1. Tujuan
1) Mengamati karakteristik arus dan tegangan dari Gunn Osilator.
2) Mengamati daya yang dihasilkan gunn osilator sebagai fungsi tegangan.
3) Mengamati pengaruh tegangan sumber terhadap frekuensi yang dihasilkan gunn osilator.
2. Alat yang digunakan
1) Gunn osilator
2) Diode detector probe
3) Saluran waveguide (250 mm) : 2 buah
4) Slotted line
5) Terminasi resistor dengan detector
6) Multimeter digital 3 buah
7) Generator fungsi dengan catu daya (LM 4500)
8) Kabel BNC to banana
9) Kabel banana to banana 5 buah
3. Teori Dasar
Komponen Gunn dalam kenyataannya bukan merupakan semikonduktor seperti pengertian yang kita pergunakan, karena semikonduktor tidak menunjukkan transfer lapisan pengosongan. Sebenarnya arus yang mengalir dibentuk oleh perubahan pembawa mayoritas satu polaritas yaitu elektron. Pada tahun 1963, ilmuwan Inggris bernama S.B. Gunn, menggunakan N-doped GaAs, meneliti kejadian arus osilasi pada saat kuat medan tertentu berlebihan yang mengelilingi daerah 2 kV/cm. Hubungan antara arus dan tegangan pada osilator Gunn seperti gambar berikut ini.
Gambar 1. Karakteristik Diode Gunn
Di atas tegangan Uo, elemen gunn mempunyai resistansi negatif. Ini menjadi susunan khas dari Galium Arsenikum yang menghasilkan perbedaan mobilitas negatif seperti teori yang diberikan oleh Kroemer.
Setelah beberapa percobaan, gunn ditentukan bahwa pengaruh diode terowongan tidak terjadi pada kontak, tetapi pengaruh volume daerah pengosongan yang terjadi sebagai fungsi dari luas daerah. Elemen Gunn dapat berosilasi dan membangkitkan frekuensi hingga 100 GHz dengan daya yang dihasilkan 800 mW hingga 5 Watt. Tabel berikut akan menunjukkan hubungan secara fisik antara panjang gelombang dalam waveguide yang dapat diukur menggunakan slotted line.
Frekuensi = f
Panjang gelombang dalam ruang bebas = lo
Panjang gelombang dalam waveguide = lL
Tabel 1. Hubungan Panjang Gelombang Waveguide dengan Frekuensi
|
f (GHz) |
lo (mm) |
lL (mm) |
|
9,00 |
33,31 |
48,67 |
|
9,05 |
33,13 |
48,01 |
|
9,10 |
32,95 |
47,55 |
|
9,15 |
32,77 |
47,01 |
|
9,20 |
32,59 |
46,49 |
|
9,25 |
32,41 |
45,99 |
|
9,30 |
32,24 |
45,49 |
|
9,35 |
32,06 |
45,01 |
|
9,40 |
31,89 |
44,54 |
|
9,45 |
31,72 |
44,09 |
|
9,50 |
31,56 |
43,64 |
|
9,55 |
31,39 |
43,21 |
|
9,60 |
31,23 |
42,78 |
|
9,65 |
31,07 |
42,37 |
|
9,70 |
30,91 |
41,97 |
|
9,75 |
30,75 |
41,57 |
|
9,80 |
30,59 |
41,19 |
|
9,85 |
30,44 |
40,81 |
|
9,90 |
30,28 |
40,44 |
|
9,95 |
30,13 |
40,08 |
|
10,00 |
29,98 |
39,73 |
2.4. Langkah percobaan :
1) Susunlah rangkaian percobaan seperti diagram berikut ini.
Gambar 2. Rangkaian Percobaan Karakteristik Gunn Osilator
Catat karakteristik arus (IG) dan tegangan (UG) dari Gunn Osilator, dengan setiap kenaikan tegangan 0,5 volt dari 0 volt sampai 10 volt, pada saat yang sama catatlah nilai tegangan (UD) yang dihasilkan oleh detector pada terminasi resistor, pada multimeter atau osiloskop. Ulangi langkah di atas untuk nilai tegangan kebalikannya yaitu dari 10 volt menuju ke nol volt. Catat nilainya dalam tabel pada lembar kerja 1.
2) Dari hasil pengukuran langkah 1, gambar karakteristik arus dan tegangan dari gunn osilator.
3) Gambarkan pula kurva tegangan output UD sebagai fungsi tegangan sumber UG.
4) Pasanglah slotted line dengan detector probe diantara kedua waveguide dan hubungkan output dari detector probe ke multimeter atau osiloskop (lihat konstruksi gambar dibawah ini) dan dengan menggerakkan detector probe catatlah jarak tiap-tiap tegangan minimum yang terjadi (pembacaan dari sebelah kiri), sesuai dengan tegangan yang diberikan pada tabel di lembar kerja 4. Untuk menentukan frekuensi kerja dari osilator gunakan tabel di atas.
Gambar 3. Rangkaian Percobaan untuk Langkah 4
Lembar kerja 1
Untuk langkah 1.
UG = tegangan catu pada gunn osilator
IG = arus yang melalui gunn osilator
UD = tegangan radiasi pada detector probe (terminasi resistor).
|
UG (volt) |
IG (mA) |
UD (mV) |
Catatan |
|
0 |
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2,5 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
3,5 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
4,5 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
5,5 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
6,5 |
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
7,5 |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
8,5 |
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
9,5 |
|
|
|
|
10 |
|
|
|
Lembar kerja 2.
Untuk langkah 1.
|
UG (volt) |
IG (mA) |
UD (mV) |
Catatan |
|
10 |
|
|
|
|
9,5 |
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
8,5 |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
7,5 |
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
6,5 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
5,5 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
4,5 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
3,5 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2,5 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
Lembar kerja 3.
Untuk langkah 2.
Untuk langkah 3
Lembar kerja 4.
Untuk langkah 4.
1) Tegangan sumber 7,5 volt
|
Minimum No. |
Panjang (mm) |
|
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
5 |
|
|
6 |
|
|
7 |
|
Jarak antara minimum 1 dan 7
S = ……………..mm
lL = S/3 = …………mm
dari tabel lL terhadap frekuensi
f = ……… GHz
2) Tegangan sumber 8,5 volt
|
Minimum No. |
Panjang (mm) |
|
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
5 |
|
|
6 |
|
|
7 |
|
Jarak antara minimum 1 dan 7
S = ……………..mm
lL = S/3 = …………mm
dari tabel lL terhadap frekuensi
f = ……… GHz
3) Tegangan sumber 9,5 volt
|
Minimum No. |
Panjang (mm) |
|
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
5 |
|
|
6 |
|
|
7 |
|
Jarak antara minimum 1 dan 7
S = ……………..mm
lL = S/3 = …………mm
dari tabel lL terhadap frekuensi
f = ……… GHz
