DIODA
Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik.
Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain 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 dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.
perhatikan gambar :
Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.
perhatikan gambar :
Sebalikya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.
Tentu jawabanya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.
Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (deplesion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah diatas 0.7 volt. Kira-kira 0.2 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.
grafik arus dioda
Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.
masih tentang dioda, sekarang tipe dioda yang lain, yaitu dioda zener
Dioda biasa bekerja pada daerah kanan (forward bias); tetapi ketika dioda digunakan pada daerah kiri (reverse bias) pada suatu saat tercapai keadaan ketika tegangan hampir konstan untuk arus hampir berapapun ! Inilah yang menjadi prinsip kerja dioda zener sebagai penstabil tegangan. Yakni "berapapun" (dalam batas kemampuan zener) beban/arus yang ditarik dari rangkaian, maka tegangan akan hampir konstan (hampir tidak ada jatuh tegangan / voltage drop).
grafik arus diode zener
dioda biasa bekerja pada daerah kanan (forward bias); tetapi ketika dioda digunakan pada daerah kiri (reverse bias) pada suatu saat tercapai keadaan ketika tegangan hampir konstan untuk arus hampir berapapun ! Inilah yang menjadi prinsip kerja dioda zener sebagai penstabil tegangan. Yakni "berapapun" (dalam batas kemampuan zener) beban/arus yang ditarik dari rangkaian, maka tegangan akan hampir konstan (hampir tidak ada jatuh tegangan / voltage drop).
karena bekerja dalam reverse bias, maka simbol untuk dioda zener ialah mirip dengan dioda biasa tetapi dibalik, untuk membedakan dengan dioda biasa, garisnya dibuat agak "buaguesss"...
dalam manufakturnya, tegangan breakdown ini bisa divariasikan, ada yang 3.0V, 5.1V, 12V, d.l.l.
Penstabil Tegangan Menggunakan Dioda Zener
berikut merupakan rangkaian dasar yang digunakan untuk penstabil tegangan menggunakan dioda zener
yakni akan menghasilkan kurva pembebanan sebagai berikut
seperti halnya resistor yang dispesifikasi oleh nilai hambatan dan daya, dioda zener pun dispesifikasi oleh nilai tegangan breakdown dan daya maksimumnya, misal zener 5V/2W.
prinsip dari disain penstabil tegangan menggunakan dioda zener ialah menyediakan tegangan sumber lebih tinggi dari tegangan zener dan dengan melindungi zener ketika rangkaian tidak diberi beban (yakni arus mengalir sepenuhnya ke zener), maka dipasanglah resistor pelindung RS, nilainya ialah selisih tegangan sumber dengan zener dibagi arus maksimum zener,
R_S=\frac {V_S - V_Z}{I_Z}
Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena dia berfungsi sebagai pengatur arus listrik. Dengan resistor listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Tentunya anda bertanya-tanya, apa itu resistor ?, seperti apa bentuknya ?, bagaimana cara kerjanya ?, oops..., nanti dulu saya baru akan menjelaskannya.
perhatikan gambar :
Label kode warna pada badan resistor ada yang berjumlah 4, 5 atau 6 gelang warna. Aturan pembacaan kode warna tersebut adalah sebagai berikut:
• warna pertama: angka pertama nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6
gelang warna)
• warna kedua: angka kedua nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang
warna)
• warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan Ohm (resistor
dengan 4 gelang warna) atau angka ketiga nilai resistansi (resistor dengan 5
atau 6 gelang warna)
• warna keempat: toleransi (resistor dengan 4 gelang warna) atau faktor pengali
(pangkat dari sepuluh) dengan satuan Ohm (resistor dengan 5 atau 6 gelang
warna)
• warna kelima: toleransi (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna)
• warna keenam: koefisien temperatur dengan satuan PPM/0C (resistor dengan 6
gelang warna)
Resistor merupakan salah satu komponen elektronika yang banyak digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena dia berfungsi sebagai pengatur arus dan tegangan listrik. Dengan resistor listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan atau dengan kata lain resitir dapat berfungsi sebagai pembagi arus dan pembagi tegangan listrik.
