Docstoc

KK-1 Memahami Dasar-dasar Elektronika

Document Sample
KK-1 Memahami Dasar-dasar Elektronika Powered By Docstoc
					Teknologi Dan Rekayasa




         KK.1
 Memahami Dasar – Dasar
      Elektronika
Tujuan Pembelajaran:

  1. Memahami konsep dasar elektronika

  2. Memahami simbol komponen elektronika

  3. Memahami sifat-sifat komponen elektronika pasif

  4. Menggambar karakteristik komponen elektronika.
              Pendahuluan
• Penggunaan komponen elektronika sangat luas ,
  bahkan pada sistem pengendali statis semi konduktor
  sebagai bagian dari elektronika akan menggantikan
  peranan kendali mekanik, keuntungan lain dapat
  berfungsi rangkap, sebagai rangkaian elektronik dan
  pengendali statis
• Penggunaan semikonduktor sebagai relay memiliki
  kelebihan tertentu lebih cepat dan teliti dibanding
  relay mekanik.
• Transistor dan thyristor dapat digunakan sebagai
  switch untuk memutus atau menyambungkan
  hubungan antara sumber dengan beban.
                                      Teknologi dan Rekayasa
              Semi Konduktor

Bahan semikonduktor adalah suatu bahan yang
memiliki tahanan jenis yang berada diantara bahan
isolator dan bahan konduktor
                   Tabel Tahanan Jenis Bahan
   No   Jenis bahan                Tahanan jenis


   1.   Jenis isolator             107 s/d 1023m


   2.   Jenis semikonduktor        10-6 s/d 107 m


   3.   Jenis konduktor            10-8 s/d 10-6 m



                                               Teknologi dan Rekayasa
              Semi Konduktor
Bahan semikonduktor lainnya yang dapat dipergunakan
dalam komponen photo elektris antara lain adalah
1. Atom silikon dan atom germanium
    Susunan suatu atom terdiri dari sejumlah elektron
    yang bergerak beredar mengelilingi inti atom
    menurut garis peredaran atau orbit tertentu. Setiap
    garis orbit membentuk suatu lapangan (kulit atom)
    dengan jumlah elektron sesuai aturan 2 n2, n adalah
    nomor kulit atom. Valensi adalah elektron yang
    berada pada bagian paling luar dari susunan atom.
    dalah elektron yang berada pada bagian paling
    luar dari susunan atom              Teknologi dan Rekayasa
            Semi Konduktor
Silikon (Si) memiliki 14 elektron, 2 elektron kulit
pertama dan 8 elektron kulit kedua dan sisanya 4
elektron. Germanium (Ge) memiliki 32 elektron,
kulit pertama 2 elektron, kulit kedua 8 elektron,
kulit ketiga 18 elektron dan sisanya 4 elektron. Atom
Si dan Ge memiliki valensi 4 (elemen tetravalent).
                                     a. Atom
                                     germanium
                                     b. Atom silikon



                                      Teknologi dan Rekayasa
            Semi konduktor
 Struktur kristal semikonduktor
• Ikatan kovalen
  Contoh, dua buah atom hidrogen memiliki sebuah
  elektron valensi, maka kedua atom tersebut
  membuat satu ikatan kovalen
• Kristal semikonduktor
  Jika sejumlah atom tetravalent, maka setiap satu
  atom mengadakan ikatan kovalen dengan empat
  atom disekelilingnya, melalui empat ikatan kovalen
  dari elektron valensi

                                     Teknologi dan Rekayasa
            Semi konduktor
            Semi konduktor
 Kristal tipe N
 Kemampuan untuk menghantarkan arus listrik
 pada kristal semikonduktor murni dapat
 dilakukan dengan menambah (doping) sejumlah
 kecil unsur lain kedalam kristal murni, sehingga
 dihasilkan kristal semikonduktor extrinsic. Kristal
 yang terbentuk disebut kristal tipe N. Sedangkan
 atom pentavalent yang berfungsi        pendoping
 disebut atom donor



                                     Teknologi dan Rekayasa
  Semi konduktor




Gambar Struktur Kristal Tipe N

                          Teknologi dan Rekayasa
           Semi konduktor
 Kristal tipe P
 Atom trivalent sebagai pendoping disebut atom
 akseptor dan kristal yang terbentuk disebut
 kristal tipe P




           Gambar Struktur Kristal Tipe P

                                      Teknologi dan Rekayasa
           Semi konduktor

 PN Junction Semikonduktor
  Jika dua kristal semikonduktor tipe P dan
  N dibentuk dala satu lapisan, maka terjadi
  gabungan dan disebut PN junction

 Selanjutnya terjadi peristiwa difusi
  elektron bebas pada daerah transisi kristal
  N ke transisi P

                                 Teknologi dan Rekayasa
               Semi konduktor




           Gambar                         Gambar
Difusi Elektron dari N menuju P   Deplection Region PN Junction

                                             Teknologi dan Rekayasa
             Komponen-Komponen
                 Elektronika
Dioda semikonduktor
                             Dioda, semikonduktor adalah
                            suatu PN junction yang memiliki
                            dua elektroda yang dihubungkan
                            dengan masing-masing lapis
         P         N
                            kristal P dan N.
                             Pada PN junction elektroda yang
                            tersambung dengan krital N
                            disebut    kathoda    (K)    dan
 Bentuk fisis PN junction
                            elektroda     yang   tersambung
 dioda semikonduktor        dengan kristal P disebut anoda
                            (A).

