Penguat Satu Transistor

Penguat adalah satu piranti yang bergungsi menguatkan daya sinyal masukan.
Gambar 1. Prinsip penguat
Salah satu syarat yang dituntut penguat adalah bahwa sinyal keluaran harus tepat benar bentuknya seperti sinyal masukan, hanya saja amplitudonya lebih tinggi. Kalau bentuk sinyal keluaran tidak tepat sama sinyal masukan meskipun beda bentuk yang terjadi hanya kecil saja tetap dikatakan sinyal keluarannya cacat.
Penguat paling sederhana terdiri dari satu buah transistor. Ada tiga kemungkinan pemasangan transistor sebagai penguat, yaitu tunggal emitor (Common Emiter), tunggal kolektor (Common Collector), tunggal basis (Common Base).
Masing-masing pola diatas mempunyai karakteristik yang berbeda. Perbandingan antara ketiga pola tersebut dapat dilihat pada gambar beriku ini.
    Gambar2. Tabel karakteristik penguat tunggal transistor
Harga-harga diatas adalah harga untuk :
IE = 1 mA, RC = 2.5 KΩ (untuk tunggal emitor dan tunggal kolektor), serta RB = 390 Ω untuk tunggal kolektor.
 Gambar 3. Penguat tunggal emitor
 Gambar 4. Penguat tunggal kolektor
Gambar 5. Penguat tunggal basis

Transistor

Transistor merupakan peralatan yang mempunyai tiga lapis N-P-N atau P-N-P. dalam rentang operasi, arus kolektor IC merupakan fungsi daria arus basis IB. perubahan pada arus basis IB memberikan perubahan yang diperkuat pada arus kolektor untuk tegangan emitor-kolektor VCE yang diberikan. Perbandingan kedua arus ini dalam orde 15 sampai 100.
Simbol untuk transistor dapat dilihat pada Gambar 1. Sedangkan untuk karakteristik transistor dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar 1. Simbol ransistor

Gambar 2. Karakteristik transistor
Salah satu cara pemberian tegangan kerja dari transistor dapat dilakukan seperti pada Gambar 3. Jika digunakan untuk jenis NPN, maka tegangan Vcc -nya positif, sedangkan untuk jenis PNP tegangannya negatif.
Gambar 3. Rangkaian transistor
Arus IB (misalnya Ib 1) yang diberikan dengan mengatur VB akan memberikan titik kerja pada transistor. Pada saat itu transistor akan menghasilkan arus kolektor (IC) sebesar IC dan tegangan VCE sebesar VCE 1. Titik Q (titik kerja transistor) dapat diperoleh dari persamaan sebagai berikut :
Persamaan garis beban = Y = VCE = VCC – IC x RL
Jadi untuk IC = 0, maka VCE = VCC dan untuk VCE = 0, maka diperoleh IC = VCC/RL
Apabila harga-harga untuk IC dan ICE sudah diperoleh, maka dengan menggunakan karakteristik transistor yang bersangkutan, akan diperoleh titik kerja transistor atau titik Q.
Pada umumnya transistor berfungsi sebagai suhu switching (kontak on-off). adapun transistor yang berfungsi sebagai switching ini selalu berada pada daerah jenuh (saturasi) dan daerah cut off (bagian yang diarsir pada Gambar 2). Transistor dapat bekerja pada daerah jenuh dan daerah cut off –nya dengan cara melakukan pengaturan tegangan VB dan rangkaian pada basisnya (tahanan RB) dan juga tahanan bebannya (RL). Untuk mendapatkan on-off yang bergantian dengan periode tertentu dapat dilakukan dengan memberikan tegangan VB yang berupa pulsa, seperti pada Gambar 4.
Gambar 4. Pulsa trigger dan tegangan output VCE
Apabila VB = 0, maka transistor off (cut off), sedangkan VB = V1 dan dengan mengatur RB dan R1 sedemikian rupa, sehingga menghasilkan menghasilkan arus IB yang akan menyebabkan transistor dalam keadaan jenuh. Pada keadaan ini VCE adalah kira-kira sama dengan nol (Vsat = 0.2 Volt). Bentuk output VCE yang terjadi pada Gambar 4. Penjelasannya adalah sebagai berikut (lihat Gambar 3 dan Gambar 4) :
Pada kondisi VB = 0, harga IC = 0, dan berdasarkan persamaan loop :
VCC + IC R1 + VCE = 0, dihasilkan VCE = +VCC
Pada kondisi VB = V1, harga VCE = 0 dan IV = I saturasi
Untuk mendapatkan arus IC, (I saturasi) yang cukup besar pada rangkaian switching ini, umumnya RL didisain sedemikian rupa sehingga RL mempunyai tahanan yang kecil.     