Didalam rangkain elektronika pemasangan resistor terbagi dalam dua bagian besar, yaitu Rangkaian Seri dan Rangkaian Paralel, dimana pada saat resistor dipasang secara paralel akan berfungsi sebagai pembai arus dan jika dipasang secara seri, resistor akan berfungsi sebagai pembagi tegangan, untuk lebih jelasnya mari kita lakukan pembahasan lebih lanjut;
Hukum Ohm menyatakan bahwa besarnya tegangan pada suatu cabang (V) yang mengandung resistor (R) yang dialiri arus sebesar (I) adalah sama dengan hasil resistansi dengan arus yang mengalir pada cara tersebut. Jika ditulis dalam bentuk persamaan adalah sebagai berikut :
V = I.R.
Sedangkan hukum Kirchoff mengenai Arus mengatakan bahwa jumlah arus yang masuk pada suatu titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. Jika ditulis dalam bentuk perumusan adalah sebagai berikut :
∑ I masuk + ∑ I keluar = 0.
Hukum Kirchoff mengenai Tegangan mempunyai pernyataan yang hampir sama dengan hukum Kirchoff mengenai Arus tetapi juga merupakan pengembangan dari hukum Ohm, yang bahwa jumlah tegangan (baik yang berupa sumber tegangan maupun tegangan yang ada pada komponen) pada suatu loop (jaringan tertutup) sama dengan nol. Hal ini dapat dinyatakan dengan persamaan matematis sebagai berikut :
∑ V + ∑ I.R = 0
Berdasarkan hukum Ohm dan hukum Kirchoff, maka kita dapat mengetahui dan menyelidiki adanya arus maupun tegangan dalam suatu rangkaian dengan beberapa tahanan. Pada analisa disini dipakai rangkaian R yang linier, meskipun sebenarnya hal tersebut berlaku juga pada sumber arus bolak-balik.
Mari kita perhatikan gambar 1. dibawah ini ; dalam gambar terdapat tiga buah tahanan R1, R2 dan R3 dihubungkan secara seri, didapat rumus sebagai berikut :
Gambar 1. Resistor Rangkaian Seri
Dimana: Vs = Tegangan Sumber
Is = Arus Sumber
VR1 = Tegangan pada R1 (demikian juga untuk VR2 dan VR3)
RT = Jumlah Tahanan total Resitor
Tegangan sumber akan sama dengan penjumlah tegangan dari tiap-tiap tegangan pada resistor
Vs = VR1 + VR2 + VR3
Karena arus yang mengalir pada setiap resistor adalag sama, maka:
VR1 = Is . R1
VR2 = Is . R2
VR3 = Is . R3
Tahanan atau resistansi keseluruhan resistor merupakan penjumlahan dari keseluruhan resistor:
RT = R1 + R2 + R3
Arus sumber merupakan pembagian Tegangan sumber dibagi Resistansi total resistor:
Is = Vs/(R1 + R2 + R3) = Vs/RT
Sedangkan untuk Resitor Rangkaian Paralel, dapat kita perhatikan pada Gambar 2. dibawah ini:
Gambar 1. Resistor Rangkaian Paralel
Dimana: Vs = Tegangan Sumber
RT = Jumlah Tahanan total Resitor
Is = Arus Sumber
Ir1 = Arus yg mengalir melalui pada R1 (demikian juga untuk Ir2 dan Ir3)
Jumlah arus keselurahan akan sama dengan penjumlahan dari tiap-tiap arus yang mengalir pada resitor:
Is = Ir1 + Ir2 + Ir3
Untuk Resitansi keseluruhan Resistor adalah:
1/RT = (1/R1) + (1/R2) + (1/R3)
Jumlah arus yang mengalir pada resitor (misal:arus yang mengalir pada resistor R2 ) adalah:
Ir2 = ( (1/R2) / (1/R1 + 1/R2 + 1/R3) ) . Is
atau
karena tegangan pada tiap-tiap resistor adalah sama dengan tegangan sumber maka:
Ir2 = Vs/R2
Transistor
1. Sejarah Penemuan Transistor
Transistor, komponen yang mengubah wajah dunia, memungkinkan ukuran peralatan elektronika makin kecil dan kompak dan konsumsi daya rendah, juga mengawali era elektronika digital.
Di pertengahan 1940-an sekelompok ilmuwan yang bekerja di Bell Telephone Labs di Murray Hill, New Jersey, merintis penemuan divais untuk menggantikan teknologi tabung hampa (vacuum tube) saat itu. Tabung hampa menjadi satu-satunya teknologi saat itu untuk menguatkan sinyal atau sebagai saklar dalam elektronika. Masalahnya ialah tabung hampa sangat mahal, mengkonsumsi banyak daya listrik, panas, dan tak-relieable, sehingga perlu perawatan ekstra.
perhatikan gambar :
(foto tabung hampa)
Para ilmuwan tersebut (yang berhasil menemukan transistor pada 1947) ialah John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley. Bardeen (Ph.D. dalam matematika dan fisika dari Princeton University) merupakan spesialis dalam sifat menghantarkan elektron dari semikonduktor. Brattain (Ph.D., ahli dalam struktur atom zat padat pada permukaan dan fisika zat padat). Shockley (Ph.D., pemimpin riset transistor di Bell Labs).