                                            Teknologi dan Rekayasa
       Komponen-Komponen
           Elektronika
  Dioda semikonduktor
• Prategangan maju (forward bias)
  Rangkaian forward bias dioda ditunjukkan pada
  gambar, terjadi jika Anoda (kristal P) mendapat
  potensial + terhadap kathoda (kristal N) atau
  dengan kata lain jika Anoda (A) dihubungkan
  pada kutub + baterai dan Kathoda (K) disambung
  dengan kutub – baterai



                                   Teknologi dan Rekayasa
      Komponen-Komponen
          Elektronika




Gambar Forward Bias Pada Dioda Semikonduktor

                                  Teknologi dan Rekayasa
       Komponen-Komponen
           Elektronika

• Prategangan balik (reverse bias)
 Jika tegangan atau potensial kathoda (kristal N)
 lebih positif terhadap anoda (kristal P) atau A
 mendapat tegangan negatif (–) baterai dan K
 mendapat tegangan positif (+) baterai, maka
 terjadi reverse bias dioda. Gambar menunjukkan
 rangkaian reverse bias dioda


                                     Teknologi dan Rekayasa
Komponen-Komponen
    Elektronika




Gambar Rangkaian Dioda Reverse Bias

                          Teknologi dan Rekayasa
       Komponen-Komponen
           Elektronika
• Karakteristik dioda
                        Pada bias forward terdapat
                        tegangan konduk (turn on
                        voltage)
                        untuk dioda germaium
                        kurang lebih 0,2 volt dan 0,6
                        volt untuk dioda silikon



                                      Teknologi dan Rekayasa
        Komponen-Komponen
            Elektronika
• Mengenal kode atau simbol dioda
   Pada sistem pengkodean dioda di Eropa, terdiri
   dari dua atau tiga huruf diikuti oleh suatu nomor
   seri
a. Huruf pertama
   Menyatakan bahan untuk membuat dioda A:
   germanium dan B : silikon
b. Huruf kedua
   Menyatakan fungsinya, A: dioda umum atau
   biasa dan B: dioda daya
                                      Teknologi dan Rekayasa
       Komponen-Komponen
           Elektronika
c. Huruf ketiga
   Menyatakan dioda tipe industri, yaitu tipe-tipe
   yang memenuhi syarat lebih tinggi, sedangkan
   nomor serinya tidak memiliki arti teknis
Contoh:
   BY 127, artinya dioda terbuat dari silikon dan
   fungsinya sebagai dioda daya


                                      Teknologi dan Rekayasa
       Komponen-Komponen
           Elektronika
• Percobaan dioda untuk penyearah setengah
   gelombang
a. Peralatan dan bahan yang digunakan
   Peralatan yang digunakan pada percobaan
   adalah: Voltmeter DC, Voltmeter AC, dan
   Osciloscope.
   Bahan yang digunakan adalah dioda, tahanan,
   transformator step down, dan kabel penghubung



                                   Teknologi dan Rekayasa
       Komponen-Komponen
           Elektronika
 Dioda Zener

         K




         A

      Simbol


                              Karakteristik



      Simbol dan Karakteristik Zener Dioda

                                              Teknologi dan Rekayasa
          Komponen-Komponen
              Elektronika
Prinsip Kerja Dioda Zener
   Jika tegangan reverse dihubungkan pada PN junction, deplection layer
    bertambah lebar karena elektron dan hole ditolak junction.
   Lebar deplection layer bergantung kadar doping, jika digunakan silikon
    dengan doping tinggi, maka dihasilkan deplection layer yang sempit. Jika
    tegangan reverse dihubungkan menimbulkan medan listrik yang kuat
    pada dioda dan jika tegangan reverse mencapai tegangan zener Uz, maka
    medan listrik yang dibangkitkan sangat kuat sehingga banyak elektron
    akan terlepas dari daya tarik intinya disertai dengan kenaikan arus
    reverse secara mendadak. Keadaan ini disebut dengan zener break down.
   Sebelum terjadi zener break down, elektron-elektron dari minority
    carrier memperolah tenaga kinetik yang besar sehingga pada saat
    menabrak atom akan menimbulkan ionisasi dan menimbulkan elektron
    baru, semakin banyak elektron yang dihasilkan dan arus reverse naik
    dengan cepat. Peristiwa semacam ini disebut avalence break down.

                                                       Teknologi dan Rekayasa
       Komponen-Komponen
           Elektronika
Dioda zener dioda sebagai penstabil tegangan
Misal tegangan input Ui
berasal dari output sebuah
perata arus dan tegangannya
tidak stabil dan beban RL
berubah-ubah. Padahal yang
dikehendaki tegangan di
antara ujung-ujung RL stabil
maka dipasang dioda zener
dan tahanan R1 yang dipilih
sehingga tegangan pada         Gambar penstabil Tegangan
zener sama dengan Uz.            dengan Dioda Zener


                                      Teknologi dan Rekayasa
          Komponen-Komponen
              Elektronika
 Penstabil tegangan pada beban bervariasi
Jika tegangan turun karena Rl yang berubah besar (naik), maka I1
   turun sehingga Uz naik sehingga Iz naik, IT.R1 naik dan Uz turun
   lagi ke harga semula.
Sebaliknya, jika beban berubah turun, maka IL naik, IT naik dan
   Uz turun sehingga Iz turun, IT turun dan IT.R1 turun dan Uz
   akhirnya naik lagi ke harga semula.
Berdasarkan dua kondisi tersebut, walaupun beban (IL) berubah-
   ubah maka tegangan pada beban tetap stabil, demikian juga Uz
   dan yang selalu berubah adalah Iz mengikuti perubahan arus
   beban (IL), Jika IL sama dengan nol, maka arus maksimum yang
   mengalir pada zener tidak boleh melebihi Iz maksimum yang
   diijinkan

                                                Teknologi dan Rekayasa
         Percobaan dioda zener
 Alat dan bahan yang digunakan:
   Us = Regulated power supply 0 – 30 VDC
   V1 = Voltmeter 0-5 Volt DC
   V2 = Voltmeter 0-10 volt DC
   Osc = Osiloscope
   mA = mili amperemeter
           0-50 mA
   Rp = Potentiometer
   T = Transformator step
           – down 220V/6V
   D2 = Dioda zener
   R1 = 100 Ω
   R2 = 200 Ω
   Kabel penghubung, secukupnya
                                            Teknologi dan Rekayasa
Buat rangkaian percobaan dengan menggunakan
 bahan dan peralatan untuk percobaan rangkaian
 forward bias seperti ditunjukkan Gambar
Hidupkan sumber dan siapkan tegangan Us
 sebesar 4 Volt
Atur potensiometer pelan-pelan, sehingga
 tegangan pada dioda zener naik dengan
 perubahan tegangan 0,1 volt tiap tahap (dari
 penunjukan voltmeter


