Selasa, 29 November 2011
Selasa, 08 November 2011
VARIABLE RESISTOR/VR
Variable resistors consist of a resistance track with connections at both ends and a wiper which moves along the track as you turn the spindle. The track may be made from carbon, cermet (ceramic and metal mixture) or a coil of wire (for low resistances). The track is usually rotary but straight track versions, usually called sliders, are also available.
Variable resistors may be used as a rheostat with two connections (the wiper and just one end of the track) or as a potentiometer with all three connections in use. Miniature versions called presets are made for setting up circuits which will not require further adjustment.
Variable resistors are often called potentiometers in books and catalogues. They are specified by their maximum resistance, linear or logarithmic track, and their physical size. The standard spindle diameter is 6mm.
The resistance and type of track are marked on the body:
4K7 LIN means 4.7 k
linear track.
1M LOG means 1 M logarithmic track.
Some variable resistors are designed to be mounted directly on the circuit board, but most are for mounting through a hole drilled in the case containing the circuit with stranded wire connecting their terminals to the circuit board.
Logarithmic (LOG) track means that the resistance changes slowly at one end of the track and rapidly at the other end, so halfway along the track is not half the total resistance! This arrangement is used for volume (loudness) controls because the human ear has a logarithmic response to loudness so fine control (slow change) is required at low volumes and coarser control (rapid change) at high volumes. It is important to connect the ends of the track the correct way round, if you find that turning the spindle increases the volume rapidly followed by little further change you should swap the connections to the ends of the track.
This is the simplest way of using a variable resistor. Two terminals are used: one connected to an end of the track, the other to the moveable wiper. Turning the spindle changes the resistance between the two terminals from zero up to the maximum resistance.
Rheostats are often used to vary current, for example to control the brightness of a lamp or the rate at which a capacitor charges.
If the rheostat is mounted on a printed circuit board you may find that all three terminals are connected! However, one of them will be linked to the wiper terminal. This improves the mechanical strength of the mounting but it serves no function electrically.
Variable resistors used as potentiometers have all three terminals connected.
This arrangement is normally used to vary voltage, for example to set the switching point of a circuit with a sensor, or control the volume (loudness) in an amplifier circuit. If the terminals at the ends of the track are connected across the power supply then the wiper terminal will provide a voltage which can be varied from zero up to the maximum of the supply.
These are miniature versions of the standard variable resistor. They are designed to be mounted directly onto the circuit board and adjusted only when the circuit is built. For example to set the frequency of an alarm tone or the sensitivity of a light-sensitive circuit. A small screwdriver or similar tool is required to adjust presets.
Presets are much cheaper than standard variable resistors so they are sometimes used in projects where a standard variable resistor would normally be used.
Multiturn presets are used where very precise adjustments must be made. The screw must be turned many times (10+) to move the slider from one end of the track to the other, giving very fine control.
Variable resistors may be used as a rheostat with two connections (the wiper and just one end of the track) or as a potentiometer with all three connections in use. Miniature versions called presets are made for setting up circuits which will not require further adjustment.
Variable resistors are often called potentiometers in books and catalogues. They are specified by their maximum resistance, linear or logarithmic track, and their physical size. The standard spindle diameter is 6mm.
The resistance and type of track are marked on the body:
4K7 LIN means 4.7 k
linear track.1M LOG means 1 M
logarithmic track. Some variable resistors are designed to be mounted directly on the circuit board, but most are for mounting through a hole drilled in the case containing the circuit with stranded wire connecting their terminals to the circuit board.
Linear (LIN) and Logarithmic (LOG) tracks
Linear (LIN) track means that the resistance changes at a constant rate as you move the wiper. This is the standard arrangement and you should assume this type is required if a project does not specify the type of track. Presets always have linear tracks.Logarithmic (LOG) track means that the resistance changes slowly at one end of the track and rapidly at the other end, so halfway along the track is not half the total resistance! This arrangement is used for volume (loudness) controls because the human ear has a logarithmic response to loudness so fine control (slow change) is required at low volumes and coarser control (rapid change) at high volumes. It is important to connect the ends of the track the correct way round, if you find that turning the spindle increases the volume rapidly followed by little further change you should swap the connections to the ends of the track.
Rheostat
 |
| Rheostat Symbol |
Rheostats are often used to vary current, for example to control the brightness of a lamp or the rate at which a capacitor charges.
If the rheostat is mounted on a printed circuit board you may find that all three terminals are connected! However, one of them will be linked to the wiper terminal. This improves the mechanical strength of the mounting but it serves no function electrically.
Potentiometer
 |
| Potentiometer Symbol |
This arrangement is normally used to vary voltage, for example to set the switching point of a circuit with a sensor, or control the volume (loudness) in an amplifier circuit. If the terminals at the ends of the track are connected across the power supply then the wiper terminal will provide a voltage which can be varied from zero up to the maximum of the supply.