(foto Bardeen, Brattain, dan Shockey)
Nama paten asli untuk transistor ialah "Semiconductor amplifier; Three-electrode circuit element utilizing semiconductive materials." Pada 1956, kelompok ini dianugrahi Hadiah Nobel dalam Fisika untuk penemuan transistor mereka. Pada 1977, John Bardeen dianugrahi Presidential Medal of Freedom.
(foto transistor pertama)
2. Struktur Dalam Transistor
Transistor terbentuk dari tiga lapis semikonduktor, berikut merupakan struktur untuk tipe NPN dan PNP
(layer untuk tipe NPN)
(layer untuk tipe PNP)
dengan lapisan tengah dibuat sangat tipis banget....♥
analoginya ialah sebagai berikut:
Ambil contoh tipe NPN, ibaratkan collector ialah bak penampungan air dan emitter ialah kanal buangan, air tidak mengalir karena ada sekat antara bak (collector) dengan kanal (emitter), yaitu base.
(konfigurasi base-collector mirip dengan dioda zener)
kita tidak bisa memasukkan terlalu banyak air pada bak (collector) karena akan membuat sistem jebol (ini mirip dengan tegangan maksimum CE (collector-emitter))
untuk dapat mengalirkan air dari bak ke kanal, kita perlu memompakan sedikit air dari sekat (base) untuk membuka sekat, sehingga air dalam jumlah besar akan mengalir
(seperti pada zener, ada batas minimum base untuk bisa membuka "keran") --> ini disebut arus ambang basis
dengan kata lain, jumlah air (arus listrik) yang besar dari bak (collector) ke kanal (emitter) dapat dikendalikan oleh jumlah air (arus listrik) yang kecil dari sekat (base)
inilah prinsip penguatan arus transistor, sehingga penguatan arus transistor didefinisikan sebagai,
karena ada batas minimum arus basis untuk dapat "membuka keran" agar arus mengalir dari C ke E, maka transistor juga berfungsi sebagai saklar elektronik
3. transistor sebagai saklar elektronik
Maksudnya ialah transistor dapat digunakan untuk mengatur arus listrik untuk mengalir atau tidak dengan menggunakan arus listrik lain (yang relatif lebih kecil), sehingga tidak lagi menggunakan komponen bergerak (seperti saklar mekanik).
Prinsip transistor sebagai saklar berdasar pada kurva karakteristik transistor berikut.
(line-load diagram)
Yakni kurva I_C terhadap V_CE untuk nilai I_B yang berbeda (kurva ini dapat diperoleh menggunakan alat tracer).
perhatikan rangkaian berikut :
(biasing circuit)
Persamaan garis-beban pada keluaran transistor ialah sebagai berikut:
(persamaan garis-beban)
Dari penggabungan kurva karakteristik transistor bersama dengan kurva garis-beban, maka kita dapat mengetahui arus I_C yang akan dialirkan dan V_CE pada keluaran untuk setiap nilai I_B.
Untuk dapat digunakan sebagai saklar, kita menggunakan nilai "ekstrim" untuk I_B, yakni untuk
I_B --> 0 yang menghasilkan V_CE --> V_CC atau I_CE --> 0
dan
I_B --> I_Bmax yang menghasilkan V_CE --> 0 atau I_CE --> I_Cmax
kedua daerah ini diberi lingkaran merah pada Gambar 1.
Contoh aplikasi:
misalnya kita ingin membuat lampu malam otomatis, yakni lampu yang menyala sendiri ketika gelap dan mati sendiri ketika terang, dapat digunakan rangkaian berikut.
( rangkaian detektorcahaya )
Misalkan nilai hambatan R_ldr ketika disinari ialah R_1 dan ketika tidak disinari ialah R_2, maka kita dapat men-tala/tune nilai R_var sehingga dihasilkan misalnya I_B --> 0 untuk R_1 dan I_B --> I_Bmax untuk R_2.
sekian materi pada pertemuan kali ini wassalam....! ^-^
Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik.
Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain 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 dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.
perhatikan gambar :
Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.
perhatikan gambar :
Sebalikya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.
Tentu jawabanya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.
Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (deplesion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah diatas 0.7 volt. Kira-kira 0.2 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.
grafik arus dioda
Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.
masih tentang dioda, sekarang tipe dioda yang lain, yaitu dioda zener
Dioda biasa bekerja pada daerah kanan (forward bias); tetapi ketika dioda digunakan pada daerah kiri (reverse bias) pada suatu saat tercapai keadaan ketika tegangan hampir konstan untuk arus hampir berapapun ! Inilah yang menjadi prinsip kerja dioda zener sebagai penstabil tegangan. Yakni "berapapun" (dalam batas kemampuan zener) beban/arus yang ditarik dari rangkaian, maka tegangan akan hampir konstan (hampir tidak ada jatuh tegangan / voltage drop).
grafik arus diode zener
dioda biasa bekerja pada daerah kanan (forward bias); tetapi ketika dioda digunakan pada daerah kiri (reverse bias) pada suatu saat tercapai keadaan ketika tegangan hampir konstan untuk arus hampir berapapun ! Inilah yang menjadi prinsip kerja dioda zener sebagai penstabil tegangan. Yakni "berapapun" (dalam batas kemampuan zener) beban/arus yang ditarik dari rangkaian, maka tegangan akan hampir konstan (hampir tidak ada jatuh tegangan / voltage drop).
karena bekerja dalam reverse bias, maka simbol untuk dioda zener ialah mirip dengan dioda biasa tetapi dibalik, untuk membedakan dengan dioda biasa, garisnya dibuat agak "buaguesss"...
dalam manufakturnya, tegangan breakdown ini bisa divariasikan, ada yang 3.0V, 5.1V, 12V, d.l.l.
Penstabil Tegangan Menggunakan Dioda Zener
berikut merupakan rangkaian dasar yang digunakan untuk penstabil tegangan menggunakan dioda zener
yakni akan menghasilkan kurva pembebanan sebagai berikut
seperti halnya resistor yang dispesifikasi oleh nilai hambatan dan daya, dioda zener pun dispesifikasi oleh nilai tegangan breakdown dan daya maksimumnya, misal zener 5V/2W.
prinsip dari disain penstabil tegangan menggunakan dioda zener ialah menyediakan tegangan sumber lebih tinggi dari tegangan zener dan dengan melindungi zener ketika rangkaian tidak diberi beban (yakni arus mengalir sepenuhnya ke zener), maka dipasanglah resistor pelindung RS, nilainya ialah selisih tegangan sumber dengan zener dibagi arus maksimum zener,
R_S=\frac {V_S - V_Z}{I_Z}
Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena dia berfungsi sebagai pengatur arus listrik. Dengan resistor listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Tentunya anda bertanya-tanya, apa itu resistor ?, seperti apa bentuknya ?, bagaimana cara kerjanya ?, oops..., nanti dulu saya baru akan menjelaskannya.
perhatikan gambar :
Label kode warna pada badan resistor ada yang berjumlah 4, 5 atau 6 gelang warna. Aturan pembacaan kode warna tersebut adalah sebagai berikut:
• warna pertama: angka pertama nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6
gelang warna)
• warna kedua: angka kedua nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang
warna)
• warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan Ohm (resistor
dengan 4 gelang warna) atau angka ketiga nilai resistansi (resistor dengan 5
atau 6 gelang warna)
• warna keempat: toleransi (resistor dengan 4 gelang warna) atau faktor pengali
(pangkat dari sepuluh) dengan satuan Ohm (resistor dengan 5 atau 6 gelang
warna)
• warna kelima: toleransi (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna)
• warna keenam: koefisien temperatur dengan satuan PPM/0C (resistor dengan 6
gelang warna)
Resistor merupakan salah satu komponen elektronika yang banyak digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena dia berfungsi sebagai pengatur arus dan tegangan listrik. Dengan resistor listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan atau dengan kata lain resitir dapat berfungsi sebagai pembagi arus dan pembagi tegangan listrik.
Didalam rangkain elektronika pemasangan resistor terbagi dalam dua bagian besar, yaitu Rangkaian Seri dan Rangkaian Paralel, dimana pada saat resistor dipasang secara paralel akan berfungsi sebagai pembai arus dan jika dipasang secara seri, resistor akan berfungsi sebagai pembagi tegangan, untuk lebih jelasnya mari kita lakukan pembahasan lebih lanjut;
Hukum Ohm menyatakan bahwa besarnya tegangan pada suatu cabang (V) yang mengandung resistor (R) yang dialiri arus sebesar (I) adalah sama dengan hasil resistansi dengan arus yang mengalir pada cara tersebut. Jika ditulis dalam bentuk persamaan adalah sebagai berikut :
V = I.R.