                                  Teknologi dan Rekayasa
Pada setiap tahap, catat besarnya arus yang
 mengalir = Iz dengan membaca mA, masukkan
 pada Tabel
Dari hasil pengamatan anda, buat grafik
 karakteristik dioda zener pada tempat yang
 disediakan (Gambar )
Amati bagaimana pengaruh perubahan panas
 terhadap dioda zener di dalam rangkaian,
 tetapkan besar arus tertentu dan panaskan dioda
 zener dengan solder dan amati penunjukan mili
 amperemeter
                                   Teknologi dan Rekayasa
            Tabel                         Gambar
Hasil Percobaan Forward Bias   Grafik Hubungan Tegangan dan
         Zener Dioda           Arus Forward Bias Zener Diode



                                          Teknologi dan Rekayasa
                  Transistor
Konstruksi dasar
 Transistor memiliki dua buah junction yang terdiri dari
  bahan NPN (transistor NPN) dan bahan PNP (transistor
  PNP).
 Transistor memiliki tiga buah elektroda, yaitu Emitor (E),
  Basis atau Base (B) dan Kolektor atau Colector (C), lihat
  simbol transistor pada gambar.
 Pada transistor NPN, arah panah dari base menuju ke
  emitor, arah panah tersebut menunjukkan arah arus
  listrik melalui transistor. Pada transistor PNP, arah panah
  pada emiter ke base dan kebalikan pada transistor NPN.


                                            Teknologi dan Rekayasa
     Gambar Susunan Fisis dan
      Simbol Transistor NPN




a. bentuk fisis        b. simbol   a. bentuk fisis          b. simbol
   (susunan kristal)      NPN         (susunan kristal)        PNP




                                                  Teknologi dan Rekayasa
PRINSIP KERJA TRANSISTOR

              Prinsip kerja transistor NPN
               Agar transistor dapat bekerja di
                daerah aktif, diperlukan
                tegangan awal forward pada
                junction emiter (JE) dan
                tegangan awal reverse pada
                junction kolektor (JC).
               Emiter merupakan common
                input dan output, misal
                tegangan pada emiter nol,
                dengan anggapan tahanan
                dalam emiter (penukaran arus)
                nol. Misalkan junction base-
                emiter (JE) diberi tegangan awal
                forward 0,6 volt, tegangan
                kolektor (terhadap emiter) 6
                volt, maka besar junction base
                colector JC diberi tegangan
                awal reverse sebesar (6-0,6) =
                5,4 volt.


                            Teknologi dan Rekayasa
PRINSIP KERJA TRANSISTOR
             Cara kerja transistor PNP
             Tegangan forward diberikan pada
                junction emiter base dan
                tegangan awal reverse
                diberikan pada junction
                colector base.
             Tegangan awal forward yang
    P           diperlukan pada junction
                emiter base, untuk transistor
                germanium lebih rendah
                daripada untuk transistor
                silikon.


                           Teknologi dan Rekayasa
 RANGKAIAN DASAR TRANSISTOR

Rangkaian dasar transistor
Terdapat tiga macam rangkaian dasar
transistor, yaitu:
1. Rangkaian common emiter, emiter merupakan
   common (gabungan) untuk input dan output.
   Rangkaian ini paling banyak dipergunakan;
2. Rangkaian common base, basis sebagai gabungan;
   dan
3. Rangkaian common collector,: kolektor sebagai
   gabungan.



                                  Teknologi dan Rekayasa
 Salah satu pertimbangan dalam memilih rangkaian
     adalah besar impedansi input dan output.
                                  Rangkaian
    Sifat-sifat                     Common        Common
                    Common Base
                                     Emiter       collector
Penguatan arus              1         tinggi       Tinggi
Penguatan
                   Tinggi         Tinggi               1
tegangan
Impedansi input    Rendah         Sedang         Tinggi
Impedansi output   Tinggi         Sedang         Rendah
Penguatan daya     Sedang         Tinggi         Rendah
Beda phasa 180o
Antara sinyal out & Tidak ada     Ada            Ada
input
                                               Teknologi dan Rekayasa
Pengetahuan praktis tentang transistor
a.              Kaki emitor yang paling dekat
                    dengan bibir dari selubung
                    logam. Jika diputar searah jarum
                    jam, sesudah kaki emitor adalah
                    kaki basis dan selanjutnya kaki
                    kolektor.


b.                  Kaki kolektor disambung
                    dengan selubung.



c.                  Transistor dengan selubung
                    plastik,
                                    Teknologi dan Rekayasa
Kode transistor
Huruf pertama pada kode menunjukkan bahan baku untuk
   membuat transistor.
A  = germanium
B  = silikon
Huruf kedua yang ada pada transistor menunjukkan
   penggunaan atau penerapannya. Beberapa hal yang perlu
   diperhatikan antara lain adalah:
C  = Transistor untuk p berfrekuensi rendah
D  = Transistor daya untuk penerapan berfrekuensi
      rendah
F  = Transistor untuk frekuensi tinggi
S  = Transistor saklar
U  = Transistor saklar daya
I  = Transistor daya untuk frekuensi tinggi

                                         Teknologi dan Rekayasa
TRANSISTOR SEBAGAI SAKLAR
Pemanfaatan transistor sebagai switch
                        Kondisi cut off
                        Rangkaian transistor common
                        emitor, tahanan beban RL
                        dianggap terhubung seri
                        UCC = UCE + IC .RL
                        Jika basis memperoleh bias
                        negatif (reverse) besar dapat
                        memutuskan (cut-off) arus
                        kolektor sama dengan nol.
                        Jika transistor dianggap
                        sebagai switch, maka switch
                        pada keadaan terbuka (Off).