Representasi Bilangan

Pada dasarnya ada 2 cara  dalam merepresentasikan atau menyatakan nilai bilangan dari suatu kuantitas yaitu analog dan digital.

Representasi Analog
Pada representasi analog suatu kuantitas direpresentasikan dengan kuantitas lain yang nilainya berbanding lurus dengan kuantitas pertama tersebut. Suatu contoh dari representasi analog adalah speedometer mobil, dimana simpangan jarum sebanding dengan kecepatan mobil. Posisi sudut dari jarum menunjukkan besarnya kecepatan mobil, dan jarum tersebut mengikuti setiap perubahan yang terjadi pada saat kecepatan mobil naik atau turun.
Contoh lain adalah thermostat ruang, dimana melengkungnya batang bimetal sebanding dengan temperatur ruang. Pada saat temperatur berubah secara bertingkat, lengkungan batang berubah sebanding dengan perubahan temperatur.
Kuantitas-kuantitas analog seperti yang diutarakan di atas mempunyai suatu karakteristik penting: kuantitas berubah secara bertingkat pada suatu rentang harga kontinyu.
Gambar 1 berikut ini menunjukkan diagram dari tegangan analog versus waktu. Pada gambar terlihat bahwa besarnya tegangan analog berubah secara kontinyu untuk setiap perubahan waktu.

Gambar 1. Diagram dari tegangan analog versus waktu

Representasi Digital
Pada representasi digital, kuantitas-kuantitas tidak dinyatakan dengan kuantitas-kuantitas sebanding tetapi dengan symbol-simbol yang disebut digit. Sebagai contoh, perhatikanlah jam digital, yang menunjukkan waktu dalam bentuk digit-digit desimal yang menyatakan jam-menit-dan detik. Seperti diketahui, waktu berubah secara kontinyu, tetapi yang terbaca dalam jam digital tidak berubah secara kontinyu, ia berubah  satu step demi satu step per detik. Dengan kata lain, representasi digital dari waktu berubah dalam step-step diskrit. Dibandingkan dengan representasi analog dari waktu yang ditunjukkan oleh jarum jam, dimana pembacaan skala berubah secara kontinyu.
Gambar 2 berikut ini menunjukkan diagram dari tegangan digital versus waktu. Pada gambar terlihat bahwa besarnya tegangan digital berubah secara step demi step untuk setiap perubahan waktu.
Gambar 2. Diagram dari tegangan digital versus waktu
Secara sederhana perbedaan utama antara kuantitas analog dan kuantitas digital, dapat dinyatakan sebagai berikut :
Analog = continuous
Digital = discrete (step by step)

Dioda Zener

Dioda zener adalah dioda silikon yang khusus dibuat untuk beroperasi di daerah breakdown (bias mundur) dari suatu dioda. Dioda zener merupakan tulang punggung rangkaian pengatur tegangan, rangkaian yang mampu mempertahankan tegangan tetap konstan pada suatu nilai walaupun ada perubahan pada tegangan input maupun resistor beban.

Grafik I – V
Gambar 1,a menunjukkan simbol suatu dioda zener. Garis yang membentuk huruf “z” sebagai tanda bahwa itu adalah dioda zener. Dioda zener dapat beroperasi pada daerah bias maju, bocor, dan breakdown. Gambar 1.c menunjukkan grafik I-V dari suatu dioda zener. Dalam daerah maju, dioda zener mulai menghantar pada tegangan 0,7 V, seperti dioda biasa. Dalam daerah bocor (leakage), yaitu daerah antara nol dan breakdown, hanya mempunyai arus balik yang kecil. Dalam daerah breakdown, dioda zener mempunyai “lutut” yang tajam, yang diikuti oleh pertambahan arus yang hampir vertikal. Pada titik tersebut, tegangan breakdown akan konstan pada nilai Vz. Pada gambar 1.c juga terlihat adanya arus mundur IZT dan arus mundur maksimum IZM. Sepanjang arus mundur belum mencapai IZM   maka dioda zener aman beroperasi.
Gambar 1. Simbol dan grafik I – V dioda zener

