda negative, gerbang positif 4. Anoda positif, gerbang positif. 48



III. ALAT DAN BAHAN 1. TRIAC 2. Dioda IN 4007 3. Lampu 12 v 4. Power supply ac 5. Power supply dc 6. Resistor 7. Pushbutton/saklar IV. LANGKAH KERJA A. TRIAC switch I 1. Susunlah gambar seperti rangkaian berikut

12 V lamp 12 V rms ac

100 R

A C

B T2

IN 4007 220 R G

T1

Gambar 1. Rangkaian sederhana pensaklaran TRIAC 2. Apa yang akan terjadi terhadap lampu jika titik A tidak tersambung ke titik B maupun C ? Mengapa hal tersebut bisa terjadi ? 49



3. Jika titik A dihubungkan dengan titik B, apa yang terjadi terhadap lampu? Mengapa hal tersebut bisa terjadi ? Jelaskan! 4. Jika titik A dihubungkan ke titik C, apa yang terjadi terhadap lampu? Mengapa hal tersebut bisa terjadi? Jelaskan ! B. TRIAC switch II 1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini

Gambar 2. Rangkaian sederhana pensaklaran dengan TRIAC 2. Pasang R dengan nilai 220 Ω kemudian ukur arus gate (IGT) dan gunakan osiloskop untuk melihat bentuk gelombang yang mengoperasikan beban. 3. Pasang R dengan nilai 100 Ω kemudian ukur arus gate (IGT) dan gunakan osiloskop untuk melihat bentuk gelombang yang mengoperasikan beban. 50



V. TUGAS Pedomani gambar 2. 1. Jika arus gate 15 mA dan tegangan dari Gate ke T1 sebesar 1 V, hitung nilai R yang dibutuhkan untuk mengoperasikan rangkaian. 2. Jika arus gate 30 mA dan tegangan dari Gate ke T1 sebesar 1 V, hitung nilai R yang dibutuhkan untuk mengoperasikan rangkaian. VI. ANALISIS

Berikan analisis serta kesimpulan yang dapat anda peroleh setelah melakukan pratikum ini 51

LAB‐SHEET ILMU BAHAN DAN PIRANTI FAKULTAS TEKNIK UNP JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI ELEKTRO INDUSTRI MATA KULIAH ILMU BAHAN DAN PIRANTI I. TUJUAN

JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : 13 WAKTU : TOPIK : DIAC

1. Pengenalan piranti DIAC 2. Pengukuran karakteristik DIAC II. TEORI SINGKAT DIAC adalah da buah dioda yang disusun secara berlawanan. DIAC merupakan singkatan dari dioda alternating current. Jadi DIAC adalah dioda yang mengalirkan arus bolak balik yang artinya bergantian forward (maju) dan reverse (mundur) biase bila diberi tegangan pada elektrodanya. Susunan DIAC hamper sama dengan transistor namun elektrodanya Cuma dua dan mempunyai dua junction.

Gambar 1. (a). symbol DIAC (b). susunan DIAC (c). Rangkaian DIAC (d). Rangkaian pengganti DIAC Apabila titik A adalah titik muatan positif, maka junction ke‐1 pada fordward biase, sedangkan junction ke‐2 pada keadaan reverse bias. Pada saat titik A tegangan positif terhadap toitik B, maka setelah pada tegangan tertentu dapat menembus tegangan breakdown sehingga mengalir arus pada DIAC. Demikian juga apabila pada 52



titik B tegangannya lebih positif terhadap titik A sampai menembus junction ke‐1, maka arus mengalir melalui DIAC. Cara kerja DIAC lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 1.d di atas, yaitu apabila titik A pada keadaan fordward biase, maka sakelar S1 pada on, sedangkan sakelar S2 pada off. Sebaliknya, jika titik B pada keadaan forward biase, maka sakelar S2 pada on dan ssakelar S1 pada off (terbuka.

