LAPORAN EKSPERIMEN FISIKA II

KARAKTERISTIK LED

oleh

Hafizh Afdalil I., Salma Priyanka S. P., Faris Rasyad M., Dippos Yosafat
10218014, 10218018, 10218054, 10218108

LABORATORIUM FISIKA LANJUT

PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2020-2021
 ABSTRAK

Pada eksperimen ini, kami akan melakukan percobaan mengenai fenomena emisi foton pada
material semikonduktor di dalam LED. Pada eksperimen ini kami bertujuan untuk
menentukan nilai tegangan threshold, energi band-gap, panjang gelombang foton yang
diemisikan, dan nilai parasitic resistance LED. Pada percobaan digunakan set alat IV Meter
yang memvariasikan nilai tegangan dan mengukur nilai arus yang mengalir pada LED.
Percobaan dilakukan dua kali untuk setiap LED yang digunakan. Percobaan pertama dengan
menggunakan rentang tegangan 0 – 4 V dan step 0,05 V. pada percobaan kedua digunakan
rentang yang lebih sempit dan step 0,01 V. Data yang diperoleh adalah data warna LED dan
nilai tegangan ketika LED mulai menyala serta data arus sebagai fungsi tegangan. Data yang
diperoleh diolah dengan melakukan regresi pada data arus tegangan. Dari hasil regresi
digunakan beberapa persamaan untuk menghitung nilai tegangan threshold, energy band-gap,
panjang gelombang, dan parasitic resistance. Nilai-nilai panjang gelombang yang berbeda-
beda mengindikasikan bahwa warna cahaya LED berbeda-beda. Sehingga dapat disimpulkan
bahwa nilai tegangan threshold, energy band-gap, panjang gelombang, dan parasitic
resistance untuk setiap LED berbeda-beda.

Kata Kunci : Energi band-gap, Panjang gelombang, Parasitic resistance, Tegangan threshold.

i
 DAFTAR ISI

ABSTRAK .................................................................................................................................i
DAFTAR ISI............................................................................................................................ ii
Bab I Pendahuluan .................................................................................................................. 1
Bab II Dasar Teori ................................................................................................................... 2
II.1 Elektrometer I-V METER ELKAHFI 100 ...................................................................... 2
II.2 Bandgap ........................................................................................................................... 2
II.3 LED ................................................................................................................................. 3
Bab III Metode dan Hipotesis ................................................................................................. 6
III.1 Metode ............................................................................................................................ 6
III.2 Hipotesis ......................................................................................................................... 6
Bab IV Hasil dan Pembahasan ............................................................................................... 7
IV.1 Hasil Eksperimen ........................................................................................................... 7
IV.1.1 Eksperimen Variasi Pertama ................................................................................... 7
IV.1.2 Eksperimen Variasi Kedua .................................................................................... 14
IV.2 Pembahasan .................................................................................................................. 14
IV.2.1 Pertanyaan ............................................................................................................. 14
IV.2.2 Analisis .................................................................................................................. 15
IV.2.3 Open Problem ....................................................................................................... 16
Bab V Kesimpulan ................................................................................................................. 18
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. 19

ii
 BAB I Pendahuluan

LED merupakan perangkat semikonduktor p-n junction yang menghasilkan cahaya ketika
arus listrik melewati celah antara katoda dan anoda di dalam sistem perangkat tersebut. LED
mengalami proses electroluminescence, yaitu proses konversi energi listrik menjadi cahaya.
Saat semikonduktor tipe-p dan n dihubungkan, elektron dari tipe-n akan berdifusi menuju
tipe-p dimana elektron bertemu dengan banyak hole lalu berekombinasi. Akibatnya, pada
daerah p-n junction terjadi pengosongan muatan. Daerah ini dikenal dengan daerah deplesi
(Schubert, 2006). Jika pada daerah deplesi diberikan voltage bias, daerah deplesi akan
menipis, sedangkan pada reverse bias daerah deplesi akan melebar.

