SEMICONDUCTOR CONTROL DEVICES
Oleh:
Roni Setiawan
(08518241014)
PRODI P.T. MEKATRONIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI TOGYAKARTA 2010/2011
DAFTAR ISI
Hal HALAMAN JUDUL......................................... JUDUL............................................................ .......................................... .......................... ... .
i
PENGANTAR.................................. PENGANTAR......................................................... .............................................. ....................................... ................ .
ii
DAFTAR ISI........................................... ISI............................................................... ........................................... ................................... ............ .
iii
BAB I : PENDAHULUAN A. Latar Belakang.......................................... Belakang.............................................................. .................................. .............. B. Tujuan...............................................................................
1
1
BAB II : PEMBAHASAN A. Kultur Sekolah 1. Pengertian Kultur Sekolah............................................ Sekolah..................................................... .........
2
2. Fungsi Kultur Sekolah............................................ Sekolah............................................................ ................
4
3. Faktor Yang Mempengaruhi Kultur Seolah........................... Seolah...........................
5
4. Peran Kepala Sekolah Dalam Kultur Sekolah..............
.
6
1. Pengertian etos Kerja Guru..................................... Guru.....................................
.
9
2. Ciri Etos Kerja Guru Yang Baik................................. Baik.................................
.
10
B. Etos kerja Guru
3. Faktor Yang Mempengaruhi etos Kerja Guru...............
13
C. Kultur Sekolah Dalam Meningkatkan Etos Kerja Guru........
15
BABIII : PENUTUP A. Kesimpulan........................................ Kesimpulan.............................................................. .......................... ....
.
17
B. Saran................................................ Saran................................................................... ........................ .....
.
17
.
18
DAFTAR PUSTAKA.................................... PUSTAKA.......................................................... ................................. ...........
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Apabila kita berbicara tentang elektronika maka tidak akan lepas dari semikonduktor. Memang pada awal kelahirannya elektronika didefenisikan sebagai cabang ilmu listrik yang mempelajari pergerakan muatan
didalam
gas
ataupun
vakum.Penerapannya
sendiri
juga
menggunakan komponen-komponen yang utamanya memanfaat kedua medium ini, yang dikenal sebagai Vacuum Tube.Akan tetapi sejak ditemukannya transistor, terjadi perubahan tren dimana penggunaan semikonduktor sebagai pengganti material komponen semakin populer dikalangan praktisi elektronika. Puncaknya adalah saat ditemukannya Rangkaian Terpadu ( Integrated Circuit ) pada akhir dekade 50-an yang telah menyederhanakan berbagai rangkaian yang sebelumnya berukuran besar menjadi sangat kecil. Selain itu penggunaan material semikonduktor juga memberikan fleksibilitas dalam penerapannya. Material semikonduktor, seperti juga material-material lainnya terdiri atas atom-atom yang berukuran sangat kecil.Atom-atom ini terdiri atas nukleus (inti) yang dikelilingi oleh sejumlah elektron.Nukleus sendiri terdiri atas neutron dan proton.Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif, sedangkan neutron netral.Elektron-elektron yang mengelilingi nukleus ini tersebar pada beberapa lapisan kulit dengan jarak tertentu dari nukleus, dimana energinya semakin m eningkat seiring dengan meningkatnya jarak dari setiap lapisan kulit terhadap nukleus.Elektron pada lapisan terluar disebut elektron valensi.Aktifitas kimiawi dari sebuah unsur terutama ditentukan oleh jumlah elektron valensi ini.
BAB II PEMBAHASAN
A. Prinsip Dasar Semi Konduktor
Semi konduktror ialah bahan yang mempunyai sifat kekonduksian di antara
konduktor
dan
isolator.Contoh
bahan
semikonduktror
ialah
Silikon,Germanium, Plumbum Sulfida,Gallium Arsenida,Indium Antimida dan Selenium.Bahan-bahan yangmempunyai sifat semikonduktif memiliki nilai hambatan jenis( ) antara konduktor konduktor dan isolator yaitu yaitu 10-6-104ohm.mdan konduktivitas sebesar10 -6-104ohm-2m-2dengan energi gap yang lebih kecil dari 6 eV.Energi gap adalah energi yang diperlukan oleh elektron untuk memecahkan ikatan kovalen sehingga dapat berpindah jalur dari jalur valensi ke jalur konduksi.Bahan dasar semi konduktor dapat dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu: -
Trivalent, memiliki atom dengan jumlahelectron valensi 3 buah, contoh: Boron (B),Gallium (Ga),dan Indium (In) .