Gambar 2. Kurva karakteristik V‐I DIAC Dengan demikian jelaslah prinsip kerja DIAC tak ubahnya dengan arus bolak‐balik yaitu bergantian forward dan reverse apabila diberi tegangan arus bolak‐balik. III. ALAT DAN BAHAN 1. Variable DC power Supply 2. Potensiometer 100K 3. Ampermeter 4. Voltmeter 5. DIAC 6. Papan rangkaian dan kabel penghubung secukupnya 53

LAB‐SHEET ILMU BAHAN DAN PIRANTI FAKULTAS TEKNIK UNP JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI ELEKTRO INDUSTRI MATA KULIAH ILMU BAHAN DAN PIRANTI IV. LANGKAH KERJA


1. Susunlah rangkaian seperti gambar berikut.

Gambar 3. Rangkaian percobaan karakteristik DIAC 2. Hidupkan power supply, kemudian naikan tegangan secara bertahap (sesuai dengan table 1) 3. Catat nilai arus dan tegangan pada table 1 untuk setiap perubahan nilai tegangan sumber 4. Atur potensiometer sampai DIAC mendapatkan tegangan untuk konduksi Tabel 1. No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Tegangan sumber (Volt) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Arus (Ampere)

Tegangan (Volt) 54

LAB‐SHEET ILMU BAHAN DAN PIRANTI FAKULTAS TEKNIK UNP JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI ELEKTRO INDUSTRI MATA KULIAH ILMU BAHAN DAN PIRANTI V. TUGAS


Buatlah kurva karakteristik dari DIAC berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan VI. ANALISIS Berikan analisis serta kesimpulan dari pratikum yang telah dilakukan. 55


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : 14 WAKTU : TOPIK : APLIKASI DIAC

I.

TUJUAN Mampu merangkai dan mengoperasikan serta memahami rangkaian sederhana dari aplikasi DIAC

II. TEORI SINGKAT Pada umunya, DIAC banyak digunakan sebagai trigger SCR dan juga untuk mengatur daya. Sebagai trigger pada SCR maupun TRIAC, fungsinya seolah olah sebagai saklar elektronik, demikian juga dengan pengatur daya.

(a) (b) Gambar 1. Pemakaian DIAC (a) Rangkaian trigger SCR (b) Rangkaian pengatur daya III. ALAT DAN BAHAN 1. Fuse 0,5 A 2. Lampu 100 watt (load) 3. DIAC 4. TRIAC 5. Resistor 6. Variabel resistor 7. Capasitor 56

LAB‐SHEET ILMU BAHAN DAN PIRANTI FAKULTAS TEKNIK UNP JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI ELEKTRO INDUSTRI MATA KULIAH ILMU BAHAN DAN PIRANTI 8. Sumber AC 220 Volt

JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : 14 WAKTU : TOPIK : APLIKASI DIAC

9. Papan rangkaian 10. Kabel penghubung secukupnya IV. LANGKAH KERJA 1. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini (harap dikerjakan dengan hati‐ hati karena memakai tegangan AC 220 volt)

100 μf

Gambar 2. Rangkaian percobaan 2. Atur potensiometer sampai cahaya lampu mualai terlihat. 3. Catat nilai tegangan dan arus beban saat lampu mulai menyala. 4. Atur secara bertahap potensiometer sehingga lampu menyala dengan sempurna. 5. Catat nilai tegangan dan arus beban untuk setiap perubahan nilai potensiometer. 57


JOBSHEET/LABSHEET NOMOR : 14 WAKTU : TOPIK : APLIKASI DIAC Tabel 1.

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Posisi Potensiometer (Ω)

Arus (Ampere)

Tegangan (Volt)

V. TUGAS Jelaskan prinsip kerja dari rangkaian di atas (gambar 2) VI. ANALISIS Berikanlah analisis dan kesimpulan anda terhadap pratikum yang telah dilaksanakan.

58

LAB SHEET ILMU BAHAN DAN PIRANTI

Recommend Documents