Regulator Zener
Dioda zener terkadang disebut sebagai dioda regulator tegangan karena mampu mempertahankan tegangan output tetap pada sustu nilai walaupun ada perubahan arus yang melaluinya. Dalam gambar 2.a terlihat gambar operasi normal dari suatu dioda zener, dimana dioda zener harus diberi bias mundur untuk dapat beroperasi. Untuk mencapai operasi pada daerah breakdown, sumber tegangan Vs harus lebih besar dari tegangan breakdown dioda zener VZ. Sebuah resistor Rs dipasang seri untuk membatasi arus zener kurang dari batas arus maksimum yang diperbolehkan.
 Gambar 2. (a) rangkaian dasar  (b) rangkaian alternatif (c) power supply dengan regulator zener
Dalam gambar 2.b. tegangan pada resistor Rs adalah sebanding dengan perbedaan tegangan antara Vs dan Vz . Sehingga arus yang mengalir pada Rs adalah :
Setelah mendapatkan nilai Is maka kita juga akan mengetahui arus yang mengalir pada dioda zener yang nilainya sama dengan Is, nilai Is harus lebih kecil dari pada nilai IZM.
Dioda Zener Ideal
Untuk troubleshooting dan analisa awal kita bisa melakukan pendekatan pada daerah breakdown adalah vertikal. Artinya tegangan zener akan konstan walaupun ada perubahan arus, yang artinya kita mengabaiakan adanya resistor bulk. Gambar 3. Menunjukkan pendekatan ideal dari zener, tampak zener dianggap sebagai sumber tegangan dengan nilai Vz jika beroperasi didaerah breakdown.
Gambar 2. Pendekatan ideal zener
 
Contoh soal 1
 Diasumsikan zener pada gambar berikut mempunyai tegangan breakdown 10 V. Tentukan nilai arus zener minimum dan maksimumnya?

Jawab :
Tegangan input Vs berubah antara 20 V sampai 40 V, sedangkan jika menggunakan pendekatan ideal maka tegangan zener akan bernilai 10 V sehingga tegangan output tetap 10 V untuk tegangan input antara 20 sampai 40 V.
Untuk mencari arus minimum maka digunakan tegangan input minimum yaitu 20 V. Sehingga tegangan pada resistor adalah 20 V – 10 V = 10 V. Dengan menggunakan hukum ohm maka didapat :
Is = 10 / 820 = 12,2 mA
Untuk mencari arus maksimum maka digunakan tegangan input maksimum yatu 40 V. Sehingga tegangan resistor adalah 40 – 10 V = 30 V. Dan arus yang mengalir pada resistor adalah :   
Is = 30 / 820 = 36,6 mA
Penerapan regulator zener
Gambar 4 menunjukan rangkaian penerapan regulator zener. Zener beroperasi pada daerah breakdown dan akan mempertahankan tegangan beban. Walaupun tegangan sumber berubah dan atau resistor beban beruabah, tegangan beban akan tetap sebesar tegangan zener.
Gambar 4. Pembebanan pada reguletor tegangan zener
Dengan melihat rangkaian pada gambar 4, terlihat antar Vs, Rs dan RL akan membentuk rangkaian pembagi tegangan. Dengan menerapkan rumus pembagi tegangan maka didapatkan :

Ini adalah tegangan jika zener dicopot dari rangkaian. Tegangan ini harus lebih besar dari tegangan zener untuk memastikan terjadinya zener berada pada daerah breakdown.
Arus yang mengalir pada resistor dinyatakan : (1)
Secara ideal tegangan beban akan sama dengan tegangan zener, VL = VZ  (2), karena resistor beban paralel dengan zener. Dengan hukum ohm, arus yang mengalir pada beban IL = VL / RL.  (3)

Arus Zener
Menggunakan hukum arus kirchof : Is = Iz + IL. Zener dipasang paralel dengan resistor beban. Jumlah arus zener dan resistor beban akan sama dengan arus total, yang akan sama dengan arus yang mengalir melalui resistor seri. Dengan mengatur persamaan diatas maka didapatkan arus zener sebagai berikut ; Iz = Is – IL  (4).  Ada langkah-langkah untuk menganalisa rangkaian pembebanan regulator zener, semuanya ditunjukkan dalam tabel berikut :

Langkah
Proses
Komemntar
1
Hitung arus seri  Is, pers. (1)
Gunakan hukum ohm pada Rs
2
Hitung tegangan beban, Pers.(2)
Tegangan beban = tegangan zener
3
Hitung arus beban, pers. (3)
Terapkan hukum ohm pada RL
4
Hitung arus zenner , pers (4)
Terapkan hukum arus kirchof pada zener
Contoh soal 2
Cek apakah zener pada rangkaian berikut berada pada daerah breakdown?
Jawab:
Dari rumus pembagi tegangan :

Karena tegangan VTH lebih besar dari tegangan zener, maka zener beroperasi pada daerah brekdown.