Tujuan dituliskan secara poin per poin, tujuan harus bersifat kuantitatif:

1. Menentukan tegangan threshold (Vth)

2. Menentukan nilai band-gap energy (Eg) LED

3. Menentukan nilai panjang gelombang cahaya yang dipancarkan LED (λ)

4. Menentukan parasitic resistance dari LED

Sertakan batasan-batasan pada percobaan yang dilakukan:

1. Vmax dan Vmin yang digunakan adalah 0 V dan 4 V.

2. Arus yang digunakkan pada eksperimen adalah 0,0035 A.

3. Speed level yang digunakan pada eksperimen adalah 2 dan 3.

Asumsi yang digunakan dalam eksperimen ini adalah:

1. Jumlah pembawa muatan bahan dianggap sangat banyak sehingga nilai energi gap
adalah muatan elektron dikalikan VTH.
2. Panjang gelombang referensi yang digunakkan untuk LED sudah tepat.
3. Tidak ada kenaikan atau penurunan temperatur (temperatur ruang).

1
 BAB II DASAR TEORI

II.1 Elektrometer I-V METER ELKAHFI 100

Elektrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuantitas dan intensitas listrik.
Elektrometer dapat membangkitkan tegangan yang sebanding dengan rasio arus masukan
dengan arus referensi. I-V METER ELKAHFI 100 merupakan alat yang dirancang untuk
mengukur karakterisasi arus tegangan (I-V). Elektrometer ini dapat mengeluarkan hasil data
dalam bentuk grafik dengan metoda linier dan logaritmik. Karakteristik yang diukur
elektrometer ini adalah LED. I-V METER ELKAHFI 100 merupakan alat yang dirancang
untuk mengukur karakterisasi arus tegangan (I-V). Terdiri dari sebuah sumber tegangan dan
pikoamperemeter IV Meter ELKAHFI 100 dapat mengukur arus mulai dari 100 pA sampai
3,5 mA. Dilengkapi dengan lima buah tombol tekan untuk navigasi menu dan sebuah layar
LCD 16 karakter dua baris untuk menampilkan menu dan hasil pengukuran. Pengukuran
dapat dilakukan dengan memilih menu yang sesuai dan melihat hasil pengukuran pada layar
LCD. Serta untuk memudahkan pengolahan data pengukuran disediakan Software
ELKAHFI-100. Untuk kebutuhan praktikum disediakan DUT (Device Under Test), namun
DUT yang lain dapat langsung diukur dengan menggunakan konektor yang sesuai.

II.2. Bandgap
Bandgap menunjukkan perbedaan energi minimum di antara di atas pita valensi dengan di
bawah pita konduksi. Sedangkan kedua posisi tersebut tentu secara keseluruhan tidak akan
memiliki nilai momentum elektron yang sama. Dalam semikonduktor dengan direct bandgap
yang terjadi adalah bagian atas dari pita valensi akan memiliki nilai momentum yang sama
dengan bagian bawah dari pita konduksi seperti ditunjukkan dalam skemat di bawah ini:

Gambar II.1 Direct Bandgap

2
Sedangkan saat indirect bandgap yang terjadi adalah maksimum energi dari pita valensi terjadi
saat perbedaan nilai momentum dengan energi minimu pita konduksi seperti pada skema di
bawah ini:

Gambar II.2 Indirect Bandgap

II.3. LED (Light Emitting Diode)

Light Emitting Diode (LED) adalah dioda p-n junction yang terbuat dari semikonduktor direct
bandgap, contohnya GaAs, yang terjadi rekombinasi elektron-hole menghasilkan emisi foton
(Kasap, 2002). LED dapat memancarkan cahaya karena menggunakan dopping galium, arsenic
dan phosporus. Jenis doping yang berbeda di atas dapat menghasilkan cahaya dengan warna
yang berbeda. LED merupakan salah satu jenis dioda sehingga hanya akan mengalirkan arus
listrik satu arah saja. LED akan memancarkan cahaya apabila diberikan tegangan listrik
dengan konfigurasi forward bias. Berbeda dengan dioda pada umumnya, kemampuan
mengalirkan arus pada LED cukup rendah yaitu maksimal 20 mA. Apabila LED dialiri arus
lebih besar dari 20 mA, maka LED akan rusak sehingga pada rangkaian LED dipasang sebuah
resistor sebagai pembatas arus.