-
Tetravalent, memiliki atom dengan jumlah electron ele ctron valensi 4 buah seperti: Silikon(Si), dan Germanium (Ge).
-
Pentavalent,memiliki atom dengan jumlah electron valensi5 buah, contoh :Fosfor(P), Arsenikum(As),dan Antimon(Sb). Untuk menghasilkan semi konduktor tipe lain maka dilkukan proses
pendopingan, adalahproses pemasukan atau pencampuran atom dopan kedalam bahansemi konduktor instrinsik (siikon dan germanium) sehingga konduktivitas konduktor bertambah. Maka tebentuklah semi konduktor ekstrinsik. Proses pendopingan menghasilkan 2 jenis semi konduktor ekstrinsik, yaitu tipe n dan tipe p. Semi konduktor tipe n di bentuk dari pendopingan dengan atom pentavalent, sehingga atom menjadi kelebihan electron. Sedangkan semikonduktor tipe p dibentuk dari pendopingan dengan atom trivalent, untuk mendapatkan atom yang kekurangan electron.Dalam perkembanganya semikonduktor menjadi behan yang sangat penting. Terutama dalam dunia eektronika, Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti dioda, transistor dan IC.
Table perbandingan semikonduktor tipe p dan tipe n: Aspek
Tipe n
Tipe p
Bahan instrinsik
Silicon dan germanium
Silicon dan germanium
Bahan pendopingan
Atom pentavalent
Atom trivalent
Fungsi pendopingan
Mendapatkan atom kelebihan electron
Mendapatkan atom kekurangan electron
Pembawa muatan mayoritas
Electron
hole
B. Piranti Semi Konduktor 1. Diode
a. Diode penyearah (Rectifier) Dioda penyearah adalah jenis dioda yang terbuat dari bahan silikon ataupun germaniumyangberfungsi sebagai penyearah tegangan dari listriks Ac menjadi Dc. Dibawah ini adalah gambar symbol diode dan bentuk fisik dari diode:
Karakteristik dioda pada umumnya adalah : Jika diberi bias maju, ketika VAK lebih besar dari Vtreshold (0,7V) maka akan mengalirkan arus dari arah anoda ke kathoda, dan idealnya hambatan majunya Rf = 0 ohm Jika diberi bias mundur tidak akan mengalirkan arus danidealnya hambatan mundurnya Rb = ~ .
Gbr. Bias Maju
Gbr. Bias Mundur
Kurva karakteristik diode hubungan antara arus dan tegangan :
Tegangan saat dioda mulai menghantarkan arus disebut sebagai tegangan kerja dioda (Vd). Tegangan kerja dioda jenis silikon sekitar 0,7 volt sedangkan tegangan kerja dioda jenis germanium germanium sekitar 0,3 volt.Pada karakteristik reverse diperlihatkan adanya tegangan BreakDown (Vbd), dimana pada saat tegangan reverse dioda mencapai tegangan tertentu akan terjadi aliran arus yang drastis membesar. Jika tegangan ini diperbesar diperbesar
lagi, maka akan menimbulkan kerusakan
padadioda, oleh karena itu dalam penggunaannya diberikan nilai nominal yang dikenal sebagai Peak Inverse Voltage disingkat PIV. Penggunaan diode tipe ini dalam rangkaian elektronika adalah sebagai penyearah setengah gelombangmaupun penyearah gelombang penuh. Dibawah ini adalah contoh penggunaan diode dalam rangkaian eektronika : Penyearah setengah gelombang
Gbr. Rangkaian Half Wave Rectifier
Gelombang Input
Gelombang Output
Dalam penyearah setengah gelombang, besar tegangan output :
Penyearah Gelombang Penuh
Gbr. Rangkaian Full Wave Rectifier
Dalam penyearah gelombang penuh, besar tegangan te gangan output :
