1. TUJUAN PERCOBAAN
Mengamati bentuk tegangan yang dihasilkan oleh penyearah arus setengah gelombang.

2. LANDASAN TEORI
Sifat dioda hanya menyearahkan arus pada satu arah tegangan positif saja, maka bila sumber arus pada dioda diganti dengan arus bolak-balik, maka rangkaian penyearah dengan satu dioda salah satunya menghasilkan penyearahan setengah gelombang (periode) dan selebihnya menghasilkan penyearahan gelombang penuh.
Aplikasi umum dari dioda berupa aplikasi dalam rangkaian penyearah setengah gelombang. Dalam rangkaian penyearah setengah gelombang, hasil penyearah hanya pada bagian positif yaitu setengah dari panjang gelombang, dari tegangan bolak-balik sebagai sumbernya.
Pada saat arus bolak-balik mengalir positif pada setengah panjang gelombang pertama, sesuai dengan panah dioda, dioda akan mengalirkan arus. Pada saat arus bolak-balik mengalir negatif pada setengah panjang gelombang berikutnya, berlawanan dengan arah dioda, dioda tidak melewatkan arus.
Diasumsikan bahwa sumber tegangannya atau resistansi dalamnya sangat rendah bila dibandingkan sehingga menghasilkan:

Dikarenakan dioda tersebut nonlinear, maka persamaan di atas merupakan persamaan nonlinear dan dengan cara grafis dapat didekati dengan dua rangkaian linear, yang biasanya berupa penyajian untuk mendapat dioda bias maju dan bias balik.
(Wollard, Barry : 2003)
Keluaran arus yang hanya setengah panjang gelombang ini sudah tentu tidak efisien, karena daya dari setengah gelombang yang lain tidak dimanfaatkan. Maka setengah gelombang yang lain harus disearahkan pula.
Rangkaian penyearah setengah lingkaran artinya hasil penyearah hanya pada bagian positif, yaitu setengah panjang gelombang dari tegangan bolak-balik sebagai sumbernya.untuk mengurangi besarnya tegangan yang sampai kediode digunakan trafo, yang kumparan primernya dapat langsung dihubungkan kejala-jala listrik. Jumlah lilitan kumparan kedua harus dihitung sedemikian rupa sehingga tegangan sekundernya masih dalam bata stegangan diode yang diperkenankan.

Rangkaian penyearah setengah gelombang artinya hasil penyearah hanya pada bagian positif, yaitu setengah panjang gelombang, dari tegangan bolak-balik sebagai sumbernya.
Dioda merupakan komponen elektronika yang paling sederhana, yang tersusun dari dua jenis semikonduktor, yaitu semikonduktor jenis-n dan jenis-p (Sutanto,1994)

Walaupun arus bolak-balik sudah tersedia, arus searah sering dibutuhkan untuk memberi daya pada radio, atau kalkulator. Piranti ini sering dilengkapi dengan baterai dan dengan pengkonversi ac-dc untuk menghemat baterai apabila tersedia daya ac. Pengkonversi ini terdiri atas transformator untuk menurunkan tegangan dari 120 V ke tegangan yang dibutuhkan (biasanya 9 V) dan rangkaian untuk mengkonversi ac menjadi dc. Proses konversi arus bolak-balik menjadi arus searah disebut penyearahan. Elemen dasar dalam penyearahan ini adalah dioda. Dioda pertama, yang dikembangkan oleh John Fleming pada tahun 1904, berupa tabung vakum yang berisi dua elemen. Katoda yang memancarkan electron dan anoda yang disebut plat, berfungsi mengumpulkan electron yang dipancarkan. Ciri penting dioda ialah bahwa dioda ini mengkonduksi arus dalam satu arah dan tidak dalam arah lain. Sebagian besar dioda yang digunakan sekarang merupakan piranti semikonduktor.
(Sutrisno 1986)
Pada saat arus bolak balik mengalir positif pada setengah panjang gelombang pertama, sesuai dengan arah panah dioda, dioda akan mengalir arus. Pada saat arus bolak balik mengalir negative pada setengah panjang gelombang berikutnya, berlawanan dengan arah diode, diode tidak melewatkan arus.
Keluaran arus yang hanya setengah panjang gelombang ini sudah tentu tidak efisien, karena daya dari setengah gelombang yang lain tidak dapat dimanfaatkan untuk keperluan si pemakai. Setengah gelombang yang lain dengn demikian harus disearah pula. Hal ini dapat dilakukan dengan menambah satu diode lain, yang membentuk rangkaian penyearah gelombang penuh seperti berikut.