Sedangkan hukum Kirchoff mengenai Arus mengatakan bahwa jumlah arus yang masuk pada suatu titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. Jika ditulis dalam bentuk perumusan adalah sebagai berikut :
∑ I masuk + ∑ I keluar = 0.
Hukum Kirchoff mengenai Tegangan mempunyai pernyataan yang hampir sama dengan hukum Kirchoff mengenai Arus tetapi juga merupakan pengembangan dari hukum Ohm, yang bahwa jumlah tegangan (baik yang berupa sumber tegangan maupun tegangan yang ada pada komponen) pada suatu loop (jaringan tertutup) sama dengan nol. Hal ini dapat dinyatakan dengan persamaan matematis sebagai berikut :
∑ V + ∑ I.R = 0
Berdasarkan hukum Ohm dan hukum Kirchoff, maka kita dapat mengetahui dan menyelidiki adanya arus maupun tegangan dalam suatu rangkaian dengan beberapa tahanan. Pada analisa disini dipakai rangkaian R yang linier, meskipun sebenarnya hal tersebut berlaku juga pada sumber arus bolak-balik.
Mari kita perhatikan gambar 1. dibawah ini ; dalam gambar terdapat tiga buah tahanan R1, R2 dan R3 dihubungkan secara seri, didapat rumus sebagai berikut :
Gambar 1. Resistor Rangkaian Seri
Dimana: Vs = Tegangan Sumber
Is = Arus Sumber
VR1 = Tegangan pada R1 (demikian juga untuk VR2 dan VR3)
RT = Jumlah Tahanan total Resitor
Tegangan sumber akan sama dengan penjumlah tegangan dari tiap-tiap tegangan pada resistor
Vs = VR1 + VR2 + VR3
Karena arus yang mengalir pada setiap resistor adalag sama, maka:
VR1 = Is . R1
VR2 = Is . R2
VR3 = Is . R3
Tahanan atau resistansi keseluruhan resistor merupakan penjumlahan dari keseluruhan resistor:
RT = R1 + R2 + R3
Arus sumber merupakan pembagian Tegangan sumber dibagi Resistansi total resistor:
Is = Vs/(R1 + R2 + R3) = Vs/RT
Sedangkan untuk Resitor Rangkaian Paralel, dapat kita perhatikan pada Gambar 2. dibawah ini:
Gambar 1. Resistor Rangkaian Paralel
Dimana: Vs = Tegangan Sumber
RT = Jumlah Tahanan total Resitor
Is = Arus Sumber
Ir1 = Arus yg mengalir melalui pada R1 (demikian juga untuk Ir2 dan Ir3)
Jumlah arus keselurahan akan sama dengan penjumlahan dari tiap-tiap arus yang mengalir pada resitor:
Is = Ir1 + Ir2 + Ir3
Untuk Resitansi keseluruhan Resistor adalah:
1/RT = (1/R1) + (1/R2) + (1/R3)
Jumlah arus yang mengalir pada resitor (misal:arus yang mengalir pada resistor R2 ) adalah:
Ir2 = ( (1/R2) / (1/R1 + 1/R2 + 1/R3) ) . Is
atau
karena tegangan pada tiap-tiap resistor adalah sama dengan tegangan sumber maka:
Ir2 = Vs/R2
Transistor
1. Sejarah Penemuan Transistor
Transistor, komponen yang mengubah wajah dunia, memungkinkan ukuran peralatan elektronika makin kecil dan kompak dan konsumsi daya rendah, juga mengawali era elektronika digital.
Di pertengahan 1940-an sekelompok ilmuwan yang bekerja di Bell Telephone Labs di Murray Hill, New Jersey, merintis penemuan divais untuk menggantikan teknologi tabung hampa (vacuum tube) saat itu. Tabung hampa menjadi satu-satunya teknologi saat itu untuk menguatkan sinyal atau sebagai saklar dalam elektronika. Masalahnya ialah tabung hampa sangat mahal, mengkonsumsi banyak daya listrik, panas, dan tak-relieable, sehingga perlu perawatan ekstra.
perhatikan gambar :
(foto tabung hampa)
Para ilmuwan tersebut (yang berhasil menemukan transistor pada 1947) ialah John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley. Bardeen (Ph.D. dalam matematika dan fisika dari Princeton University) merupakan spesialis dalam sifat menghantarkan elektron dari semikonduktor. Brattain (Ph.D., ahli dalam struktur atom zat padat pada permukaan dan fisika zat padat). Shockley (Ph.D., pemimpin riset transistor di Bell Labs).