b. Dioda Zener Dioda Zener merupakandioda junction P dan N yang terbuat dari bahan dasar silikon. Dioda ini dikenal juga sebagai Voltage Regulation Diode yang bekerja pada daerah reverse (kuadran III).Potensial dioda zener berkisar mulai 2,4 sampai 200 volt dengan disipasi daya dari ¼ hingga 50 watt. Simbol dan rangkaian penggantinya diperlihatkan seperti gambar:
Rangkaian pengganti yang lengkap merupakan sebuah hambatan dinamis yang relatip kecil dan sebuah batere yang besarnya sebanding dengan potensial dioda zener. Gambar karakteristik diode zener :
Vbd adalah tegangan breakdown pada diode biasa, tetapi dalam diode zener Vbd adalah tegangan kerja diode zener, sehingga V bd disebut dengan V Z. Dalam kurva terlihat setelah terjadi tegangan patah, arus naik sedemikian rupa sedangkan tegangan zener akan bertahan tetap. Kenaikkan arus ini mempunyai nilai batas maksimal yang dikenal sebagai arus zener maksimum disingkat Iz max dimana jika
terlampaui
akan
mengakibatkan
kerusakan
zener.
Daya
maksimum pada diode zener adalah PZ = IZmax.Vbd c. Diode Emisi Cahaya (LED) LED merupakanSolid State Lamp yang merupakan piranti elektronik
gabungan
antara
elektronikdengan
optik,
sehingga
dikategorikan pada keluarga Optoelectronic. Bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan LED adalah bahan Galium Arsenida (GaAs) atau Galium Arsenida Phospida (GaAsP) atau juga Galium Phospida (GaP), bahan-bahan ini memancarkan cahaya dengan warna yang berbeda-beda. Bahan GaAs memancarkan cahaya infra-merah, Bahan GaAsP GaAsP memancarkan cahaya cahaya merah atau kuning, kuning, sedangkan sedangkan
bahan GaP memancarkan cahaya merah atau hijau. Besar arus LED adalah 20 mA, sedangkan besar teganganya adalah 1,8 – 2V. d. Dioda Cahaya (Photo Dioda) Secaraumum dioda-cahaya ini mirip dengan PN-Junction, Perbedaannya terletak pada persambungan yang diberi celah agar cahaya dapat masuk padanya.Konstruksi simbol dan bentuk fisiknya dapat dilihat pada gambar:
Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya arus bocor saja yang melewatinya. Kuat cahaya dan temperature keliling dapat menaikkan arus bocor tersebut karena dapat mengubah nilai resistansinya dimana semakin kuat cahaya yang menyinarisemakin kecil nilai resistansi resistansi dioda cahaya tersebut.Penggunaan dioda cahaya diantaranya adalah sebagai sensor warna gelap dan terang, selain itu photo diode juga dapat difungsikan sebagai alat pengukur kuat cahaya. e. Dioda Varactor Dioda Varactor disebut juga sebagai dioda kapasitas yang sifatnya mempunyai kapasitas yang berubah-ubah jika diberikan tegangan. Dioda ini bekerja didaerah reverse mirip dioda Zener. Bahan dasar pembuatan dioda varactor ini adalah silicon dimana dioda ini sifat kapasitansinya tergantung pada tegangan yang diberikan padanya. Jika tegangan tegangannya semakin naik, kapasitasnya akan turun. Dioda varaktor banyak digunakan pada pesawat
penerima radio dan
televisi di bagian pengaturan suara.
Bagan dan simbol dioda varactor diperlihatkan pada gambar:
2. Transistor Bipolar
a. Prinsip Dasar Transistor Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan.Sambungan itu membentuk transistor PNP maupun NPN.Terminalnya disebut emitor, base dan kolektor.Base selalu berada di tengah, di antara emitor dan kolektor.Transistor ini disebut transistor bipolar, karena struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kutup negatif mengisi kekurangan kekurangan elektron elektron (hole) (hole) di kutup positif.