Contoh soal 3
Hitung nilai arus zener pada gambar rangkaian (b) diatas.
Jawab :
Tegangan yang melalui resistor seri adalah 18 v – 10 V = 8 V
Sehingga arus seri Is = 8 V / 270 Ω = 29,6 mA
Karena tegangan zener = 10 V maka tegangan beban VL = 10 V sehingga arus beban :
IL = VL / RL = 10 V / 1k Ω = 10 mA
Arus zener adalah IZ = Is – IL = 29,6 mA – 10 mA = 19,6 mA

Contoh soal 4
Apa yang terjadi pada rangkaian berikut :
 Jawab :
Ini adalah contoh rangkaian pre regulator zener, dimana zener pertama akan mengarahkan zener kedua. Pertama harus dilihat bahwa pre regulator akan mengahsilkan tegangan output sebesar 20 V dan akan menjadi tegangan input untuk zener kedua. Tegangan keluaran akan sama dengan tegangan zener kedua yaitu 10 V.

Contoh soal ke 5
Apa yang terjadi pada gambar berikut :    

Jawab :
Zener dapat digunakan pada rangkaian pembentuk gelombang seperti pada gambar di atas. Pada hubungan back-to-back dari dua zener. Pada setengah siklus positif, zener atas beroperasi dan zener bawah breakdown. Sehingga output terpotong seperti gambar. Level terpotong sama dengan teganag zener (doioda breakdown) ditambah 0,7 V (bias maju dioda).
Pada setengah siklus negatif, aksi akan terbalik. Zener bawah beroperasi dan zener atas breakdown, sehingga keluaran akan mirip gelombang kotak.

Pendekatan ke-2 dioda zener
Gambar 5 menunjukan pendekatan ke-2 dari zener. Sebuah resistansi zener dipasang seri dengan ideal baterai. Tegangan yang mengalir pada zener akan sama dengan tegangan breakdown ditambah tegangan yang mengalir pada resistansi zener. Karena nilai RZ sangat kecil akan mengakibatkan efek yang kecil pada tegangan yang mengalir pada zener.
Bagaiamana cara menghitung efek dari resistansi zener pada tegangan beban? Gambar 5 b akan memeperlihatkan bahwa idealnya tegangan beban akan sama dengan tegangan zener tetapi dengan pendekatan ke-2 zener seprti gambar 5.c maka ada penambahan drop tegangan pada resistansi zener.
Karena arus zener mengalir melalui resistansi zener maka tegangan beban kan bernilai :
VL = VZ + IZRZ
Gambar 5. pendekatan ke-2 zener

Efek pada ripple
Seperti pada gambar 6 terlihat bahwa yang mempengaruhi ripple adalah ketiga resistor yang ada. Karena dalam desain RZ sangat kecil dibanding dengan RL maka hanya ada dua komponen yang signifikan berakibat pada ripple yaitu tahan seri dan tahanan zener (seperti gambar 6.b).  Suhingga menggunakan rumus pembagi tegangan kita dapat menulis rumus tegangan output riple sebagai :
dan karena RZ << RS maka
Gambar 6. efek riplle zener

Contoh soal
Zener pada gambar berikut mempunyai tegangan break down 10 V dan resistansi zener 8,5 Ω. Gunakan pendekatan zener ke-2 untuk menghitung tegangan beban jika arus zener 20 mA.

Jawab :
∆VL = IZRZ = 20mA x 8,5 Ω = 0,17 V
Dengan pendekatan ke-2 zener maka tegangan beban VL = 10 V + 0,17 V = 10,17 V

Contoh soal
Jika pada gambar diatas (yang sama) nilai Rs = 270 Ω, Rz = 8,5 Ω dan VR(in) = 2 V Hitung ripple tegangan yang melewati beban.
Jawab :

Teori Dioda

Dioda merupakan komponen elektronika yang non linier karena dalam gambar kurva karakteristik arus terhadap tegangan tidak menggambarkan garis yang lurus. Ketika tegangan dioda kurang dari tegangan batas, arus dioda kecil. Ketika tegangan dioda melebihi tegangan batas (tegangan knee) arus dioda naik secara cepat.