                                        Teknologi dan Rekayasa
TRANSISTOR SEBAGAI SAKLAR
Kondisi saturasi transistor
Jika basis diberi bias arah maju (forward) sampai
    seluruh tegangan UCC muncul sebagai drop
    tegangan pada RL,
Jika IC diperbesar pada suatu titik pada kondisi
   seluruh tegangan UCC terjadi pada RL, maka
   tidak tersisa tegangan pada kolektor. Kondisi
   ini disebut kondisi saturasi (jenuh) dari
   transistor tersebut. Jika transistor dianggap
   sebagai saklar (switch), maka berada pada
   kondisi tertutup (ON).

                                    Teknologi dan Rekayasa
     HUBUNGAN DARLINGTON
Dasar latching
                 Dua buah transistor tipe PNP dan
                 NPN dikatakan komplementer jika
                 memiliki karakteristik serupa. Cara
                 menghubungkan transistor
                 komplementer membentuk
                 cascade,




                                   Teknologi dan Rekayasa
HUBUNGANDARLINGTON

                   Salah satu cara untuk menutup
                   latch dilakukan dengan sistem
                   penyulutan (triggering) pada
                   elektroda basis dari salah satu
                   transistor tersebut. Misal trigger
                   positip diberikan pada basis dari Q2,
                   emiter basis Q2 memperoleh forward
                   bias dan Q2 mulai menghantar.
                   Karena kolektor Q2 dihubungkan langsung
                   dengan basis Q1, maka Q1 memperoleh
   input dan selanjutnya akan memberikan penguatan sehingga
   timbul IC pada Q1 dan arus ini merupakan input bagi Q2 dan akan
   diperkuat lagi oleh Q2.
Untuk membuka latch dapat dilakukan dengan
   cara:
1. Mengurangi tegangan catu UCC sehingga
   arus beban berkurang,
2. Memperbesar nilai RL atau sama sekali
   mencabutnya,
3. Memberikan reverse bias trigger pada
   basis satu transistor tersebut.
    KOMPONEN DIODA 4 LAPIS
   Dioda 4 Lapis
Susunan fisis dan prinsip kerja
                    Dioda 4 lapis merupakan dasar dari
                    SCR, DIAC, TRIAC dan lain-lain.
                    Dioda 4 lapis memiliki 2 sifat, pada
                    saat tertentu memiliki nilai tahanan
                    tinggi dan pada saat tertentu
                    memiliki nilai tahanan rendah.
                    Peralihan dari tahanan tinggi ke
                    tahanan rendah terjadi jika dioda
                    diberi tegangan yang melebihi
   tegangan break over (UBO), sebaliknya peralihan
   dari nilai tahanan rendah menjadi nilai tahanan
   tinggi terjadi jika arus yang melalui dioda menjadi
   lebih kecil dari arus penahan (holding current = Ih).
       PRINSIP KERJA DIODA 4
          LAPISkomponen
                     Pada saat sumber tegangan Us
                     diberikan pada rangkaian, pada
                     dioda tidak mengAlirkan arus karena
                     Us masih di bawah tegangan break
                     over dan dioda yang ditengah pada
                     posisi reverse. Jika tegangan US
                     dinaikkan sampai 20V (tegangan
                     break over dioda), maka dioda yang
                     ditengah itu konduk dan arus
                     mengalir, arusnya dibatasi oleh
                     hambatan seri RS dan tegangan
                     drop pada dioda turun sampai satu
                     volt, sehingga arus yang mengalir
                     10V:2kΩ = 9,2 mA.
Untuk memadamkan dioda, arus pada rangkaian harus lebih
  kecil dari arus penahan (Ih) dengan cara US harus dikurangi
  sampai 3 volt, sehingga tegangan drop pada RS, URS = 1mA
  x 2kΩ = 2 volt.
             KOMPONEN SCR

Silikon controlled rectifier (SCR) atau thyristor
SCR banyak digunakan untuk switching daya listrik
   besar, untuk mengendalikan pengaturan kecepatan
   putaran motor listrik, pengaturan alat pemanas
   listrik, pengaturan cahaya lampu penerangan, relay
   dan alat-alat alarm yang peka, dan pada industri-
   industri SCR sebagai sarana pelengkap sistem
   otomatis.


Simbol dan Jenis Lain SCR
    KOMPONEN DIAC DAN TRIAC DAN
            QUADRAC
Diac, Triac dan Quadrac
Diac, triac dan quadrac bekerja berdasarkan prinsip
   kerja dioda 4 lapis dan SCR.
                  Diac adalah dua buah dioda 4 lapis
                  yang digabung secara paralel
                  terbalik seperti ditunjukkan Gambar
                  atau susunan dua buah latch.
                  Jika tegangan yang diberikan pada
                  diac menyamai atau melewati
                  tegangan break overnya, maka latch
                  sebelah kiri menutup dan arus
                  mengalir demikian jika sebaiknya,
                  maka latch yang sebelah kanan
                  menutup.
Untuk membuka kembali lacth dengan mengurangi arus
   latch sehingga di bawah nilai holding currentnya
   (Ih).
             KOMPONEN TRIAC

Triac adalah gabungan dari dua buah SCR yang
   dipasang secara paralel terbalik.
                  Triac dapat ditrigger dengan
                  memberikan arus gate positif atau
                  negatif.
                  Efek dari arus gate pada tegangan
                  break over triac sama seperti pada
                  SCR. Rangkaian pengendali dengan
                  triac lebih ekonomis dan
                  menguntungkan untuk pengaturan
                  daya arus bolak-balik. Dengan
                  mengatur arus gate, maka daya ac
   pada beban dapat diatur besar kecilnya dan tidak
   perlu disearahkan terlebih dahulu sehingga
   rangkaian lebih sederhana dibandingkan dengan
   SCR.
             KOMPONEN QUADRAC


Quadrac
Quadrac adalah gabungan triac dan diac yang dibuat
                       dalam satu chip dan memiliki
                       tiga buah terminal, yaitu
                       main terminal 1, main
                       terminal 2 dan gate sehingga
                       lebih efisien dalam
                       penggunanya.