Presets
 |
| Preset Symbol |
Presets are much cheaper than standard variable resistors so they are sometimes used in projects where a standard variable resistor would normally be used.
Multiturn presets are used where very precise adjustments must be made. The screw must be turned many times (10+) to move the slider from one end of the track to the other, giving very fine control.
 |  |  |
| Preset (open style) | Presets (closed style) | Multiturn preset |
Kamis, 03 November 2011
IC ( INTEGRATED CIRCUIT)
IC (Integrated Circuit) adalah nama lain chip. IC adalah piranti elektronis yang dibuat dari material semikonduktor. IC atau chip merupakan cikal bakal dari sebuah komputer dan segala jenis device yang memakai teknologi micro-controller lainnya.
IC ditemulan pada tahun 1958 oleh seorang insinyur bernama Jack Kilby yang bekerja pada Texas Intruments mencoba memecahkan masalah dengan memikirkan sebuah konsep menggabungkan seluruh komponen elektronika dalam satu blok yang dibuat dari bahan semikonduktor. Penemuan itu kemudian dinamakan IC (Integrated Circuit) atau yang kemudian lazim disebut chip. Beberapa saat setelah itu, Robert Noyce, yang bekerja pada Fairchild Semiconductor Corporation, menemukan hal serupa, meskipun mereka bekerja pada dua tempat yang berbeda.
Semenjak itu banyak riset yang dilakukan untuk mengembangkan IC (integrated circuit) atau Chip hingga saat ini. Seorang pendiri Intel, Gorden Moore, pada tahun 1965 memperkirakan bahwa jumlah transistor yang terdapat dalam sebuah IC akan bertambah 2 kali setiap 18 bulan sekali. Kecenderungan peningkatan jumlah transistor ini telah terbukti setelah sekian lama dan diperkirakan akan terus berlanjut.
Hal ini dapat dilihat pada perkembangan IC, sebuah 64-Mbit DRAM yang pertama kali di pasaran pada tahun 1994, terdiri dari 3 juta transistor. Dan microprocessor Intel Pentium 4 terdiri lebih dari 42 juta transistor dan kira-kira terdapat 281 IC didalamnya. Bahkan berdasar pada International Technology Roadmap for Semiconductor (ITRS), diharapkan akan tersedia sebuah chip yang terdiri dari 3 milyar transistor pada tahun 2008.
IC sendiri dipergunakan untuk bermacam-macam piranti, termasuk televisi, telepon seluler, komputer, mesin-mesin industri, serta berbagai perlengkapan audio dan video.
IC sering dikelompokkan berdasar jumlah transistor yang dikandungnya:
-SSI (small-scale integration) : chip dengan maksimum 100 komponen elektronik.
- MSI (medium-scale integration):chip dengan 100 sampai 3.000 komponen elektronik
- LSI (large-scale integration) : chip dengan 3.000 sampai 100.000 komponen elektronik.
- VLSI (very large-scale integration) : chip dengan 100.000 sampai 1.000.000 komponen elektronik.
- ULSI (ultra large-scale integration) : chip dengan lebih dari 1 juta komponen elektronik.
Definisi IC
Integrated Circuit (IC) sebenarnya adalah suatu rangkaian elektronik yang dikemas menjadi satu kemasan yang kecil. Beberapa rangkaian yang besar dapat diintegrasikan menjadi satu dan dikemas dalam kemasan yang kecil. Suatu IC yang kecil dapat memuat ratusan bahkan ribuan komponen.
Gambar 1. Bentuk seperti Transistor
Bentuk IC bisa bermacam-macam, ada yang berkaki 3 misalnya LM7805, ada yang seperti transistor dengan kaki banyak misalnya LM741.
Gambar 2. IC SINGLE IN LINE
Bentuk IC ada juga yang menyerupai sisir (single in line), bentuk lain adalah segi empat dengan kaki-kaki berada pada ke-empat sisinya, akan tetapi kebanyakan IC berbentuk dual in line (DIL).
Gambar 3. DUAL IN LINE (DIL)
IC yang berbentuk bulat dan dual in line, kaki-kakinya diberi bernomor urut dengan urutan sesuai arah jarum jam, kaki nomor SATU diberikan bertanda titik atau takikan. Setiap IC ditandai dengan nomor type, nomor ini biasanya menunjukkan jenis IC, jadi bila nomornya sama maka IC tersebut sama fungsinya. Kode lain menunjukkan pabrik pembuatnya, misalnya operational amplifier type 741 dapat muncul dengan tanda uA-741, LM-741, MC-741, RM-741 SN72-741 dan sebagainya.