Gambar II.3 LED (Light Emitting Diode)

3
Cahaya yang dipancarkan oleh dioda ini adalah hasil dari pelepasan energi oleh elektron saat
berpindah dari pita konduksi ke pita valensi. Energi yang dikeluarkanoleh LED untuk satu
elektron adalah

dengan h adalah konstanta Planck bernilai 6,63 x 10-34 kg/s, c adalah kecepatan cahaya
bernilai 3 x 108 m/s, dan λ adalah panjang gelombang cahaya. Pada dioda/LED, energi yang
dipancarkan oleh elektron ini setara dengan perbedaan energi antara pita valensi dan pita
konduksi, yaitu besar energi gap yang ada pada sambungan p-n sehingga energi gap yang ada
pada daerah pengosongan. Sama dengan energi yang dipancarkan oleh elektron dalam bentuk
cahaya saat berpindah dari pita konduksi ke pita valensi. Dioda memiliki karakteristik tertentu
pada tegangan yang berbeda. Sedangkan untuk LED, karakteristiknya bermacam – macam
tergantung warna dari LED.

Gambar II.4 Kurva Karakteristik LED

Berdasarkan kurva karakteristik, persamaan dioda yang menyatakan hubungan

antara tegangan dan arus adalah

Dengan
Eg : energy gap dalam eV
k : konstanta Boltzmann bernilai 1,38 x 10-23 kgm2 s-2K-1
q : muatan elektron bernilai 1,6 x 10-19 coulumb,
T : suhu ruangan dalam Kelvin.

4
Berdasarkan persamaan (II.2), kita dapat menentukan persamaan yang digunakan untuk regresi
berdasarkan koefisien yang digunakan, yaitu

Dengan

Pada bagian linear kurva karakteristik, digunakan persamaan

Sementara itu, untuk menghitung energy gap digunakan persamaan

Untuk menghitung panjang gelombang, digunakan persamaan

Untuk mencari nilai error, digunakan persamaan

Adapun parasitic resistance pada LED dihitung dengan menggunakan persamaan

5
 BAB III Metode dan Hipotesis

III.1 Metode
Eksperimen dilakukan dengan menggunakan perangkat alat I-V METER ELKAHFI 100 yang
terhubung dengan PC. Set alat dihubungkan dengan sumber listrik PLN melalui kabel power
dan dihubungkan dengan PC melalui port serial DB-9. Selanjutnya pada alat bagian current in
dihubungkan dengan kabel BNC to DUT dan bagian voltage out dihubungkan dengan kabel
TNC to DUT. Kemudian bagian kabel negatif konektor DUT saling dihubungkan dan LED
dihubungkan dengan kabel positif konektor DUT dalam kondisi panjar maju. Setelah itu, pada
PC dibuka perangkat lunak ELKAHFI 100 dan port diatur pada COM 4 serta baudrate diatur
pada dan pilih I-V Characteristic. Selanjutnya pada jendala yang terbuka diatur nilai voltage
min, voltage max, voltage step, current max, speed level, mode, dan data mode.

Untuk percobaan pertama, selama pengukuran berlangsung, diamati nilai tegangan ketika LED
mulai menyala. Setelah diperoleh nilai tegangan ketika LED mulai menyala, data yang
sebelumnya diperoleh disimpan. Untuk melakukan percobaan selanjutnya dilakukan dengan
menekan Clear Graph, mematikan I-V Meter board dan menggantik LED. Untuk percobaan
kedua, parameter-parameter adalah (sekitar ±0.2 Volt dari saat LED mulai menyala pada
percobaan 1 dan denan speed level adalah 3. Pada percobaan ini diamati nilai tegangan ketika
LED mulai menyala dan dicatat nilai tegangan tersebut sebagai tegangan threshold hasil
pengamatan.

III.2 Hipotesis
Adapun hipotesis untuk eksperimen ini adalah sebagai berikut:
1. Akan didapatkan tegangan threshold pengamatan akan berbeda dengan tegangan
threshold dari perhitungan secara linear, hal ini dikarenakan saat penentuan tegangan
tepat nyala oleh pengamat kemungkinan tidak selalu tepat.
2. Nilai panjang gelombang akan memiliki error yang tidak terlalu besar dikarenakan
kedua panjang gelombang dihitung menggunakan dua cara software dari karakteristik
yang dihasilkan sebuah software pula sehingga sangat sedikit kemungkin error yang
terjadi.

6
 BAB IV Hasil dan Pembahasan

IV.1 Hasil Eksperimen

Sesuai dengan arahan dari prosedur percobaan maka saat eksperimen akan didapatkan data
berupa nilai tegangan saat lamput tepat menyala yang akan dituliskan sebagai tegangan
threshold (Vth). Sedangkan pada software akan menampilkan kurva karakteristik eksperimen
dari LED. Kurva ini terbentuk dari adanya arus terhadap tegangan yang selanjutnya diolah
dengan software yakni Matlab (akan didapatkan konstanta dari persamaan eksponensial).
Keduanya akan disajikan di bawah berikut yang selanjutnya akan diolah untuk didapatkan
besaran-besaran yang dituju untuk eksperimen kali ini.