(a) simbol quadrac (b)contoh quadrac
                KOMPONEN UJT

Uni junction transistor (UJT)
                                 Sebatang bahan semi
                                 konduktor silikon didrop
                                 ringan dengan unsur
                                 dari golongan 5 sehingga
                                 menjadi tipe N. Ujung
                                 batang menjadi
                                 B1 dan B2 dengan nilai
                                 resistansi cukup besar
                                 kira- kira 10kΩ.
(a) simbol UJT(b) konstruksi UJT Pada bagian tengah antara
      batang B1 dan B 2 diberi dope agak berat dari
      unsur golongan 3 sehingga terbentuk tipe P
      yang berfungsi sebagai emiter (E).
                  1
     1
T       RE.CE.n 1
     f




                                          Frekuensi dari oscilator
                                          bergantung pada
                                          konstanta waktu CE, RE
                                          dan karakteristik UJT.
                                          Jika R1 100 ohm, maka
                                          perioda dari oscilator T
                                          dapat ditentukan
                                          pendekatan rumus:
                                                               1
                                                1             1
                                          T        RE.CE.n
                                                f
                                            0,60.T  RE.CE
                                                          1
                                           fRoUJT 
            Pengendalian SCR dengan UJT                 RE.CE
 Photo electric semikonduktor
   Cahaya adalah radiasi gelombang elektromagnetik
   yang memiliki panjang gelombang sekitar 0,02 m
   sampai 100 mm. Radiasi energi cahaya merambat
   dalam bentuk paket, setiap paket dinamakan
   photon dan energi pembawanya dinamakan
   kuantum.
 Solar cell
   Salah satu pembangkit tenaga listrik adalah solar
   cell, prinsip kerjanya adalah mengubah energi sinar
   matahari menjadi energi listrik secara langsung
   dengan menggunakan komponen solar cell sehingga
   tidak menimbulkan polusi.
Konstruksi Dasar Solar Cell
                          Sebelum dikenai cahaya pada
                          daerah junction telah terdapat
                          elektron bebas dan hole yang
                          menimbulkan barrier, dengan
                          adanya cahaya photon maka
                          menyebabkan bertambah
                          banyaknya pembawa muatan di
                          sekitar junction sehingga
                       A  potensial serinya juga bertambah
                          besar. Karena lapisan cahaya
 cuprox sangat tipis, maka pada daerah junction terjadi
 kejenuhan pembawa muatan, kemudiaan timbul suatu
 perbedaan tegangan di antara kedua jenis material
 tersebut.
   Light dependent resistor (LDR)
                         Light dependent resistor (LDR) atau
                         photoresistive cell      dibuat dari
                         lapisan thin     semi-konduktor
                         seperti silikon, selenium,
                         cadmium sulfida atau
                         elemensejenisnya.        Lapisan semi
                         konduktiv tertutup dalam tempat
                         yang kokoh       jendela kaca,
                         sehingga         memungkinkan
                         cahaya jatuh pada        bagian aktif
                         dari sel.
         Jika tidak ada cahaya
         mengenai LDR, maka tahanan
         pada LDR tinggi sehingga arus
         yang mengalir besar dan
         sebaliknya jika LDR diberi
         kuat cahaya maka nilai
         tahanannya menjadi kecil
         sehingga arus yang mengalir
         dan tegangan pada resistor
         naik. Rangkaian pembagi
     R
         tegangan menggunakan LDR
         dapat digunakan untuk bias
mA
         transistor, sehingga kondisi
         on/off transistor dikendali
         oleh cahaya.
 Photo dioda
                          Photo dioda secara umum sama
                          dengan germanium dan 1 A pada
                          dioda yang terbuat dari bahan silikon
                          dan illuminasi cahaya akan menaikkan
                          arus bocor tersebut.
                           Perubahan tegangan reverse tidak
                           berpengaruh terhadap besarnya arus
                           reverse dan besarnya arus reverse
         Rangkaian
                           bergantung pada intensitas cahaya yang
         sederhana         mengenai junction. Kelebihan photo dioda
             dapat bekerja dan berhenti dalam waktu yang relatif
             cepat jika dibandingkan LDR.
 Photo transistor
       Photo transistor merupakan susunan 2 buah dioda emiter dan
       dioda koletor. Dioda emiter pada saat bekerja normal deberi
       bias maju sedangkan dioda kolektor diberi bias terbalik dan dari
       reverse bias menimbulkan arus bocor dari basis ke kolektor
       (IBCO).
                    +
                                  Pada penggunaan photo
                R
                                  transistor, rangkaian basis selalu
                                  terbuka untuk memperoleh
                                  sensititas cahaya yang lebih
ICBO
                                  besar, photo transistor dapat
                                  dirangkai dengan sebuah transistor
                                  bipolar (darlington circuits) seperti
                                  ditunjukkan pada Gambar supaya
                                  diperoleh sensititas cahaya yang
                                  lebih besar.
   Light emiting dioda (LED)
    Jika light emiting dioda (LED) diberi tegangan forward,
    maka elektron bebas daerah N akan menembus junction
    dan saling mempengaruhi dengan hole di daerah P.