Suatu kelompok IC disebut IC linear, antara lain IC regulator, Operational Amplfier, audio amplifier dan sebagainya. Sedangkan kelompok IC lain disebut IC digital misalnya NAND, NOR, OR, AND EXOR, BCD to seven segment decoder dan sebagainya.
Jenis IC yang sekarang berkembang dan banyak digunakan adalah Transistor-Transistor Logic (TTL) dan Complimentary Metal Oxide Semiconductor (CMOS). Jenis CMOS banyak terdapat di pasaran ialah keluarga 4000, misalnya 4049, 4050 dan sebagainya. Jenis TTL ditandai dengan nomor awal 54 atau 74. Prefix 54 menandakan persyaratan militer ialah mampu bekerja dari suhu -54 sampai 125o C. Sedangkan prefix 74 menandakan persyaratan komersial ialah mampu bekerja pada suhu 0 sampai 70o C.
Penomoran TTL dilakukan dengan 2, 3 atau 4 digit angka mengikuti prefix-nya, misalnya 7400, 74192 dan sebagainya. Huruf yang berada diantara prefix dan suffix menandakan subfamily-nya. Misalnya AS (Advance Schottkey), ALS (Advance Low Power Schottkey), H (High Speed), L (Low Speed), LS (Low Power Schottkey) dan S (Schottkey).
Apabila dibandingkan rangkaian dengan menggunakan transistor dengan rangkaian menggunakan IC, cenderung penggunaan IC lebih praktis dan biayanya relatif ebih ringan.
Pada saat ini sudah berkembang banyak sekali jenis IC, jenisnya sampai ratusan sehingga tidak mungkin dibicarakan secara umum. Untuk menggunakan IC kita harus mempunyai vademicum IC yang diterbitkan oleh pabrik-pabrik pembuatnya. Setiap jenis IC mempunyai penjelasan sendiri-sendiri mengenai sifatnya dan cara penggunaannya.
Apabila kita membuka lembaran vademicum IC, kita akan melihat berbagai symbol seperti terlihat pada gambar 16. Arti symbol-symbol ini akan kita pelajari bila sudah mulai eksperimen dengan IC digital.
- IC Digital
Dalam IC digital, suatu titik elektronis yang berupa seutas kabel atau kaki IC, akan mewujudkan salah satu dari dua keadaan logika, yaitu logika '0' (nol, rendah) atau logika '1' (satu, tinggi). Suatu titik elektronis mewakili satu 'binary digit' atau biasa disingkat dengan sebutan 'bit'. Binary berarti sistem bilangan 'dua-an', yakni bilangan yang hanya mengenal dua angka, 0 dan 1. IC digital dibedakan menjadi dua.
1. IC TTL
Pada suatu lingkungan IC TTL logika '0' direpresentasikan dengan tegangan 0 sampai 0,7 Volt arus searah (DC, Direct Current), sedangkan logika '1' diwakili oleh tegangan DC setinggi 3,5 sampai 5 Volt
2. IC CMOS (Complementary Metal Oxyde Semiconductor)
Mempunyai salah satu ciri dengan tegangan input lebih fleksibel yaitu antara 3,5 Volt sampai 15 Volt akan tetapi, tegangan input yang melebihi 12 Volt akan memboroskan daya. Ada beberapa hal yang perlu dilakukan untuk menghindari kerusakan pada IC CMOS sebelum dipasangkan kedalam rangkaian. Hal ini perlu dilakukan karena walaupun dari pabrik telah diberi proteksi berupa dioda dan resistor dijalan masuknya namun usaha ini belum menjamin seratus prosen.
Tindakan-tindakan untuk menyelamatkan IC jenis CMOS adalah :
a.IC CMOS harus selalu disediakan dengan kaki-kakinya ditanam dalam foil plastik menghantar, bukan pada busa ataupolistrin yang dikembangkan atau dalam bahan pembawa dari aluminium. IC CMOS tidak boleh dikeluarkan dari dalam kemasannya sampai ia sudah siap untuk dipasangkan pada rangkaian.
b.Berhati-hati untuk tidak menyentuh pin-pin (kaki) IC CMOS sebelum dipasangkan pada rangkaian karena elektrostatik dari tangan manusia dapat merubah dan menambah muatan oksidasi.
c.IC CMOS harus merupakan komponen terakhir yang dipasangkan pada papan rangkaian. Jangan dimasukan atau ditanggalkan sementara tegangan catu daya disambungkan.
d.Gunakan pemegang atau soket IC yang vsesuai untuk menjaga kestabilan oksidasi dan muatan dalam IC CMOS.