Transistordapat
bekerja
apabila
diberi
tegangan,
tujuan
pemberian tegangan pada transistor adalah agar transistor tersebut dapat
mencapai
suatu
kondisi
menghantar
atau
menghambat.Transistor akan aktif jika emitor-basis diberi tegangan bias maju sedangkan basis-kolektor diberi tegangan te gangan bias mundur. Nilai batas suatu transistor tergantung dari bahan dasar pembuatnya.Suhu maksimal suatu transistor Germanium adalah sekitar75o C sedangkan jenis Silikon sekitar 150 o C. Daya yang disalurkan pada sebuah transistor harus sedemikian rupa sehingga suhumaksimalnya tidak dilampaui dan untuk itu diperlukan bantuan pendingin baik dengan Heat Sink atau dengan fan.
b. Karakteristik Transistor
Jika sebuah transisitor dipasang pada Vcc maka akan terjadi, daerah aktif, daerah saturasi dan daerah cut off. suatu transistor berada didaerah aktif apabila basis emitter dibias forward dan basis kolektor berada dibias reverse.
Gbr. daerah Aktif transistor
Suatu transistor berada didaerah saturasi apabila basis emitter di bias forward dan basis kolektor berada dibias forward.
Gbr. daerahSaturasi transistor
Suatu transistor berada pada kondisi cutoff apabila keduanya berada pada bias reverse.
Gbr. daerahCut off transistor
Secara singkat mode kerja transistor seperti tedapat dalam table :
Dalam rangkaian elektronika perangkaian transisitor mempunyai 3 variasi, yaitu common emitor, common base dan common colector.
Karakteristik common basis
onfig rasi transistor yang menggunakan kaki ba is sebagai input dan
utput. Dengan colector sebagai input dan emitor sebagai
output maka arus input dan tegangan input masin g-masing IC dan VEB. ada common base pengutan transisitor seb sar , dimana = /(
1) Berikut adalah rangkaian common emito r:
Berik t adalah grafik output dari common basis:
Persa aan dalam common basis : IC.R C IB.R B=VCC IB( .
C+R B)=VCC
IB=V
C/
) .R C+R B)
=IC IB VB=I .R B Vout VB-VBE VC+
B=VCC
Kara teristik common emitor
Adalah terminal emitter digunakan bersama-sama sebagai input dan output. Denganbasis sebagai input dan kolektor sebagai output maka arus input dan tegangan input masing-masing I B dan VBE. Pada common emitor pengutan transisitor sebesar , dimana IC/IB, berikut adalah rangkaian common emitor:
Berikut adalah grafik output dari common emitor:
Persamaan dalam common emitor : IC = (VCC – VCE)/ R C IB.R B+VBE=VCC IB=(VCC-VBE) / R B ICsat= VCC / R C VCEcutoff = VCC R C.IC+VCE=VCC Common collector
=
Konfigurasi transistor yang menggunakan kaki kolektor sebagai input dan output. Denganbasis sebagai input dan emitor sebagai output maka arus input dan tegangan input masing-masing I B dan VE. Berikut adalah rangkaian common emitor:
Persamaan dalam common colector : VE = (VCC-VBE) / RE VB =VBE+VE VE=IE.RE
IC.RE
IB = (VCC-VBE) / (RB+ .RE) IC = .IB IE =IB VBE+VE=VCC
c. Bias Transistor 1. Bias Tetap Pemberian tegangan dengan menggunakan tahanan basis dan tahanan kolektor. IC
= (Vcc-VCE)/R C
IB
= (Vcc-VBE)/R B
ICsat = Vcc/Rc = Ic/IB 2. Bias Sendiri
Pemberian bias pada transistor dengan menggunakan tahanan umpan-balik (feedback).