    (a) simbol LED   (b) contoh bentuk LED   c. Seven segmen


    Gas memancarkan cahaya infra merah, GaAsP
    memancarkan cahaya merah atau kuning dan GaP
    memancarkan cahaya merah atau hijau.
Penggunaan LED antara lain adalah:
  Sebagai indikator menggantikan fungsi lampu neon
  kecil untuk menyatakan angka dan huruf-huruf,
  Untuk transmisi signal cahaya yang dimodullasikan
  dalam suatu jarak tertentu, dan
  Sebagai penggandeng atau kopling
  LED dapat bekerja cukup aman sampai arus
  maksimum antara 30 sampai 40 mA. Jika LED
  digunakan untuk menyatakan huruf-huruf atau
  angka-angka (alphanumeric display), maka
  diperlukan 7 buah LED yang tersusun sedemikian
  rupa seperti ditunjukkan Gambar
Resistor
Resistor atau tahanan adalah komponen elektronika yang
berfungsi untuk mengatur kuat arus yang mengalir. Lambang
untuk Resistor dengan huruf R, nilainya dinyatakan dengan
cincin-cincin berwarna dalam OHM (Ω)
Resistor tetap (fixed resistor)
Tabel Kode Warna Resistor
Resistor tidak tetap atau variabel resistor (potentio)
     Resistor tidak tetap atau variabel adalah resistor yang
     lainnya dapat diubah dengan cara menggeser atau
     memutar tuas yang terpasang pada komponen.




Simbol-Simbol Variabel Resistor Contoh Model atau Bentuk Variabel Resistor
Nilai hambatan atau tahanan pada trimpot dapat diubah-ubah
     dengan cara memutar atau mentrim. Pada radio dan
     televisi, trimpot digunakan untuk mengatur besaran arus
     pada rangkaian oscilator atau rangkaian driver.




               Gambar simbol dan Contoh Bentuk Trimpot
Resistor tidak linier
Nilai hambatan tidak linier dipengaruhi oleh faktor lingkungan,
     misalnya suhu dan cahaya. Contohnya adalah thermistor
     dan ligth dependent resistor (LDR).
Positive temperatur coefisien (PTC) tidak terbuat dari
   bahan semi konduktor, sehingga semakin tinggi
   suhunya semakin besar nilai hambatannya.
Negative temperatur coefisien (NTC) terbuat dari bahan
   semikonduktor, sehingga semakin tinggi suhunya
   semakin kecil nilai hambatannya .




    Simbol dan Bentuk PTC         Simbol dan Bentuk NTC
Light Dependen Resistor (LDR)
                   Nilai hambatan LDR
                   tergantung dari intensitas
                   cahaya yang diterimanya.
                   Semakin besar intensitas
                   cahaya yang diterima, nilai
                   hambatan LDR semakin kecil.
Kondensator atau kapasitor ( C )
Kondensator atau kapasitor adalah komponen pasif, berfungsi
  untuk menyimpan energi listrik dalam bentuk muatan
  listrik (banyaknya muatan listrik perdetik) dalam satuan
  Coulomb (C).
Kemampuan kondensator atau kapasitor dalam menyimpan
  muatan disebut kapasitansi yang satuannya adalah Farad
  (F), 1 Farad = 1.000.000 F baca (mikro farad), 1 F =
  1.000 nF baca (nano Farad) dan 1 nF = 1.000 pF baca (piko
  Farad).
Pada prinsipnya kondensator terdiri dari dua keping
  konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat yang
  disebut bahan dielektrik, fungsi zat dielektrik adalah untuk
  memperbesar kapasitansi kondensator diantaranya adalah:
  keramik; kertas; kaca; mika; polyester dan elektrolit
  tertentu.
Simbol dan Contoh Bentuk Kondensator
        Memiliki Kutub (Polar)         Berdasarkan
                                       kegunaannya,
                                       kondensator dibagi
                                       menjadi 3 macam, yaitu:
Simbol dan Contoh Bentuk Kapasitor
   Tak memiliki kutub (Non Polar)      (a) kondensator tetap,
                                       (b) kondensator elektrolit
                                       (electrolite
                                       condenser:elco), dan (c)
                                       Kondensator variabel.
Kondensator tetap
Kondensator tetap adalah suatu kondensator yang nilainya
  konstan dan tidak berubah-ubah. Meliputi: Kondensator
  keramik , Kondensator polyester, Kondensator kertas
Kondensator elektrolit adalah kondensator yang biasanya
  berbentuk tabung, memiliki dua kutub kaki berpolaritas
  positif dan negatif, ditandai oleh kaki yang panjang positif
  sedangkan yang pendek negatif atau yang dekat tanda
  minus (-) adalah kaki negatif. Nilai kapasitasnya dari 0,47
  µF (mikro Farad) sampai ribuan mikroFarad dengan voltase
  kerja dari beberapa volt hingga ribuan volt.
Kondensator variabel
Kondensator variabel dan trimer adalah jenis kondensator
  yang kapasitasnya bisa diubah-ubah. Kondensator variabel
  terbuat dari logam, memiliki kapasitas maksimum sekitar
  100 pF (piko Farad) sampai 500 pF (100 pF = 0.0001µF).
Kondensator trimer dipasang paralel dengan kondensator variabel
berfungsi untuk menempatkan pemilihan gelombang frekuensi.
Kondensator trimer memiliki kapasitas di bawah 100 pF (piko
Farad).
                                   Gambar simbol dan Bentuk
                                   Kondensator Variabel