3. ALAT/BAHAN YANG DIPERLUKAN

No Nama Alat/Bahan Jumlah
1 Hambatan tetap
1
2 Dioda IN4002 1
3 Papan rangkaian 1
4 Jembatan penghubung 2
5 Saklar 1 tutup 1
6 Kabel penghubung merah 2
7 Kabel penghubung hitam 2
8 Catudaya 1
9 Osiloskop 1


4. PERSIAPAN PERCOBAAN

a. Persiapkan peralatan / komponen sesuai dengan daftar alat dan bahan
b. Buat rangkaian seperti gambar diatas
• Saklar pada posisi terbuka (posisi 0)
• Osilatoskop berfungsi untuk memperlihatkan bentuk tegangan listrik
c. Hubungkan osiloskop ke sumber tegangan PLN (alat masih dalam keadaan mati/ off)
• Atur kepekatan input vertical pada posisi 2 atau 1 vol/div
• Atur sweep time pada posisi 5 ms/div
• Atur kepekatan probe pada poaiai 1 x
• Osiloskop dalam keadaan terkalibrasi
d. Hubungkan catu-daya kesumber tegangan PLN (alat masih dalam keadaan mati/off).
e. Pilih teganfan keluaran catu-daya 3V AC
f. Hubungkan rangkaian ke catu-daya (gunakan kabel penghubung).
g. Periksa kembali rangkaian

Langkah-langkah percobaan:
a. Dihidupkan osiloskop dan tunggu beberapa saat hingga terlihat garis pada layar. Hubungkan pengaturan secukupnya pada tombol posisi hingga garis berimpit dengan sumbu X. jika garis terlihat tidak stasioner (berkedip), atur tombol sweep time hingga diperoleh garis stasioner.
b. Diatur saklar input pada posisi ground (GND)
c. Dihubungkan osiloskop kerangkaian pada titik A dan B (dengan menggunakan probe).
d. Dihidupkan catu-daya dan tutup saklar S, kemudian geserr saklar input osiloskop pada posisi AC, amati dan gambarkan bentuk tegangan pada kolom hasil pengamatan
e. Saklar dibuka S (posisi 0) dan pindahkan hubungan osiloskop dengan rangkaian pada titik C dan D, kemudian geser saklar input osiloskop pada posisi DC.
f. Saklar ditutup S (posisi 1) kemudian amati dan gambarkan bentuk tegangan pada kolom hasil pengamatan.
g. Saklar di buka S (posisi 0) dan putar (balikkan) arah dioda, kemudian lakukan kembali langkah f.
h. Setelah selesai, osiloskop dimatikan dan catu-daya.

5. HASIL PENGAMATAN
a. Data Hasil Pengamatan

Bentuk tegangan antara titik A dan B Bentuk tegangan antara titik C dan D Bentuk tegangan antara titik C dan D setelah dioda dibalik










b. Pembahasan
Pada percobaan ini telah kita meneliti tentang bentuk tegangan yakni antara titik A dan B, antara titik C dan D, serta antara titik C dan D setelah dioda dibalik. Sesuai dengan hasil pengamatan pada saat dioda searah pada rangkaian maka diperoleh bentuk pada layar osiloskop yakni antara titik A dan B terlihat bentuk gelombang sumber bolak balik, antara titik C dan D terlihat bentuk gelombang pada beban RL (setengah periode) dan terakhir untuk bentuk gelombang pada saat dioda dibalik didapat bentuk gelombang yang sama dengan tegangan pada posisi C dan D namun posisinya terbalik atau kearah negative.

