PENGENALAN KOMPONEN ELEKTRONIKA A.
Tujuan Adap Adapun un
tuju tujuan an
dari dari
meng menget etah ahui ui
komp kompon onen en-k -kom ompo pone nen n
elek elektr tron onik ika a
adal adalah ah
agar agar
kita kita
dapa dapatt
membedakan jenis-jenis, bentuk dan kegunaan dari setiap komponen-komponen komponen-komponen elektronika. Komponen elektronika mempunyai bentuk atau simbol-simbol tersendiri serta komponen elektronika terbagi menjadi 2 jenis yaitu komponen aktif dan komponen pasif.
B.
Komponen aktif Komponen aktif ialah ialah merupakan penggerak penggerak dari semua rangkaian, rangkaian, komponen aktif aktif bekerja sangat
memerlukan arus. Adapun contoh dari komponen aktif ini adalah : 1.
T ra ra ns ns i st sto r
2. FET (Field (Field Effect Effect Transi Transisto stor) r) 3. UJT (Uni (Uni Junct Junction ion Transi Transisto stor) r) 4. IC (Integ (Integrat rated ed Cir Circui cuit) t) dll dll
KomponenKomponen-kompo komponen nen di atas bekerja bekerja tergantu tergantung ng
pada arus yang masuk, tergantun tergantung g pada jenis
komponen dan kekuatan dari komponen.
C.
Komponen Pasif Komponen pasif adalah komponen komponen yang bekerjanya bekerjanya tidak memerlukan arus. arus. Komponen pasif bahkan
dapat memperkecil memperkecil arus yang masuk, adapun adapun contoh dari komponen komponen ini adalah : 1.
Re s is t or
2 . P ot ot en en si si om om et et er er 3. Trafo Input (In) 4. Traf Trafo o Out Outpu putt (Ou (Out) t) 5. Kondensor / Kapasitor 6. Traf Trafo o Sen Senvo vorr Spo Spoel el 7.
T im e r, dl l
Komponen-komponen Komponen-komponen ini sangat besar pengaruhnya pengaruhnya pada komponen komponen elektronika.
D.
SEMIKO NDUKTO R
Pengertian Umum Disebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini memang bukan konduktor murni. Bahan bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak bebas. Sebuah atom tembaga (Cu) memiliki inti 29 ion positif positif (+) dikelilingi oleh 29 elektron elektron (-). Sebanyak 28 elektron menempati menempati orbit-orbit orbit-orbit bagian dalam membentuk membentuk inti yang
disebut disebut nucleus. Dibutuhkan Dibutuhkan
energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan elektron-elektron ini. Satu buah elektron lagi yaitu elektron yang ke-29, berada pada orbit paling luar. Orbit terluar ini disebut pita valensi dan elektron yang berada pada pita ini dinamakan elektron valensi. Karena hanya ada satu elektron dan jaraknya 'jauh' dari nucleus, ikatannya tidaklah terlalu kuat. Hanya dengan energi yang sedikit saja elektron terluar ini mudah terlepas dari ikatannya.
ikatan atom tembaga
1
Isolator adalah atom yang memiliki elektron valensi sebanyak 8 buah, dan dibutuhkan energi yang besar untuk dapat melepaskan elektron-elektron ini. Dapat ditebak, semikonduktor adalah unsur yang susuna susunan n ato atomny mnya a memili memiliki ki elektr elektron on valens valensii lebih lebih dari dari 1 dan kurang kurang dari dari 8. Tentu Tentu saja saja yang yang paling paling "semikonduktor" "semikonduktor" adalah unsur yang atomnya memiliki 4 elektron valensi.
Susunan Atom Semikonduktor Bahan semikonduktor semikonduktor yang banyak banyak dikenal dikenal contohnya contohnya adalah Silicon Silicon (Si), Germanium (Ge) dan Galium Arsenida (GaAs). Germanium dahulu adalah bahan satu-satunya yang dikenal untuk membuat kompo komponen nen
semiko semikondu ndukto ktor. r.
Namun Namun
belaka belakanga ngan, n,
siliko silikon n
menjad menjadii
popula popularr
setelah setelah
ditemu ditemuka kan n
cara cara
mengekstrak bahan ini dari alam. Silikon merupakan bahan terbanyak ke dua yang ada dibumi setelah oksigen (O2). Struktur dua dimensi kristal Silikon
DOPING Pemberian Pemberian doping doping dimaksudka dimaksudkan n untuk mendapatkan mendapatkan elektron elektron valensi valensi bebas bebas dalam dalam jumlah jumlah lebih banyak dan permanen, permanen, yang diharapkan akan dapat mengahantarkan listrik Tipe-N Bahan silikon diberi doping phosphorus atau arsenic yang pentavalen yaitu bahan kristal dengan inti atom atom
memi memilik likii
5
elek elektr tron on
vale valens nsi. i.