(foto Bardeen, Brattain, dan Shockey)
Nama paten asli untuk transistor ialah "Semiconductor amplifier; Three-electrode circuit element utilizing semiconductive materials." Pada 1956, kelompok ini dianugrahi Hadiah Nobel dalam Fisika untuk penemuan transistor mereka. Pada 1977, John Bardeen dianugrahi Presidential Medal of Freedom.
(foto transistor pertama)
2. Struktur Dalam Transistor
Transistor terbentuk dari tiga lapis semikonduktor, berikut merupakan struktur untuk tipe NPN dan PNP
(layer untuk tipe NPN)
(layer untuk tipe PNP)
dengan lapisan tengah dibuat sangat tipis banget....♥
analoginya ialah sebagai berikut:
Ambil contoh tipe NPN, ibaratkan collector ialah bak penampungan air dan emitter ialah kanal buangan, air tidak mengalir karena ada sekat antara bak (collector) dengan kanal (emitter), yaitu base.
(konfigurasi base-collector mirip dengan dioda zener)
kita tidak bisa memasukkan terlalu banyak air pada bak (collector) karena akan membuat sistem jebol (ini mirip dengan tegangan maksimum CE (collector-emitter))
untuk dapat mengalirkan air dari bak ke kanal, kita perlu memompakan sedikit air dari sekat (base) untuk membuka sekat, sehingga air dalam jumlah besar akan mengalir
(seperti pada zener, ada batas minimum base untuk bisa membuka "keran") --> ini disebut arus ambang basis
dengan kata lain, jumlah air (arus listrik) yang besar dari bak (collector) ke kanal (emitter) dapat dikendalikan oleh jumlah air (arus listrik) yang kecil dari sekat (base)
inilah prinsip penguatan arus transistor, sehingga penguatan arus transistor didefinisikan sebagai,
karena ada batas minimum arus basis untuk dapat "membuka keran" agar arus mengalir dari C ke E, maka transistor juga berfungsi sebagai saklar elektronik
3. transistor sebagai saklar elektronik
Maksudnya ialah transistor dapat digunakan untuk mengatur arus listrik untuk mengalir atau tidak dengan menggunakan arus listrik lain (yang relatif lebih kecil), sehingga tidak lagi menggunakan komponen bergerak (seperti saklar mekanik).
Prinsip transistor sebagai saklar berdasar pada kurva karakteristik transistor berikut.
(line-load diagram)
Yakni kurva I_C terhadap V_CE untuk nilai I_B yang berbeda (kurva ini dapat diperoleh menggunakan alat tracer).
perhatikan rangkaian berikut :
(biasing circuit)
Persamaan garis-beban pada keluaran transistor ialah sebagai berikut:
(persamaan garis-beban)
Dari penggabungan kurva karakteristik transistor bersama dengan kurva garis-beban, maka kita dapat mengetahui arus I_C yang akan dialirkan dan V_CE pada keluaran untuk setiap nilai I_B.
Untuk dapat digunakan sebagai saklar, kita menggunakan nilai "ekstrim" untuk I_B, yakni untuk
I_B --> 0 yang menghasilkan V_CE --> V_CC atau I_CE --> 0
dan
I_B --> I_Bmax yang menghasilkan V_CE --> 0 atau I_CE --> I_Cmax
kedua daerah ini diberi lingkaran merah pada Gambar 1.
Contoh aplikasi:
misalnya kita ingin membuat lampu malam otomatis, yakni lampu yang menyala sendiri ketika gelap dan mati sendiri ketika terang, dapat digunakan rangkaian berikut.
( rangkaian detektorcahaya )
Misalkan nilai hambatan R_ldr ketika disinari ialah R_1 dan ketika tidak disinari ialah R_2, maka kita dapat men-tala/tune nilai R_var sehingga dihasilkan misalnya I_B --> 0 untuk R_1 dan I_B --> I_Bmax untuk R_2.
sekian materi pada pertemuan kali ini wassalam....! ^-^
Langganan:
Posting Komentar (Atom)
Posting Komentar