1. Simbol dioda
Gambar simbol skematik dioda terlihat seperti pada gambar 1a. Sisi p disebut sebagai anoda dan sisi n disebut sebagai katoda. Gambar 1b. menunjukan beberapa bentuk fisik dari dioda. Beberapa atau tidak selalu kaki katoda pada dioda dikenali dengan adanya tanda gelang berwarna. Sedangkan gambar 1.c menunjukan gambar rangkaian bias maju suatu dioda dimana kaki anoda tersambung dengan kutub positif baterai dan kaki katoda tersambung dengan kutub negatif baterai.
Gambar 1.
2. Kurva dioda
Dengan memberi bias maju kepada dioda seperi gambar 1.c diatas, kita dapat mengukur arus dan tegangan dioda. Kemudian kita buat plot data hasil pengukuran menjadi gambar grafik kurva dioda seperti pada gambar 2.
Pada gambar tersebut nampak bahwa pada bagian bias maju dimana arus dioda naik secara cepat dimulai pada suatu nilai tegangan tertentu yang dikenal sebagai tegangan lutut (knee voltage) Vk = 0,7 V.
Dari gambar juga tampak bahwa setelah tegangan dioda melewati tegangan lutut arus akan naik, hal ini disebapkan adanya parameter yang disebut sebagai ohmic resistance dalam dioda. Karena dioda terbentuk dari gabungan komponen sisi p dan n dimana masing-masing mempunyai nilai hambatan tertentu maka dalam dioda terdapat hambatan dalam yang disebut sebagai hambatan bulk yang merupakan penjumlahan kedua hambatan ohmic dioda.
RB = Rp + Rn

Gambar 2.

3. Pendekatan ideal dioda
Kurva dioda seperti pada gambar 2 kadang berbeda untuk masing-masing dioda, walaupun untuk dioda silikon nilai tegangan knee akan tetap 0,7 V. Untuk mempermudah analisa suatu rangkaian dioda akan coba dibuat 3 pendekatan yang bisa dipergunakan. Yang pertama adalah pendekatan ideal suatu dioda dimana dioda disimpulkan seperti sebuah saklar pada suatu rangkaian yanga akan menutup jika dibias maju dan akan terbuka jika dibias mundur.

Gambar 4.
Dari gambar kurva dioda ideal nampak bahwa dioda seolah-olah mempunyai hambatan = 0 saat dibias maju dan hambatan tak terhingga saat dibias mundur.

4. Pendekatan ke-2 dioda
Dalam pendekatan ini, kita gambarkan dioda sebagai sebuah saklar yang terhubung seri dengan tegangan lutut Vk = 0,7 V. Jika tegangan pengganti tevenin yang tersambung ke dioda melebihi 0,7 V maka saklar akan menutup.
 Gambar 5. Pendekatan 2

5. Pendekatan ke-3 dioda
Pendekatan ini jarang dipergunakan karena nilai hambatan bulk sangat kecil sehingga bisa diabaikan. Jika nilai hambata bulk memenuhi syarat :  RB < 0,01 RT (tahanan tevenin di depan dioda) maka RB bisa diabaikan. Dalam pendekatan  ini dioda digambarkan sebagai sebuah saklar yang tersambung seri dengan tegangan lutut dan sebuah hambatan bulk.
Nilai VD = 0,7 V + IDRB
 Gambar 6. Pendekatan 3

Contoh soal pembahasan pendekatan dioda :
Suatu rangkaian dioda tampak seperti gambar 7. Hitung nilai IL dan VL untuk masing-masing pendekatan 1, 2, dan 3 untuk gambar 7.a dan 7b. Untuk pendekatan ke-3 dimisalkan menggunakan dioda 1N4001 dengan RB = 0,23 Ω.

Jawab :
Untuk gambar 7a :
1. Pendekatan ideal : 
Karena dioda dibias maju maka dioda dianggap sebagai saklar tertutup sehingga tegangan sumber akan terukur pada beban atau VL = Vs = 10 V.
Dengan menggunakan hukum ohm didapatkan nilai arus beban :
2. Pendekatan ke-2 :
Karena dioda dibias maju, maka tegangan beban VL  akan berupa tegangan sumber dikurangi drop tegangan di dioda.