Deng Dengan an
dopi doping ng,,
Silik Silikon on
yang yang
tida tidak k
lagi lagi
murn murnii
ini ini
(imp (impur urity ity
semiconductor) akan akan memiliki kelebihan elektron. elektron. Kelebihan elektron elektron membentuk semikonduktor semikonduktor tipe-n. Semikonduktor tipe-n disebut juga donor yang siap melepaskan elektron. dopingatom atomtrivalen trivalen doping doping atom pentavalen
Tipe-P Kalau silikon diberi doping Boron, Gallium atau Indium, maka akan didapat semikonduktor tipe-p. Untuk mendapatkan silikon tipe-p, tipe-p, bahan dopingnya adalah bahan trivalen yaitu unsur dengan ion yang yang memiliki 3 elektron pada pita valensi. Karena ion silikon memiliki 4 elektron, dengan demikian ada ikatan kovalen yang bolong (hole). Hole ini digambarkan sebagai akseptor yang siap menerima elektron. Dengan demikian, kekurangan elektron menyebabkan semikonduktor ini menjadi tipe-p.
2
DIODA
1. Teori Dasar Dioda Dioda ialah ialah jenis jenis VACUUM VACUUM tube tube yang yang memilik memilikii dua buah buah elektr elektroda oda.. Dioda Dioda tabung tabung perta pertama ma kali kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904.
Gambar 3.1 Struktur Dioda
Struktur dan skema dari dioda dapat dilihat pada gambar di atas. Pada dioda, plate diletakka diletakkan n dalam posisi mengelilingi mengelilingi katoda sedangkan sedangkan heater disisipkan disisipkan di dalam dalam katoda. Elektron pada katoda yang dipanaskan oleh heater akan bergerak dari katoda menuju plate. Untuk dapat memahami bagaimana cara kerja dioda kita dapat meninjau 3 situasi sebagai berikut ini yaitu : ∼
Dioda diberi tegangan nol
∼
Dioda diberi tegangan negative
∼
Dioda diberi tegangan positive
•
Dioda Diberi Tegangan Nol
Gambar 3.2. Dioda Diberi Tegangan Nol
Ketika Ketika dioda dioda diberi diberi tegangan nol maka tidak ada medan listrik yang menarik elektron elektron dari katoda. katoda. Elektron yang mengalami pemanasan pada katoda hanya mampu melompat sampai pada posisi yang tidak 3
begitu begitu jauh jauh dari dari katoda katoda dan memben membentuk tuk muatan muatan ruang ruang (Space (Space Charg Charge). e). Tidak Tidak mampun mampunya ya elektr elektron on melompat menuju katoda disebabkan karena energi yang diberikan pada elektron melalui pemanasan oleh heater belum cukup untuk menggerakkan elektron menjangkau plate. •
Dioda Diberi Tegangan Negative
Gambar 3.3 Dioda Diberi Tegangan Negative
Ketika Ketika dioda diberi diberi tegangan tegangan negatif maka potensial negatif yang ada pada plate akan menolak menolak elektron yang sudah membentuk muatan ruang sehingga elektron tersebut tidak akan dapat menjangkau plate sebaliknya akan terdorong kembali ke katoda, sehingga tidak akan ada arus yang mengalir.
•
Dioda Diberi Tegangan Positive
Gambar 3.4 Dioda Diberi Tegangan Positive Ketika Ketika dioda dioda diberi diberi tegang tegangan an posit positif if maka maka potens potensial ial positif positif yang yang ada pada pada plate plate akan akan menari menarik k elektron yang baru saja terlepas dari katoda oleh karena emisi thermionic, pada situasi inilah arus listrik baru baru akan akan terjad terjadi. i. Sebera Seberapa pa besar besar arus arus listri listrik k yang yang akan akan mengal mengalir ir tergan tergantun tung g daripa daripada da besarn besarnya ya tegangan positif yang dikenakan pada plate. Semakin besar tegangan plate akan semakin besar pula arus listrik yang akan mengalir. Oleh karena sifat dioda yang seperti ini yaitu hanya dapat mengalirkan arus listrik pada situasi tegangan tegangan tertentu saja, maka dioda dapat digunakan digunakan sebagai sebagai penyearah penyearah arus listrik listrik (rectifier) (rectifier).. Pada kenyataannya memang dioda banyak digunakan sebagai penyearah tegangan AC menjadi tegangan DC.