Salah satu rangkaian dasar dalam elektronika adalah rangkaian penyearah. Rangkaian ini terdiri dari satu aau beberapa dioda. Dioda merupakan komponen elektronika yang paling sederhana, yang tersusun dari dua jenis semikonduktor, yaitu semikonduktor jenis-n dan jenis-p. Dioda terdahulu adalah dioda tabung.

Yang menjadi dasar dari penyearah adalah sifat dioda yang hanya menyearahkan arus pada satu arah tegangan (arah maju ) saja, sedang pada arah yang berlawanan (arah mundur) arus yang dilewatkan sangat kecil dan diabaikan. Sifat dioda tersebut secara ringkas dapat dinyatakan dalam persamaan dioda sebagai berikut :

Dimana = arus dioda
= arus jenuh balik
= tegangan dioda
= konstanta Boltzman
= temperatur absolut
Dari persamaan diatas terlihat bahwa arus dioda secara eksponensisal naik dengan naiknnya tegangan dioda pada arah maju (tegangan dioda positif). Sedangkan pada arah tegangan sebaliknya (arah balik) atau pada tegangan dioda negative, besar arus dioda akan mendekati arus jenuh balik , yang harganya amat kecil dan diabaikan. Dengan singkat dapat dikatakan arus dioda hanya muncul pad tegangan dioda positif saja.

Dioda biasanya diberi symbol seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini. Simbol tersebut terdiri dari panah yang arahnya menunjukkan arah tegangan positif, atau ke arah mana arus dapat mengalir dan arah garis tegak-lurus yang menunjukkan arus tertahan pada arah masuk ke dioda.

DIODA SEBAGAI PENYEARAH
Karena sifat dioda yang hanya menyearahkan arus pada satu arah tegangan positif saja maka dioda dapat dirangkaikan sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan arus searah. Untuk itu kita lihat rangkaian di bawah ini. Pada gambar a bahwa dioda dicatu oleh suatu baterai yang pada dioda mengakibatkan tegangan dioda yang positif (tegangan arah maju). Sesuai dengan sifat dioda diatas maka tegangan dioda tersebut mengakibatkan mengalirnya arus dioda yang kecil sekali sebesar (arus jenuh balik) yang diabaikan dan dianggap arus dioda tidak mengalir.

Apa yang terjadi kalau baterai diganti dengan sumber arus bolak-balik? Dibawah ini ditunjukkan cara menggunakan dioda untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Mula-mula ditunjukkan rangkaian penyearah dengan satu dioda yang menghasilkan penyearah setengah periode.

RANGKAIAN PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG
Berikut ini ditunjukkan rangkaian penyearah setengah gelombang. Artinya hasil penyearahan hanya pada bagian positif, yaitu setengah panjang gelombang, dari tegangan bolak-balik sebagai sumbernya.

Untuk mengurangi besarnya tegangan yang sampai ke dioda digunakan trafo, yang kumparan primernya dapat langsung dihubungkan ke jala-jala listrik. Jumlah lilitan kumparan kedua harus dihitung sedemikian rupa sehingga tegangan sekundernya masih dalam batas tegangan dioda yang diperkenankan.

Pada saat arus bolak-balik mengalir positif pada setengah panjang gelombang pertama, sesuai dengan arah panah dioda, dioda akan mengalirkan arus. Pada saat arus bolak-balik mengalir negative pada setenah panjang gelombang berikutnya, berlawanan dengan arah dioda,dioda tidak melewatkan arus.