Dan
2. Pendekatan ke-3 :
Karena nilai RB = 0,23 Ω dan sangan kecil jika dibandingkan dengan nilai RL = 1 KΩ, maka nilai RB dapat diabaikan sehingga nilai IL dan VL akan sama dengan nilai IL pada pendekatan ke-2 sebesar 9,3 mA dan nilai VL = 9,3 V.
Untuk gambar 7b : 
Untuk menyelesaikan soal seperti gambar 7b. maka terlebih dahulu perlu dibuat penyederhanaan menggunakan teori tevenin norton seperti gambar dibawah ini.
Terlihat ada rangkaian pembagi tegangan dengan hambatan 6 KΩ dan hambatan 3 KΩ sebelum dioda jika dilihat dari tegangan sumber. Sehingga didapatkan nilai teganagn tevenin (tegangan di hambatan 3 KΩ ) sebesar :
Dan nilai tahanan tevenin (tahanan paralel antara 3KΩ dan 6KΩ) = 2 KΩ
1. Pendekatan dioda ideal
Dari gambar penyederhanaan tevenin bisa dihitung nilai IL sebesar :

R adalah hambatan seri antara 1 KΩ dan 2 KΩ
Dan nilai VL = IL x RL = 4 mA x 1 KΩ = 4 V
2. Pendekatan ke-2 :  
Karena tegangan dioda sebesar 0,7 V maka nilai IL :
Dan nilai VL = IL x RL = 3,77 mA x 1 KΩ = 3,77 V
3. Pendekatan ke-3
Karena nilai RB = 0,23 Ω dan sangat kecil jika dibandingkan dengan nilai RL = 1 KΩ, maka nilai RB dapat diabaikan sehingga nilai IL dan VL akan sama dengan nilai IL pada pendekatan ke-2 sebesar 3,77 mA dan nilai VL = 3,77 V.


Soal untuk pendekatan ke-3 :

Jika nilai tahanan beban pada gambar 7a. diganti dengan tahanan senilai 10 Ω maka hitung IL dan VL.
Jawab :
ekuivalen dengan


Sehingga total hambatan menjadi RT = 0,23 Ω + 10 Ω = 10,23 Ω
Tegangan yang melewati RT sebesar VT = 10 V – 0,7 V = 9,3 V
Maka nilai  
dan VL = IL x RL = 0,909 x 10 Ω = 9,09 V

6. Analisa Up-Down
Analisa ini digunakan untuk lebih memahami suatu rangkaian. Misalkan dioda dirangkai seperi pada gambar berikut :
Pada pendekatan ke-2 ada 3 parameter yaitu Vs (tegangan sumber), RL (hambatan beban) dan Vk (tegangan knee)  dan ada 5 parameter yang tergantung dari ketiga nilai tersebut yaitu VL (tegangan beban), IL (arus beban), PD (daya dioda) , PL (daya beban), dan PT (daya total). Jika tegangan sumber dinaikkan maka akan terlihat parameter mana yang akan naik (Up), turun (Down) atau tetap (No change).
  • If the source voltage increases slightly, the diode drop is still 0,7V, which means that the load voltage has to increase. If the load voltage increase, the load current increases. An increase in load current means that the diode power and load power increase. The total power is sum of diode power and load power, so total power must increase.   
Dari pernyataan tersebut bisa dibuat tabel sebagai berikut :


VL
IL
PD
PL
PT
Vs naik
U
U
U
U
U
RL naik
N
D
D
D
D
Vk naik
D
D
U
D
D


7. Garis beban dioda
Garis beban seperti yang sering akan dijumpai pada transistor digunakan untuk mengetahui nilai sebenarnya dari suatu arus dan tegangan dioda pada suatu rangkaian.
Misal dioda dirangkai bias maju seperti gambar berikut : 

Maka akan didapatkan garis beban dengan melalui tahap sebagai berikut:

berdasarkan rumus tersebut akan kita cari nilai ID jika VD = 0 dan VD = VS.
      1. Untuk VD = 0 maka nilai 

      2. Untuk VD = VS= 2 V maka nilai 

Dari kedua nilai ID tersebut dan nilai VD 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.  
 
Gambar garis beban dan titik Q seperti pada gambar berikut :