2. Karakteristik Dioda Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu. Dioda merupakan piranti non-linier karena grafik arus terhadap tegangan bukan berupa garis lurus, hal ini karena adanya potensial penghalang (Potential Barrier). Ketika tegangan dioda lebih kecil dari tegangan penghambat tersebut maka arus dioda akan kecil, ketika tegangan dioda melebihi potensial penghalang arus dioda akan naik secara cepat Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam rangkaian elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam rangkaian dioda,
4
diantaranya : penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (FullWave Wave
Rectifi Rectifier) er),, rangka rangkaian ian pemoto pemotong ng (Clipp (Clipper) er),,
rangk rangkaia aian n
penjep penjepit it (Clamp (Clamper er))
maupun maupun pengga pengganda nda
tegangan (Voltage Multiplier). Di bawah ini merupakan gambar yang melambangkan dioda penyearah.
Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensional dimana arus mudah mengalir dari sisi P ke sisi N. Tegangan Kaki (Knee Voltage) Adalah Tegangan pada saat arus mulai naik secara cepat pada saat dioda berada pada daerah maju, tegangan ini sama dengan tegangan penghalang. Apabila tegangan dioda lebih besar dari tegangan kaki maka dioda akan menghantar dengan mudah dan sebaliknya bila tegangan tegangan dioda lebih kecil kecil maka dioda tidak menghantar dengan baik baik Hambatan Bulk Di atas tegangan kaki, arus dioda akan membesar secara cepat, dengan kata lain pertambahan yan kecil pada tegangan dioda akan menyebabkan perubahan yang besar pada arus dioda. Setelah tegangan penghalang terlampaui, yang menghalangi arus adalah hambatan Ohmic daerah P dan N, Jumlah hambatan tersebut dinamakan Hambatan Bulk Dioda Ideal Secara sederhana, dioda akan menghantar dengan baik pada arah maju dan kurang baik pada arah balik, balik, Secara Secara ideal, dioda akan berperilaku berperilaku seperti seperti penghantar penghantar sempurna sempurna artinya artinya dioda dioda akan memiliki hambatan nol pada saat diberi catu maju dan hambatan tak terhingga saat dicatu balik Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain : o Dioda germanium o Dioda silikon o Dioda selenium o Dioda zener o Dioda cahaya (LED) Dioda Dioda termas termasuk uk kompo komponen nen elektr elektronik onika a yang yang terbua terbuatt dari dari bahan bahan semiko semikondu ndukto ktor. r. Beranj Beranjak ak dari dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda memiliki fungsi yang yang unik unik yaitu yaitu hany hanya a dapa dapatt meng mengal alir irka kan n arus arus satu satu arah arah saja saja.. Stru Strukt ktur ur diod dioda a tidak tidak lain lain adal adalah ah 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.
Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deples deplesii
(depl (depleti etion on layer) layer),,
dimana dimana terdap terdapat at keseim keseimban bangan gan hole hole dan elektr elektron. on. Sepert Sepertii
yang yang sudah sudah
diketahui, diketahui, pada sisi P banyak banyak terbentuk terbentuk hole-hole hole-hole yang siap menerima menerima elektron sedangkan 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 terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal ditinggal elektron. elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju menuju N, Kalau menggunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.
5
Sebaliknya 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 Tentu jawaba jawabanny nnya a adalah adalah tidak tidak akan akan terjad terjadii perpin perpindah dahan an elektr elektron on atau atau aliran aliran hole hole dari 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 di atas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa beberapa volt di atas nol baru bisa terjadi konduksi. konduksi. Ini disebabkan disebabkan karena karena adanya dinding dinding deplesi (depletion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.3 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.
Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai Sampai beberapa beberapa puluh bahkan bahkan ratusan ratusan volt baru terjadi terjadi breakdow breakdown, n, dimana dimana dioda dioda tidak lagi dapat dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.
