MAKALAH ELEKTRONIKA DASAR
DISUSUN OLEH : PUTRI ASTUTI NIM: 4143121042
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGRI MEDAN 2015-2016
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah S.W.T atas segala Rahmat dan KaruniaNya, yang telah memberikan saya kesehatan sehingga saya dapat menyelesaikan makalah ini. Didalam pembuatan makalah ini saya menyadari, bahwa makalah yang saya buat ini masih banyak kekurangan di segala sisi, baik dalam bentuk penyajian isi makalah maupun tata bahasanya. Saya berharap pembaca dapat menerima dan memahami makalah ini dan saya berharap pembaca bisa memberi kritik dan saran yang sifatnya mendidik dan membangun. Saya berdoa semoga Allah S.W.T memberikan Taufiq dan HidayahNya kepada kita. Akhir kata saya ucapkan terima kasih.
Medan,
November 2015
Penyusun
1
Daftar Isi Kata Pengantar..........................................................................................................................i Daftar Isi..................................................................................................................................ii Bab I Pendahuluan.................................................................................................................1 1.1.
Latar Belakang.......................................................................................................1
1.2. Rumusan Masalah..................................................................................................1 Bab II Pembahasan..................................................................................................................2 2.1 LED (Light Emitting Diode)..................................................................................2 2.1.1. Pengertian LED (Light Emitting Diode)................................................2 2.1.2. Simbol dan Bentuk LED (Light Emitting Diode)..................................2 2.1.3. Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)................................................3 2.1.4. Cara Mengetahui Polaritas LED.............................................................4 2.1.5. Warna-warna LED (Light Emitting Diode)............................................4 2.1.6. Kegunaan LED dalam Kehidupan sehari-hari........................................5 2.2 FOTODIODA.........................................................................................................5 2.2.1. Pengertian Fotodioda..............................................................................5 2.2.2. Prinsip Kerja Photo Dioda......................................................................6 2.2.3. Sensor Warna Menggunakan Phot.odioda.............................................7 2.2.4. Perancangan dan Pembuatan Sensor......................................................7 2.2.5. Aplikasi Fotodioda.................................................................................9 Bab III Simpulan.....................................................................................................................10 Daftar Pustaka.........................................................................................................................11
2
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Sebuah produk elektronika tersusun dari beberapa komponen penting yang ada di dalamnya. Komponen-komponen tersebut memiliki fungsi yang berbedabeda untuk dapat membuat produk menjadi berguna. Dioda, adalah piranti elektronik yang hanya dapat melewatkan arus dalam satu arah saja. Karena itu, dioda dapat dimanfaatkan sebagai penyearah arus listrik, yaitu piranti elektronik yang mengubah arus atau tegangan bolak-balik (AC) menjadi arus tegangan searah (DC). Sebuah dioda sambungan P-N hanya dapat mengalirkan arus listrik dalam satu arah, maka dioda dapat dimanfaatkan sebagai penyearah (rectifier) untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Aplikasi dioda pada kendaraan banyak digunakan untuk penyearahan arus seperti pada sistem pengisaian. Fungsi dioda adalah sebagai penyearah arus dari arus bolak-balik menjadi arus searah agar dapat dimanfaatkan untuk mengisi baterai dan menyuplai kebutuhan arus pada kendaraan. Fungsi lain dioda ini pada kendaraan adalah sebagai anti shock tegangan. 1.2 Rumusan Masalah Perumusan Masalah Atas dasar penentuan latar belakang serta tujuan penulisan, maka penulis mengambil perumusan masalah sebagai berikut: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Apakah yang dimaksud dengan dioda LED? Bagaimana prinsip kerja dari dioda LED? Mengetahui aplikasi dari penggunaan dioda LED? Apakah yang dimaksud dengan Fotodioda? Bagaimana prinsip kerja dari Fotodioda? Mengetahui aplikasi dari penggunaan Fotodioda?
1
BAB II PEMBAHASAN
2.1
LED (Light Emitting Diode)
2.1.1
Pengertian LED (Light Emitting Diode) Pengertian LED (Light Emitting Diode) dan Cara Kerjanya – Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan
cahaya monokromatik ketika
diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya. Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran
filamen
sehingga
tidak
menimbulkan
panas
dalam
menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube. 2.1.2 Simbol dan Bntuk LED (Light Emitting Diode)
2.1.3 Cara Kerja Led (Light Emitting Diode)
2
Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda. LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satuwarna).
LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah Energi Listrik menjadi Energi Cahaya.
3
2.1.4 Cara Mengetahui Polaritas LED
Untuk mengetahui polaritas terminal Anoda (+) dan Katoda (-) pada LED. Kita dapat melihatnya secara fisik berdasarkan gambar diatas. Ciri-ciri Terminal Anoda pada LED adalah kaki yang lebih panjang dan juga Lead Frame yang lebih kecil. Sedangkan ciri-ciri Terminal Katoda adalah Kaki yang lebih pendek dengan Lead Frame yang besar serta terletak di sisi yang Flat. 2.1.5
Warna-warna LED (Light Emitting Diode) Saat ini, LED telah memiliki beranekaragam warna, diantaranya seperti warna merah, kuning, biru, putih, hijau, jingga dan infra merah. Keanekaragaman Warna pada LED tersebut tergantung pada wavelength (panjang gelombang) dan senyawa semikonduktor yang dipergunakannya. Berikut ini adalah Tabel Senyawa Semikonduktor yang digunakan untuk menghasilkan variasi warna pada LED :
Bahan Semikonduktor Gallium Arsenide (GaAs) Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) Gallium Arsenide Phosphide Nitride
Wavelength 850-940nm 630-660nm 605-620nm
Warna Infra Merah Merah Jingga
585m-595nm Kuning
(GaAsP:N) Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP) Silicon Carbide (SiC)
550-570nm 430-505nm
4
Hijau Biru
Gallium Indium Nitride (GaInN) 2.1.6
450nm
Putih
Kegunaan LED dalam Kehidupan sehari-hari Teknologi
LED
memiliki
berbagai
kelebihan
seperti
tidak
menimbulkan panas, tahan lama, tidak mengandung bahan berbahaya seperti merkuri, dan hemat listrik serta bentuknya yang kecil ini semakin popular dalam bidang teknologi pencahayaan. Berbagai produk yang memerlukan cahaya pun mengadopsi teknologi Light Emitting Diode (LED) ini. Berikut ini beberapa pengaplikasiannya LED dalam kehidupan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
sehari-hari. Lampu Penerangan Rumah Lampu Penerangan Jalan Papan Iklan (Advertising) Backlight LCD (TV, Display Handphone, Monitor) Lampu Dekorasi Interior maupun Exterior Lampu Indikator Pemancar Infra Merah pada Remote Control (TV, AC, AV Player)
2.2 FOTODIODA 2.2.1 Pengertian Fotodioda Photo dioda adalah jenis dioda yang berfungsi untuk mendeteksi cahaya. Berbeda dengan dioda biasa.Komponen elektronik ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik.Cahaya yang dapat di deteksi oleh dioda ini,mulai dari infrared,sinar ultra violet,sampai dengan sinar X. Jenis dioda seperti ini telah di aplikasikan pada alat penghitung kendaraan otomatis di jalan-jalan umum. 2.2.2
Prinsip Kerja Photo Dioda Photodioda dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon ( Si) atau galium arsenida ( GaAs), dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencakup: 2500 Å - 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Ketika sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu
5
elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa. cara tersebut didalam sebuah photodiode digunakan untuk mengumpulkan photon - menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagian-bagian elektroda. Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared.
2.2.3 Sensor Warna Menggunakan Photodioda Setiap warna bisa disusun dari warna dasar. Untuk cahaya, warna dasar penyusunnya adalah warna Merah, Hijau dan Biru, atau lebih dikenal dengan istilah RGB (Red-Green-Blue). Gambar2 memperlihatkan beberapa sampel warna dan komposisi RGB-nya terskala 8 bit.
6
2.2.4
Perancangan dan Pembuatan Sensor Sistim sensor yang digunakan adalah sensor warna. Rangkaian sensor terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian pemancar cahaya dan penerima cahaya. Rangkaian pemancar terdiri dari resistor sebagai pembatas arus serta LED sebagai piranti yang memancarkan cahaya. Sedangkan rangkaian penerima terdiri dari resistor sebagai pull-up tegangan dan photodioda sebagai piranti yang akan menerima pantulan cahaya LED obyek. Rangkaian komparator akan membandingkan tegangan input dari sensor dengan tegangan referensi untuk menghasilkan logika '0' dan '1' untuk membedakan warna merah dan warna hijau.