IV.1.1 Eksperimen Variasi Pertama

Pada eksperimen ini, digunakkan beberapa macam LED dan menggunakan alat I-V meter
ELKAHFI diaamati warna LED yang menyala saat tegangan VTH yang diberikan pada tabel
dibawah ini.

Tabel IV.1 Data nyala LED

No. Warna Selubung Warna Nyala
1 Putih / bening Putih
2 Merah Merah
4 Putih / bening Hijau
5 Putih / bening Biru
6 Putih / bening Infrared (ungu)
X Hijau Kuning
Y Kuning Orange

Kemudian, akan dicari konstanta a, b, c, d, dan R2 yang diperoleh hasil fitting dimana
konstanta a, b, c, dan d berturut – turut menggunakan persamaan (II.4) sampai persamaan
(II.7) dan didapat hasilnya yang tertera pada tabel berikut.

Tabel IV.2. Data konstanta hasil fitting

Nomor LED(Warna) a b c d R2
biru 0,4694 32,73 9 2,98E-06 0,9989
hijau 0,9593 28,23 9 9,42E-06 9,92E-01
infrared 0,721 20,3 13,23 2,10E-05 0,9665
kuning 0,5797 35,83 15,98 6,44E-06 0,9949

7
 -1,13E-
merah 0,6962 35,3 16,16 05 0,9954
orange 0,537 30,54 13,56 2,31E-06 0,9962
-4,94E-
putih 0,5347 34,09 10,46 06 0,9921

Sedangkan hasil pengolahan data menggunakan Matlab akan didapatkan bentuk grafik seperti
di bawah ini yang selanjutnya disebut Kurva Karakteristik LED secara eksperimen untuk
kedelapan lampu:

Gambar IV.1 Kurva Karakteristik Biru

Gambar IV.2 Kurva Karakteristik Hijau

8
Gambar IV.3 Kurva Karakteristik Infrared

Gambar IV.4 Kurva Karakteristik Kuning

9
Gambar IV.5 Kurva Karakteristik Mersh

Gambar IV.6 Kurva Karakteristik Orange

10
 Gambar IV.7 Kurva Karakteristik Putih

Selanjutnya dari persamaan garis trendline linear beserta akan didapatkan konstanta sebagai
berikut:
Tabel IV.3. Data konstanta dengan pengolahan data secara linear
Nomor LED m P R2
biru 0,01178 -0,0325 0,9706
hijau 0,01178 -0,02643 0,9648
infrared 0,01889 -0,01843 0,9742
kuning 0,02075 -0,03701 0,9706
merah 0,0242 -0,04191 0,9529
orange 0,01784 -0,03071 0,9816
putih 0,01415 -0,03643 0,9809

Tegangan threshold (VTH) hasil pengamatan ditentukan dari tegangan yang terbaca pada
software ELKAHFI 100 sesaat lampu menyala. Sedangkan tegangan threshold (VTH)
perhitungan linear didapatkan dari persamaan linear model linear grafik dengan syarat arus
bernilai 0 (atau y = 0). Didapatkan hasil seperti pada tabel berikut.

Tabel IV.4. Data tegangan threshold

No Led Vth pengamatan (V) Vth perhitungan (V)
biru 2,54 2,758913413
hijau 2,09 2,243633277

11
 infrared 1,03 0,975648491
kuning 1,73 1,783614458
merah 1,69 1,731818182
orange 1,69 1,721412556
putih 2,54 2,574558304

Dengan menggunakan persamaan (II.9), akan didapat nilai energy gap pengamatan.
Kemudian, nilai energy gap perhitungan eksponensial diperoleh dari persamaan (II.4) sampai
persamaan (II.7) yang sudah didapat pada tabel IV.2. Hasil dari perhitungan dapat dilihat
pada tabel berikut.