3. Zener Phenomena Phenomena tegangan tegangan breakdow breakdown n dioda dioda ini mengilhami mengilhami pembuatan pembuatan komponen komponen elektroni elektronika ka lainnya lainnya yang dinamakan dinamakan zener. zener. Sebenarn Sebenarnya ya tidak ada perbedaan perbedaan struktur dasar dari zener, zener, melainkan melainkan mirip dengan dengan dioda. dioda. Tetapi Tetapi dengan dengan membe memberi ri jumlah jumlah dopin doping g yang yang lebih lebih banyak banyak pada sambun sambungan gan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt, pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di datasheet ada zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 1.5 volt, 3.5 volt dan sebagainya.
Ini adalah karakteristik zener yang unik. Jika dioda bekerja pada bias maju maka zener biasanya berguna pada bias negatif (reverse bias).
4. LED
LED adalah singkatan dari Light Emitting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendap mendapatk atkan an emisi emisi cahaya cahaya pada pada semiko semikondu ndukto ktor, r, dopin doping g yang yang dipaka dipakaii adalah adalah galliu gallium, m, arseni arsenic c dan phosphorus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.
6
Pada Pada saat saat ini warnawarna-war warna na cahaya cahaya LED yang yang ada adalah adalah warna warna merah, merah, kuning kuning dan hijau. LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal mahal dan tidak tidak efisie efisien. n. Dalam Dalam memilih memilih LED selain selain warna, warna, perlu perlu diperh diperhati atikan kan tegang tegangan an kerja, kerja, arus arus maksimum dan disipasi daya-nya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong. LED terbuat dari berbagai material setengah penghantar campuran seperti misalnya gallium arsenida fosfida fosfida (GaAsP), (GaAsP), gallium gallium fosfida fosfida (GaP), (GaP), dan gallium gallium aluminium aluminium arsenida arsenida (GaAsP). (GaAsP). Karakteris Karakteristikny tiknya a yaitu kalau diberi panjaran panjaran maju, pertemuannya pertemuannya mengeluarkan mengeluarkan cahaya cahaya dan warna cahaya bergantung bergantung pada jeni jenis s dan kadar kadar materi material al pertem pertemuan uan.. Ketand Ketandasa asan n cahaya cahaya berba berbandi nding ng lurus lurus dengan dengan arus arus maju maju yang yang mengalirinya. Dalam kondisi menghantar, tegangan maju pada LED merah adalah 1,6 sampai 2,2 volt, LED kuning 2,4 volt, LED hijau 2,7 volt. volt. Sedangka Sedangkan n tegangan tegangan terbaik maksimum maksimum yang dibolehkan dibolehkan pada LED merah adalah 3 volt, LED kuning 5 volt, LED hijau 5 volt. LED mengkonsumsi arus sangat kecil, awet dan kecil bentuknya (tidak makan tempat), selain itu terdap terdapat at keisti keistimew mewaan aan tersen tersendir dirii dari dari LED itu sendir sendirii yaitu yaitu dapat dapat memanc memancark arkan an cahaya cahaya serta serta tidak tidak memancarkan sinar infra merah (terkecuali yang memang sengaja dibuat seperti itu). Cara pengoperasian LED yaitu :
Selalu diperlukan perlawanan deretan R bagi LED guna membatasi kuat arus dan dalam arus bolak balik harus ditambahkan dioda penyearah.
5. Aplikasi
Dioda banyak diaplikasikan pada rangkaian penyearah arus (rectifier) power suplai atau konverter AC ke DC. Di pasar banyak ditemukan dioda seperti 1N4001, 1N4007 dan lain-lain. Masing-masing tipe berbeda tergantung dari arus maksimum dan juga tegangan breakdown-nya. Zener banyak digunakan untuk aplikasi regulator regulator tegangan tegangan (voltage regulator). regulator). Zener yang ada dipasaran dipasaran tentu saja banyak banyak jenisnya tergantung dari tegangan breakdown-nya. breakdown-nya. Di dalam datasheet biasanya spesifikasi ini disebut Vz (zener voltage) lengkap dengan toleransinya, dan juga kemampuan dissipasi daya.
LED sering dipakai sebagai indikator yang masing-masing warna bisa memiliki arti yang berbeda. Menyala, padam dan berkedip juga bisa berarti lain. LED dalam bentuk susunan (array) bisa menjadi display yang besar. Dikenal juga LED dalam bentuk 7 segment atau ada juga yang 14 segment. Biasanya digunakan untuk menampilkan angka numerik dan alphabet.
7
FET C20T100
IC Switching UC3842
Transistor NPN
RESISTOR
CAPASITOR MILAR
INFRA MERAH
SAKLAR SENTUH
DIODA
SCR
SCR
POLYSTERE
MILAR
8