                                    Gambar Simbol dan Bentuk
                                    Kondensator Trimer
Contoh membaca nilai-nilai kondensator
                Jika pada kondensator keramik tertulis
                104/25V, maka kapasitas kondensator
                adalah:
                1 x 104 pF = 100.000 pF = 100 nF = 0.1
                µF/25 V
                Jadi kapasitasnya hádala 100 nF atau 0.1
                µF dengan tegangan kerja 25 Volt.
Switch Statis
Salah satu penggunaan komponen-komponen dasar
yang telah dipelajari, transisstor, SCR, triac dan lainnya
adalah untuk swicth (saklar) statis atau relay statis
karena memiliki kondisi on dan kondisi off. Swtch statis
menunjukkan bahwa saklar tidak memiliki titik kontak
atau contact point atau dapat terhubung dan terputus
tanpa gerakan mekanik.
Starting motor dengan menggunakan switch statis
Motor induksi 1 phasa memiliki kumparan bantu yang
hanya diperlukan pada saat sampai putaran mencapai
harga tertentu, kira-kira 75% dari putaran nominal.
                                          Pada saat S1 ditutup,
                                          arus    start   mengalir
                                          melalui        kumparan
                                          utama, arus start sangat
                                          besar dan besarnya
                                          lebih kurang 5 kali dari
                                          arus pada saat bekerja
                                          (arus nominal).
Karena arus start tinggi, maka drop atau penurunan tegangan pada
R1 yang terpasang seri dengan kumparan utama cukup mampu
untuk memberi sinyal picu pada gate triac dan triac konduk (on) dan
kumparan mula juga tersambung dengan sumber listrik sehingga
kopel mula (start) tetap ada seperti jika menggunakan saklar
centrifugal.
Setelah rotor berputar, arus yang mengalir pada
  kumparan utama semakin kecil dan drop tegangan
  pada R1 juga semakin rendah, sampai pada suatu
  putaran tertentu untuk besar arus pada kumparan
  utama tertentu maka drop tegangan pada R1 (UR1)
  tidak mampu lagi memberikan sinyal picu yang
  diperlukan triac sehingga triac off.
Dengan triac off, maka kumparan mula (start)
  terlepas dari sumber setelah putaran mula dicapai
  seperti pada saat menggunakan saklar centrifugal.
  Pada gambar tersebut untuk motor ½ HP dapat
  digunakan R1 = 0,05/3 Watt.
Rangkaian seri R2-C2 berfungsi sebagai pengaman
  triac dari adanya tegangan spike yang terjadi pada
  saat peralihan interval positif negatif.
Triac untuk mengurangi bunga api pada relay
 Masalah umum pada kontak switch untuk daya
  dengan arus besar adalah terjadinya bunga api pada
  permukaan kontak switch, akibatnya terjadi percikan
  atau panas, erosi maupun tekanan mekanis yang
  kurang sempurna pada saat peralihan on atau off.
                            Untuk mengatasi kejadian di atas
                            dapat memanfaatkan switch
                            statis dengan rangkaian
                            sederhana seperti ditunjukkan
                            pada Gambar. Rangkaian pada
                            gambar tersebut mampu untuk
                            mencegah arus percikan di atas
                            50 ampere.
Inverter
Pengaturan kecepatan motor dengan efisiensi tinggi
dapat dilaksanakan dengan pengaturan tegangan
dan pengaturan frekuensi. Rangkaian kendali
elektronik yang dapat memenuhi keperluan tersebut
adalah inverter yang berfungsi untuk mengubah
tegangan DC menjadi tegangan AC.
Komponen semi konduktor yang digunakan dalam
rangkaian utama inverter adalah transistor atau
thyristor (SCR). Walaupun di dalam suatu rangkaian
inverter kedua-duanya digunakan tetapi salah satu
diantaranya merupakan komponen utama.
Inverter SCR komutasi seri Us

Prinsip kerja rangkaian inverter
SCR komutasi seri ditunjukkan
Gambar. Kapasitor C1 dan C2
sama besar kapasitas dan
tegangannya. Induktor L yang
digunakan memiliki center tap
dan resistor RL merupakan
beban yang dialiri arus AC
inverter.
     Inverter SCR
   komutasi paralel
Pasangan SCR1 dan SCR2
dipicu secara bergantian
dengan pasangan SCR3 dan
SCR4 untuk menghasilkan
arus     bolak-balik    yang
mengalir    pada     tahanan
beban (RL).
Dasar Operator Logik
Penandaan kondisi logika membentuk operasi logik
dengan menggunakan kode biner angka (digit) 1 atau 0.
Saklar membuka dan lampu tidak menyala dinyatakan
memiliki nilai kenyataan logik 0 dan saklar menutup
atau lampu menyala adalah logik 1.
Ada tiga operator logik dasar, yaitu:
1. Logika penjumlahan , disebut operator OR,
2. Logika perkalian, disebut operator AND, dan
3. Logika inversi (pembalikan), disebut operator NOT.
Pada percobaan dapat digunakan variabel masukan A,
B, C dan lainnya, masing-masing variabel dapat
dinyatakan dengan nilai logik 1, misalnya A = 0, B = 0,
dan C = 1.
Operator logik OR
Operator OR disusun dalam rangkaian logik dengan
 variabel input dua buah atau lebih serta menghasilkan
 output satu.
Operator OR atau OR gate diberi simbol atau tanda (+),
yang merupakan suatu pernyataan OR pada rangkaian
logik yang diparalel.
                         Penyataan aljabar Boole memberikan
                          Z = A + B untuk dua input.
                         Lampu akan menyala jika salah satu
                         saklar A atau B menutup, keadaan
                         saklar menutup dinyatakan logik 1 dan
                         saklar membuka logik 0. Keadaan
                         lampu menyala dinyatakan logik 1 dan
                         lampu tidak menyala logik 0.
Gerbang OR dengan 3 in put
      Z=A+B+C




                   Tabel
                Kenyataan
               (Truth Table)
               Operator OR
Percobaan operator logik dapat dilakukan dengan menggunakan
dioda, transistor dan Intergrated Circuits (IC).
Percobaan dengan Diode.
                                 Langkah percobaan:
                                 1. Buat     rangkaian    seperti
                                    Gambar
                                 2. Jika A atau B dihubungkan ke
                                    sumber +5V dinyatakan logik
                                    1 dan jika A atau B
                                    dihubungkan      ke   ground
                                    dinyatakan logik 0, output
                                    LED menyala = 1 dan LED
                                    tidak menyala = 0
Tabel Kebenaaran   3. Hubungkan A dan B ke
                      ground, amati keadaan
                      output dan catat pada
                      Tabel
                   4. Hubungkan A ke ground
                      dan B +5V, catat keadaan
                      output.
                   5. Hubungkan A ke +5 V dan
                      B ke ground, catat keadaan
                      output
                   6. Hubungkan A dan B ke +5V,
                      catat keadaan output.
Lakukan percobaan
dengan langkah yang
sama (3,4,5,6) seperti
percobaan sebelumnya
dengan:
 Transistor


 IC OR Gate 7432
Operator logik AND
Operator AND disusun dalam rangkaian logik dengan variabel input
dua buah atau lebih serta menghasilkan output satu.
Operator AND atau AND gate diberi simbol atau tanda (o), yang
merupakan suatu pernyataan AND pada rangkaian logik yang diseri.