Rangkaian penyearah setengah gelombang ditunjukkan oleh gambar dibawah ini. Gambar kiri atas ada arus dioda kalau positif, yaitu pada setengah gelombnag pertama. Gambar kanan atas tidak ada arus dioda kalau negative, yaitu pada setengah gelombang berikutnya. Gambar kiri bawah bentuk gelombang arus bolak-balik dalam kumparan primer. Gambar kanan bawah bentuk gelombang keluaran yang muncul dalam tahanan beban . Gelombang searah keluaran ini muncul hanya pada setiap setengah panjang gelombang, karena itu dinamakan penyearah setengah gelombang.

Keluaran arus yang hanya setengah gelombang ini sudah tentu tidak efisien, karena daya dari setengah gelombang yang lain tidak dapat dimanfaatkan untuk keperluan si pemakai. Setengah gelombnag yang lain dengan demikian harus disearahkan pula. Hal ini dapat dilakukan dengan menambah satu dioda lain, yang membentuk rangkaian penyearah gelombang penuh.

MENGHALUSKAN KELUARAN PENYEARAH
Keluaran penyearah seperti diatas kurang memberikan hasil yang diharapkan, karena arus searah yang dihasilkan masih bergelombang tidak rata. Arus searah yang tidak rata demikian dapat mengakibatkan misalnya penerimaan radio yang bergetar, tidak enak didengar.

Untuk mendapatkan hasil penyearahan yang lebih halus, digunakan sifat kapasitor yang sementara menimbun muatan. Muatan tertimbun ini akan berangsur-angsur dikeluarkan lagi kalau potensial diluar lebih rendah. Rangkaian peyearah jembatan berikut dilengkapi dengan dua kapasitor.

Pada saat arus yang lewat dan naik, muatan listrik ditimbun dalam kapasitor . Pada saat arus mulai turun dan lebih rendah dari muatan dalam kapasitor, muatan dari kapasitor mulai mengalir keluar dan menambah besar arud dioda , sehingga arus dioda tersebut tidak turun mendadak, tetapi secara berangsur. Hal ini berlangsung sampai arus mulai naik lagi. Sehingga hasilnya bentuk gelombang yang lebih rata dibandingkan dengan bentuk gelombang tanpa kapasitor.

Ketidakrataan arus keluaran dari penyearah dinilai dengan factor ripple (kerutan), yang diukur dari persenbedaan amplitude terbesar dan amplitude terkecil relative terhadap amplitude terbesar.





KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Pada saat arus bolak balik mengalir positif pada setengah panjang gelombang pertama. Pada saat arus bolak balik mengalir negative pada setengah panjang gelombang berikutnya, berlawanan dengan arah diode, dan diode tidak melewatkan arus.
Sifat dioda hanya menyearahkan arus pada satu arah tegangan positif saja, maka bila sumber arus pada dioda diganti dengan arus bolak-balik, maka rangkaian penyearah dengan satu dioda salah satunya menghasilkan penyearahan setengah gelombang (periode) dan selebihnya menghasilkan penyearahan gelombang penuh.
Dalam rangkaian penyearah setengah gelombang, hasil penyearah hanya pada bagian positif yaitu setengah dari panjang gelombang, dari tegangan bolak-balik sebagai sumbernya.
Pada saat arus bolak-balik mengalir positif pada setengah panjang gelombang pertama, sesuai dengan panah dioda, dioda akan mengalirkan arus. Keluaran arus yang hanya setengah panjang gelombang ini sudah tentu tidak efisien, karena daya dari setengah gelombang yang lain tidak dimanfaatkan. Maka setengah gelombang yang lain harus disearahkan pula.

Saran
Sebaiknya keterbatasan alat-alat yang dibutuhkan saat percobaannya hendaknya dapat segera ditanggulangi supaya kegiatan pratikum dapat berlangsung sebagaimana mestinya.

DAFTAR PUSTAKA

Sutanto. 1994. Rangtkaian Elektronika. Jakarta : UI-Press
Sutrisno. 1986. Elektronika. ITB : Bandung
Woollard, Barry. 2003. Elektronika Praktis. Jakarta : PT. Anem Kosong Anem