LED akan
memancarkan cahaya
ke
obyek
dan
photodioda akan
menerima cahaya
yang
dipantulkan oleh
obyek tersebut.
Intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda akan mempengaruhi nilai reistasinya. Obyek berupa Warna merah dan Warna biru akan
7
memantulkan cahaya dengan intensitas yang berbeda. Warna merah akan memantulkan cahaya dengan intensitas yang lebih tinggi daripada Warna hijau, sehingga nilai resistansinya akan berbeda. Semakin besar intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda, maka nilai 15 resistansinya akan semakin kecil dan nilai tegangan outputnya akan Semakin kecil pula. Perbedaan nilai tegangan output dari photodioda saat menerima cahaya pantulan dari Warna merah atau Warna hijau akan dideteksi oleh rangkaian komparator. Tegangan referensi dapat diatur dengan memutar variabel resistor. untuk dapat membedakan Warna merah atau Warna hijau, nilai tegangan referensi diatur sehingga memiliki nilai diantara nilai tegangan output dari photodioda saat menerima pantulan cahaya dari obyek. Untuk mendapatkan hasil yang baik maka pemasangan sensor warna harus tertutup dan dipasang tegak lurus terhadap obyek serti pada gambar 3.5 berikut :
Untuk mendeteksi warna merah maka digunakan sensor photodioda yang disinari dengan LED superbright warna merah. Pada saat photodioda menerima pantulan cahaya dari Warna merah, nilai tegangan output pada photodioda akan lebih kecil dari tegangan referensi, sehingga output dari komparator akan bernilai “0”. Sedangkan saat photodioda menerima pantulan cahaya dari Warna hijau, nilai tegangan outputnya akan lebih besar dari tegangan referensi, sehingga output dari komparator bernilai “1”. Sebaliknya, Untuk mendeteksi warna hijau maka digunakan sensor photodioda yang disinari dengan LED superbright warna hijau.
8
Pada saat photodioda menerima pantulan cahaya dari Warna hijau, nilai tegangan output pada photodioda akan lebih kecil dari tegangan referensi, sehingga output dari komparator akan bernilai “0”. Sedangkan saat photodioda menerima pantulan cahaya dari Warna merah, nilai tegangan outputnya akan lebih besar dari tegangan referensi, sehingga output dari komparator bernilai “1”. 2.2.5
Aplikasi Fotodioda Sebagai contoh aplikasi photo diode dapat digunakan sebagai sensor api. Penggunaan sensor photo diode sebagai pendeteksi keberadaan api didasarkan pada fakta bahwa pada nyala api juga terpancar cahaya infra merah. Hal ini tidak dapat dibuktikan dengan mata telanjang karena cahaya infra merah merupakan cahaya tidak tampak, namun keberadaan cahaya infra merah dapat dirasakan yaitu ketika ada rasa hangat atau panas dari nyala api yang sampai ke tubuh kita.
9
BAB III SIMPULAN Led adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. Led merupakan keluarga dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna cahaya yang dipancarkan oleh led tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. Led juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada remote control tv ataupun remote control perangkat elektronik lainnya. Photo dioda adalah jenis dioda yang berfungsi untuk mendeteksi cahaya. Berbeda dengan dioda biasa.komponen elektronik ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik.cahaya yang dapat di deteksi oleh dioda ini,mulai dari infrared,sinar ultra violet,sampai dengan sinar x. Jenis dioda seperti ini telah di aplikasikan pada alat penghitung kendaraan otomatis di jalan-jalan umum.
10
DAFTAR PUSTAKA Muhaimin. 1991. Bahan-bahan Listrik untuk Politeknik. Jakarta: Andi Offset. Martawijaya,M.A,dkk. 2008. Dasar-Dasar Elektronika. Makassar: Badan Penerbit UNM. Sumanto, Drs. 1996. Pengetahuan Bahan untuk Mesin dan Listrik. Jakarta: Andi Offset.
11