                             Penyataan aljabar Boole memberikan
                              Z = A . B untuk dua input.
                             Lampu akan menyala jika ke dua saklar
                             A dan B menutup, keadaan saklar
                             menutup dinyatakan logik 1 dan saklar
                             membuka logik 0. Keadaan lampu
                             menyala dinyatakan logik 1 dan lampu
                             tidak menyala logik 0.
Percobaan operator logik dapat dilakukan dengan menggunakan
dioda, transistor dan Intergrated Circuits (IC).
Percobaan dengan Diode.
                                 Langkah percobaan:
                                 1. Buat     rangkaian    seperti
                                    Gambar
                                 2. Jika A atau B dihubungkan ke
                                    sumber +5V dinyatakan logik
                                    1 dan jika A atau B
                                    dihubungkan      ke   ground
                                    dinyatakan logik 0, output
                                    LED menyala = 1 dan LED
                                    tidak menyala = 0
Tabel Kebenaaran   3. Hubungkan A dan B ke
                      ground, amati keadaan
                      output dan catat pada
                      Tabel
                   4. Hubungkan A ke ground
                      dan B +5V, catat keadaan
                      output.
                   5. Hubungkan A ke +5 V dan
                      B ke ground, catat keadaan
                      output
                   6. Hubungkan A dan B ke +5V,
                      catat keadaan output.
Lakukan percobaan
dengan langkah yang
sama (3,4,5,6) seperti
percobaan sebelumnya
dengan:
 Transistor


 IC AND Gate 7408
Operator Logik NOT
     Operator logik NOT atau pembalik adalah suatu
pernyataan menjadi keadaan sebaliknya. Hasil
pembalikan logik 1 adalah 0 dan pembalikan logik 0
adalah 1. Jika pernyatan adalah A maka outputnya
adalah bukan A atau ditulis A dan T = 0, 0 = 1




 Simbol dan Blok Diagram NOT Gate   Tabel Kebenaran
Output yang ditunjukkan
merupakan kebalikan dari
input, jika A dihubungkan
ke +5V (logik 1), maka
output Z = A = 1 = 0. Jika
A dihubungkan pada logik
0, maka outputnya adalah
logik 1.

Contoh IC tipe NOT Gate
adalah DM 7404, memiliki
6 gate (gambar disamping)
Operator Logik NAND Gate
Operator logik NAND adalah kombinasi dari operator
logik AND dan NOT (NOT AND atau NAND Gate).

                              Simbol NAND Gate




                              Tabel Kebenaran
Rangkaian IC NAND Gate, IC 7400 2 Input NAND Gate
Operator Logik NOR
Operator logik NOR adalah kombinasi dari operator
logik OR dan NOT (NOT OR atau NOR Gate).


                                    Simbol Logik NOR




                                    Tabel Kebenaran
Rangkaian IC NOR Gate,   IC 7402 2 Input NOR Gate
Penguat operasional
Penguat operasional atau opperational amplifier (Op-
Amp) adalah penguat yang memiliki fungsi luas. Op–
Amp dapat menguatkan sinyal DC.
Op-Amp harus penguat dengan gandengan langsung,
yaitu dari tingkat penguat pertama ke penguat
selanjutnya tidak menggunakan kapasitor.

                 Op-Amp merupakan penguat diferensial
                 yang memiliki 2 buah input, yaitu input
                 inverting dan non inverting yang berfungsi
                 membandingkan 2 buah sinyal yang
                 masuk ke inputnya.
Sinyal yang keluar akan dibandingkan dengan
  perbedaan antra kedua sinyal yang masuk.
Jika kedua sinyal nol, maka output nol; jika kedua
  sinyal sephasa atau memiliki polaritas sama, maka
  sinyal output sebanding dengan selisih kedua
  sinyal tersebut; jika kedua sinyal berlawanan
  phasa, maka outputnya sebanding dengan
  jumlahnya; dan jika jumlah satu input nol output
  sebanding dengan sinyal yang dimasukkan satu
  input. Contoh:
        Input (+)= + 6 mV            Input (+)= + 3 mV
        Input (-) = + 3 mV           Input (-) = - 2 mV
        Output = A x (6-3) mV        Input = A ( 3 + 2 ) mV
                  = A x 3mV                    = A x 5mV
 A merupakan faktor penguat (gain)
Op-Amp dapat memperbesar sinyal melalui 2 cara:
1. Mode inverting
  Sinyal masuk ke input inverting dan sinyal dibalik
  phasanya, input non inverting dihubungkan ke
  ground.
2. Mode non inverting
  Sinyal masuk ke input non inverting, dan input
  inverting dihubungkan ke titik netral. Sinyal output
  yang terjadi memiliki phasa atau polaritas sama
  dengan sinyal input.
                                           Rangkaian Op-
                                           Amp Tanpa
                                           Feedback
        Faktor penguat rangkaian terbuka Op-Amp kira-kira
100.000 kali, tetapi pada kenyataannya tidak sebesar itu
yang digunakan karena timbul noise dan bekerjanya tidak
stabil.
        Cara menurunkan faktor penguat Op-Amp memberi
umpan balik negatif (negatif feedback), menghubungkan
output dan input inverting selalu berlawanan phasa
dengan output dan non inverting selalu sephasa.
        Jika output dihubungkan ke input inverting maka
input menerima feedback yang sama polaritasnya dengan
sinyal yang masuk ke input non inverting. Sinyal output
menurun sesuai dengan feedback yang masuk ke input
inverting. Faktor penguatan akibat adanya rangkaian
feedback disebut faktor penguat rangkaian tertutup (close
loop gain)
 Thank’s
Good Luck

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:29
posted:1/19/2013
language:Unknown
pages:99