Tabel IV.5 Data energy gap tiap lampu LED

EG Eg
No Led Pengamatan Perhitungan
biru 4,06908E-19 5,63983E-19
hijau 3,34818E-19 4,97628E-19
infrared 1,65006E-19 2,4581E-19
kuning 2,77146E-19 3,59197E-19
merah 2,70738E-19 3,49942E-19
orange 2,70738E-19 3,60804E-19
putih 4,06908E-19 5,22105E-19

Kemudian dengan menggunakan Persamaan (II.10) dan memanfaatkan nilai energy gap pada
tabel IV.5 akan didapatkan data nilai panjang gelombang. Untuk panjang gelombang
pengamatan akan didapatkan dengan menggunakan nilai bandgap energy dari hasil
pengamatan. Sedangkan untuk panjang gelombang perhitungan eksponensial akan didapatkan
menggunakan nilai bandgap energy dari hasil perhitungan eksponensial. Berikut hasil dari
keduanya yang didampingi dengan rentang panjang gelombang referensi:

Tabel IV.6 Data panjang gelombang tiap lampu LED

lambda lambda lambda
LED referensi perhitungan pengamatan
450-480
biru nm 3,52218E-07 4,88E-07
500-560
hijau nm 3,99183E-07 5,93E-07
700nm-
infrared 1mm 8,08124E-07 1,2E-06
580-595
kuning nm 5,53024E-07 7,17E-07
merah 610-750 5,6765E-07 7,34E-07

12
 nm
595-610
orange nm 5,5056E-07 7,34E-07
400-700
putih nm 3,80469E-07 4,88E-07

Kemudian, untuk mendapatkan nilai errornya, digunakan persamaan (II.11) yang hasilnya
dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel IV.7. Data error panjang gelombang

Error error
lambda lambda
Error pengamatan perhitungan
biru 1,70E+00 2,66E+01
hijau 5,94E+00 2,87E+01
infrared 2,04E+01 1,92E+01
kuning 2,05E+01 7,05E+00
merah 3,88E-02 2,27E+01
orange 2,03E+01 9,74E+00
putih 3,70E-02 2,20E+01

Untuk menentukan nilai parasitic resistance, kita dapat menggunakan persamaan (II.12). Dari
persamaan (II.8), kita mengetahui bahwa apabila persamaan tersebut diturunkan maka akan
didapat nilai turunan pertama terhadap I sebesar 1/m. Oleh karena itu, nilai parasitic
resistance akan sama dengan 1/m. Nilai parasitic resistance untuk tiap lampu LED dapat
dilihat pada tabel berikut.

Tabel IV.8 Data parasitic resistance tiap lampu LED

Parasitic
LED Resistance(ohm)
biru 84,88964
hijau 84,88964
infrared 52,93806
kuning 48,19277
merah 41,32231
orange 56,05381
putih 70,67138

13
IV.2 Pembahasan
IV.2.1 Pertanyaan
LED mengalami proses electroluminescence, yaitu proses konversi energi listrik menjadi
cahaya. Saat semikonduktor tipe-p dan n dihubungkan, elektron dari tipe-n akan berdifusi
menuju tipe-p dimana elektron bertemu dengan banyak hole lalu berekombinasi pada daerah
sambungan semikonduktor tipe-p dan tipe-n yang kemudian nantinya akan melepaskan foton.
Energi foton ini akan sebanding dengan beda energi pita konduksi dan pita valensi (energy
band-gap).

Material semikonduktor yang digunakan untuk membuat LED sebaiknya adalah tipe direct
bandgap. Hal ini dikarenakan adanya proses penghasilan energi emisinya. Rekombinasi
antara elektron dengan holes yang menyebabkan arus difusi sehingga menyebabkan adanya
emisi cahaya saat elektron jatuh dari pita valensi menuju pita konduksi akan diperlukan
momentum yang sama. Sedangkan dalam proses indirect bandgap diperlukan partikel phonon
agar energi yang minimum di pita konduksi bisa melawan energi maksimum di pita valensi
sehingga emisi dapat terjadi sehingga proses mengemisikan energi lebih lambat dalam
indirect band gap.