IC
= (Vcc-VCE)/R C
IB
= Vcc/(R C+R B) = Ic/IB
3. Bias pembagi tegangan Pemberian bias pada transistor melalui pembagi tegangan R1 dan R2. IC
= Vcc/(R C+R E)
VB = R 2.Vcc/( R 1+R 2) R B = R 1R 2/(R 1+R 2) IB
= VB/R B = Ic/IB
d. Transistor Sebagai sakelar Prinsip utama transisitor sebagai sakelar adalah jika VBE lebih besar dari tegangan dadal (0,7 untuk Si dan 0,3 untuk
Ge),
maka
transistor
sebagai
sakelar tertutup, tetapi jika VBE kurang dari tegangan dadal, transisitor sebagai sakelar terbuka.
3. Thyristor
a. Prinsip Dasar Thyristor Istilah Thyristor berasal dari tabung Thyratron-Transistor, dimana dengan perkembangan teknologi semikonduktor, maka tabung-tabung elektron yang bentuknya relatip besar dapat digantikan oleh tabung-tabung transistor yang berukuran jauh lebih kecil tanpa mengurangi
kemampuan
operasionalnya.Yang
termasuk
dalam
keluarga thyristor adalan Silicon Controlled Rectifier, Diac, Triac yang semuanya didasari dari Dioda Lapis Empat (Four Layers Diode) seperti alam gambar dibawah.Bahan dasar thyristor ini adalah dari silicon dengan pertimbangan jauh lebih tahan panas dibandingkan dengan bahan germanium.Thyristor ini banyak digunakan sebagai alat pengendali tegangan atau daya yang tinggi dengan kemampuan yang tinggi.
Gbr. Struktur thyristor
Gbr. Visualisasi Transisitor
Rangkaian transistor yang demikian menunjukkan adanya loop penguatan arus di bagian tengah. Dimana diketahui bahwa I C =
Ib,
yaitu arus kolektor adalah penguatan dari arus base.Jika ada arus I b mengalir pada base transistor Q 1, maka arus Ic akan mengalir pada kolektor Q2. Arus kolektor ini merupakan arus base I b pada transistor Q1, sehingga akan muncul penguatan penguatan pada arus kolektor kolektor transistor Q 1. Arus kolektor transistor Q 1 tidak lain adalah arus base bagi transistor Q2. Demikian seterusnya sehingga makin makin lama sambungan sambungan PN dari thyristor ini dibagian tengah akan mengecil dan hilang. Tertinggal hanyalah lapisan P dan N dibagian luar.
b. SCR (Silicon Controlled Rectifier) SCR mempunyai tiga buah elektroda, yaitu Anoda, Kathoda dan Gate dimana anoda berpolaritas positip dan kathoda berpolaritas negatip sebagai layaknya sebuah dioda penyearah (rectifier).Kaki Gate juga berpolaritas positip.Berikut adalahsimbol dari SCR:
Gambar dibawah ini memperlihatkan pengembangan konstruksi dan diekuivalenkan dengan rangkaian kaskade transistor.
SCR dapat dihidupkan dengan arus penyulut melalui terminal Gate, dimana arus gate ini akan mengalir melalui sambungan antara gate dan kathoda dan keluar dari kathodanya. Arus gate ini harus positip besarnya sekitar 0,1 sampai 35 mA sedangkan tegangan antara gate dan kathodanya adalah 0,7 volt.Jika arus anoda ke kathoda turun dibawah nilai minimum (Holding Current = I HO), maka SCR akan segera mati (Off). Untuk SCR yang berkemampuan daya sedang, besar IHO sekitar 10 mA. Tegangan maksimum arah maju (V BRF) akanterjadi jika gate dalam keadaan terbuka atau IGO = 0. Jika arus
gate diperbesar dari IGO, misal IG1, maka tegangan majunya akan lebih rendah lagi. Hal ini diperlihatkan dalam grafik karakteristik SCR:
Gambar dibawah ini memperlihatkan salah satu cara penyulutan SCR dengan sumber searah (dc), dimana SCR akan bekerja dengan indikasi menyalanya lampu dengan syarat saklar S di ON kan terlebih dahulu.
Triggering untuk penyulutan SCR dengan sumber dc ini tidak perlu dilakukan secara terus menerus, jika saklar S dibuka, maka lampu akan tetap menyala atau dengan perkataan lain SCR tetap bekerja. Dibawah ini Memperlihatkan cara penyulutan SCR dengan sumber bolak-balik (ac).