Asumsi pertama yang digunakan pada pengolahan data adalah nilai error yang dihasilkan
dapat diabaikan. Hal ini dikarenakan pada percobaan ini akan ditentukan karakteristik kurva
yang diperoleh dengan mengamati nilai tegangan threshold dimana nilai tegangan ini akan
digunakan juga untuk mencari nilai energy bandgap serta panjang gelombang tiap LED.
Dalam pengamatan, tidak mungkin tidak terdapat error pada nilai tegangan sebab nilai
tegangan pengamatan yang didapat belum tentu akurat. Asumsi kedua yang digunakan ialah
bahwa tidak ada kenaikan atau penurunan temperature. Temperatur dianggap temperatur
ruang dan tidak ada kenaikan ataupun penurunan saat pengambilan data. Hal ini agar
memastikan bahwa kurva karakteristik yang dihasilkan tidak mempengaruhi kurva
karakteristik. Kemudian, semikonduktor akan sangat mudah dipengaruhi oleh temperatur
terlebih khusus dalam karakteristiknya. Ketika suhu naik tegangan dinaikkan bisa jadi
berkurang namun penjenuhan arus bertambah dan sebaliknya ketika dilakukan penurunan
suhu.

14
Pada keadaan reverse bias LED merupakaan keadaan saat tegangan positif disambungkan
dengan katoda (daerah tipe n) dan tegangan negatif disambungkan dengan anoda (daerah tipe
p) sehingga menyebabkan muatan bebas menjauhi sumber tegangan. Hal ini akan
menyebabkan peningkatan daerah deplesi sehingga menciptakan potensial barrier yang besar
sehingga mengurangi aliran pembawa hingga mendekati nol sehingga daerah deplesi akan
melebar. Elektron tidak bisa menyebrang sambungan p-n sehingga terjadi penumpukan
muatan di ujung daerah deplesi. Selanjutnya akan muncul medan listrik yang menggerakkan
hole menuju elektron sehingga terjadi kesetimbangan dan tidak ada arus yang mengalir. Oleh
karena itu padaa keadaan reverse bias LED tidak akan menyala.

Parasistic resistance pada LED berdasarkan penyusunan akan dibagi menjadi dua yakni
hambatan seri dan hambatan paralel. Hambatan seri akan disebabkan oleh hambatan kontak
yang berlebihan LED atau disebabkan adanya daerah netral pada LED. Sedangkan hambatan
paralel disebabkan adanya saluran yang melintasi sambungan p-n. Saluran ini diakibatkan
adanya kerusakan daerah sambungan p-n atau adanya ketidak rataan pada struktur
sambungan p-n. Pengaruh terhadap grafik karakteristik LED akan ada pergeseran tegangan
threshold pada kurva karakteristik yang mana hambatan paralel akan mendekati kurva
karakteristik ideal.

IV.2.2 Analisis
Nilai panjang gelombang LED antara hasil eksperimen dan hasil referensi memiliki
perbedaan yang berbeda-beda pula untuk jenis cahaya yang dipancarkan. Ini sesuai dengan
data yang didapatkan pada tabel IV.6. Dapat dilihat bahwa terdapat nilai error pada Panjang
gelombang hasil eksperimen terhadap hasil referensi yang dapat dilihat pada tabel IV.7.
Berdasarkan persamaan (II.10), kita ketahui untuk menghitung Panjang gelombang
eksperimen, kita menggunakan nilai energy gap yang didapat menggunakan persamaan (II.9)
dimana untuk menghitungnya kita membutuhkan tegangan threshold pengamatan. Oleh
karena itu, dapat disimpulkan bahwa nilai error yang terjadi pada panjang gelombang
eksperimen diakibatkan oleh ketidakakuratan nilai tegangan threshold pengamatan yang
digunakan.

Percobaan kali ini bandgap energy dari LED diasumsikan sama dengan energi foton yang
dipancarkan oleh LED tersebut dikarenakan adanya fenomena electroluminescence yang

15
menyebabkan radiasi foton sebanding dengan perbedaan energi dari pita valensi dengan pita
konduksi. Faktor yang mempengaruhi bandgap energy pada LED adalah karakteristik LED.

LED akan mengemisikan foton dengan panjang gelombang yang berbeda-beda yang
bergantung pada nilai energinya (energy band-gap). Karena Panjang gelombang foton yang
dipancarkan berbeda-beda maka jenis cahaya yang teramati akan berbeda-beda sesuai dengan
spectrum gelombang elektromagnetik.

IV.2.3 Open Problem

Pada pengaturan perangkat lunak terdapat parameter speed level. Parameter ini mengatur
seberapa cepat perubahan nilai tegangan yang diberikan untuk setiap step voltage. Semakin
kecil nilai level maka akan semakin cepat perubahan nilai tegangan yang terjadi. Kecepatan
perubahan nilai tegangan akan berpengaruh terhadap hasil karakterisasi yang dilakukan. Hal
ini dikarenakan pengukuran arus yang dilakukan tidak akan sejalan dengan nilai tegangan
yang diberikan jika perubahannya terlalu cepat. Ketika nilai tegangan sudah berubah, nilai
arus yang terdeteksi masih merupakan nilai arus untuk tegangan sebelumnya atau dapat pula
sebaliknya. Walaupun begitu karakterisasi LED tidak akan berubah dikarenakan tegangan
dan ampere memang tidak berpengaruh terhadap karakterisasi LED tapi parasitic resistance
dan energy gap.

Nilai parasistic resistansi akan menyebabkan bagian linier pada grafik arus tegangan semakin
tegak jika nilai resistasinya kecil. Hal ini bersesuaian dengan hasil eksperimen yang didapat
dimana rangkaian seri akan menhasilkan nilai resistansi yang lebih besar daripada nilai
resistansi rangkaian pararel sehingga kurva I-V yang didapatkan pada rangkaian pararel
kurva bagain liniernya lebih tegak daripada kurva I-V pada rangkaian seri.

16
 Gambar IV.8 Kurva Karakteristik LED-Resistor Seri

Gambar IV.9 Kurva Karakteristik LED-Resistor Paralel

17
 BAB V KESIMPULAN

Kesimpulan yang didapatkan berdasarkan hasil eksperimen karakterisasi LED dengan IV-
Meter ELKAHFI-100 adalah sebagai berikut:

1. Nilai tegangan threshold (Vth) yang teramati mempunyai rentang 1,03 sampai 2,54
Volt, sedangkan nilai tegangan threshold yang terhitung berada di kisaran 1,78 Volt.
Terdapat perbedaan pada nilai tegangan threshold pengamatan dan perhitungan. Hal
ini disebabkan tegangan threshold pengamatan bisa jadi belum tentu akurat karena
nilai tegangan yang ditunjukkan pada I-V METER ELKAHFI 100 terus berubah –
ubah setiap waktu.

2. Bandgap energy yang paling tinggi dihasilkan oleh LED biru dan bandgap energy
yang paling rendah dihasilkan oleh LED infrared.

3. Panjang gelombang yang dihasilkan pada pengamatan mempunyai error yang lebih
kecil daripada error yang dihasilkan lambda perhitungan. Rentang error dari lambda
pengamatan adalah 0,0388% sampai 20,5% sementara rentang error lambda
perhitungan dari 7,05% sampai 28,7%. Hal ini dikarenakan lambda referensi diset
untuk mendekati lambda pengamatan.

4. Parasistic Resistance pada LED tidak lebih dari 100 ohm. Nilai 100 ohm harusnya
tidak mempunyai dampak fisis yang signifikan.

18
 DAFTAR PUSTAKA

Elkahfi Instruments. 2013. ELKAHFI 100: IV Meter, User Manual, Versi 2.1.
(https://sites.google.com/site/elkahfii/products/analytical-instruments/i-v-meter-picoa)

Malvino, Albert. (2015) : Electronic Principles, 8th ed. McGraw-Hill: Amerika.

Anonim. (tidak tercantum): Semiconductor PN Junction Theory and Applications,

https://pdfs.semanticscholar.org/72bf/f9944a2cdd5cde17265fec09332b15 9d801b.pdf.
Diakses pada Kamis, 24 September 2020

Anonim. (tidak tercantum) : PN Junction Diode, http://tiiciiitm.com/profanurag/pn-diode.pdf

. Diakses pada Sabtu, 26 Oktober 2019

Anonim. (tidak tercantum): The Light Emitting Diode, https://www.electronics-

tutorials.ws/diode/diode_8.html. Diakses pada Kamis, 24 September 2020

Anonim. (tidak tercantum): IV Meter (Picoammeter),

https://sites.google.com/site/elkahfii/products/analytical-instruments/i-v- meter-picoa.
Diakses pada Kamis, 24 September 2020

Kaushal, Sandeep. (2016): What is Difference Between Drift Current and Diffusio Current,
https://www.quora.com/What-is-difference-between-drift-current-and-diffusion-
current. Diakses pada Kamis, 24 September 2020

University of Cambridge. (2018) : Direct and Indirect Bandgap Semiconductors,

https://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/semiconductors/direct.php. Diakses pada Kamis,
24 September 2020

19