Dengan mengatur nilai R (potensiometer), maka kita seolah mengatur sudut penyalaan (firing delay) SCR. Untuk penyulutan SCR dengan sumber arus bolak-balik, harus dilakukan secara terus menerus, jadi saklar S jika dilepas, maka SCR akan kembali tidak bekerja.Gambar dibawah ini memperlihatkan bentuk tegangan dan pada terminal SCR dan beban.Pengendalian sumber daya dengan SCR terbatas hanya dari 0 0 sampai 900.
c. DIAC Istilah diac diambil dari Dioda AC yang merupakan salah satu dari keluarga thyristor dan termasuk dalam jenis Bidirectional Thyristor. Diac mempunyai dua buah terminal dan dapat menghantar dari kedua arah olehkarenanya diac dianggap sebagai nonpolar. Diac tersusun
dari
empat
lapis
semikonduktor
seperti
dioda
lapisempat.Gambar dibawah memperlihatkan (a) symbol diac, (b) susunan diac, (c) rangkaian diac dan (d) rangkaian pengganti diac.
Diac mempunyai impedansi yang tinggi dalam dua arah,guna mencapai titik konduknya diperlukan tegangan antara 28 sampai 36 volt.Dalam gambar diatas, apabila titik A adalah muatan + (dalam gambar b diatas) maka junction ke1 pada forward bias (S 1 tertutup)
dan junction ke2 pada reverse bias (S 2 terbuka). Pada saat A lebih positif dari B maka pada saat tertentu dapat menembus tegangan breakdown sehingga mengalir aris diac, demikian juga sebaliknya apabila B bermuatan positif, junction ke2 akan forward bias (S 2 tertutup) dan junction ke1 akan reverse bias (S 1 terbuka). Berikut adala kurva karakteristik V-I diac :
d. TRIAC Triac digunakan untuk mengendalikan daya bolak-balik secara penuh dari 0ohingga 180 o. Triac mempunyai tiga terminalmirip denganSCR yaitu gate, main terminal 1 (MT 1) dan main terminal 2 (MT2). Perbedaanya dengan SCR adalah Triac dapat menghantarkan arus dalam dua arah.Simbol dan konstruksi Triac diperlihatkan seperti pada gambar dibawah:
Triac adalah setara dengan dua SCR yang dihubungkan paralel.Cara kerja dari triac adalah jika terdapat sinyal gate, maka arus dapat mengalir dari MT1 ke MT2 atau sebaliknya.Pada umumnya triac di trigger dengan arus gate positif (mode I+), tetapi dapat juga ditriger
menggunakan mode I-. Triac memiliki empat kemu ngkinan metode pemicua , yaitu : Anod a +, gate + Anod a +, gate – Anod a -, gate + Anod a -, gate Ber ikut adalah gambar mode trigger pada triac:
BAB III PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA
Arifin,Irwan. 2004. Elektronika I Dirksen, AJ.1982. Pelajaran Elektronika Jilid 3terjemahan
Haroen . Penerbit
Erlangga, Jakarta Frans, Gunterus. 1977 . Falsafah Dasar Sistem Pengendalian Proses. Elex Media Zomputindo Jacob M.Ph.D,Halkias, Ph.D. 1990. Elektronika Terpadu . Penerbit Erlangga Handyani, Peni. 2008. Teknik Pemeiharaan Dan Perbaikan Sistem Elektronika
Jilid3. Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Rashid, Muhammad. 1999. Elektronika Daya, Rangkaian,Devai dan Aplikasinya
Jilid 1. Jakarta: Penerbit PT Prehallindo Wasito S. 2001. Vademekum Elektronika Edisi Kedua . Jakarta: Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama Jayadin. 2007. Elektronika Dasar. Jayadin.wordpress.com http://www.fairchild-semiconductor.com/an/an-3001.pdf http://nic.unud.ac.id/~wiharta/elka/TRANSISTOR%20BJT.pdf