e.Kalau IC CMOS perlu dipasangkan pada papan rangkaian dengan langsung disolder maka pakailah besi solder yang sangat kecil bocorannya serta solder harus dibumikan. Meskipun IC CMOS tidak memiliki kekebalan sebagaimana IC jenis lainnya. Masa genting dan mengkhawatirkan hanyalah ketika melepas IC CMOS dari busa foil plastik pelindungnya dan ketika memasangkannya ke dalam rangkaian. Setelah kedua pekerjaan itu terlampaui semua akan berjalan biasa-biasa saja.
f.Pada papan rangkaian IC CMOS kaki-kaki yang tidak dipergunakan harus tetap diberi kondisi tertentu, seperti '0' atau '1', tetapi tidak boleh dibiarkan tidak terhubung. Apabila dibiarkan tidak terhubung, biasanya IC CMOS akan cepat rusak. IC merupakan salah satu komponen elektronik yang mudah rusak karena panas, baik panas pada saat disolder maupun pada saat IC bekerja. Untuk menghindari kerusakan IC karena panas pada saat disolder maka perlu dipasang soket IC, sehingga yang terkena panas kaki soketnya. Sedangkan untuk menghindari kerusakan IC karena panas pada saat IC bekerja, maka pada IC perlu dipasang (ditempelkan) plat pendingin dari aluminium atau tembaga yang biasanya disebut heatsink.
IC ditemulan pada tahun 1958 oleh seorang insinyur bernama Jack Kilby yang bekerja pada Texas Intruments mencoba memecahkan masalah dengan memikirkan sebuah konsep menggabungkan seluruh komponen elektronika dalam satu blok yang dibuat dari bahan semikonduktor. Penemuan itu kemudian dinamakan IC (Integrated Circuit) atau yang kemudian lazim disebut chip. Beberapa saat setelah itu, Robert Noyce, yang bekerja pada Fairchild Semiconductor Corporation, menemukan hal serupa, meskipun mereka bekerja pada dua tempat yang berbeda.
Semenjak itu banyak riset yang dilakukan untuk mengembangkan IC (integrated circuit) atau Chip hingga saat ini. Seorang pendiri Intel, Gorden Moore, pada tahun 1965 memperkirakan bahwa jumlah transistor yang terdapat dalam sebuah IC akan bertambah 2 kali setiap 18 bulan sekali. Kecenderungan peningkatan jumlah transistor ini telah terbukti setelah sekian lama dan diperkirakan akan terus berlanjut.
Hal ini dapat dilihat pada perkembangan IC, sebuah 64-Mbit DRAM yang pertama kali di pasaran pada tahun 1994, terdiri dari 3 juta transistor. Dan microprocessor Intel Pentium 4 terdiri lebih dari 42 juta transistor dan kira-kira terdapat 281 IC didalamnya. Bahkan berdasar pada International Technology Roadmap for Semiconductor (ITRS), diharapkan akan tersedia sebuah chip yang terdiri dari 3 milyar transistor pada tahun 2008.
IC sendiri dipergunakan untuk bermacam-macam piranti, termasuk televisi, telepon seluler, komputer, mesin-mesin industri, serta berbagai perlengkapan audio dan video.
IC sering dikelompokkan berdasar jumlah transistor yang dikandungnya:
-SSI (small-scale integration) : chip dengan maksimum 100 komponen elektronik.
- MSI (medium-scale integration):chip dengan 100 sampai 3.000 komponen elektronik
- LSI (large-scale integration) : chip dengan 3.000 sampai 100.000 komponen elektronik.
- VLSI (very large-scale integration) : chip dengan 100.000 sampai 1.000.000 komponen elektronik.
- ULSI (ultra large-scale integration) : chip dengan lebih dari 1 juta komponen elektronik.
Definisi IC
Integrated Circuit (IC) sebenarnya adalah suatu rangkaian elektronik yang dikemas menjadi satu kemasan yang kecil. Beberapa rangkaian yang besar dapat diintegrasikan menjadi satu dan dikemas dalam kemasan yang kecil. Suatu IC yang kecil dapat memuat ratusan bahkan ribuan komponen.
Bentuk IC bisa bermacam-macam, ada yang berkaki 3 misalnya LM7805, ada yang seperti transistor dengan kaki banyak misalnya LM741.
Bentuk IC ada juga yang menyerupai sisir (single in line), bentuk lain adalah segi empat dengan kaki-kaki berada pada ke-empat sisinya, akan tetapi kebanyakan IC berbentuk dual in line (DIL).
Gambar 3. DUAL IN LINE (DIL)
IC yang berbentuk bulat dan dual in line, kaki-kakinya diberi bernomor urut dengan urutan sesuai arah jarum jam, kaki nomor SATU diberikan bertanda titik atau takikan. Setiap IC ditandai dengan nomor type, nomor ini biasanya menunjukkan jenis IC, jadi bila nomornya sama maka IC tersebut sama fungsinya. Kode lain menunjukkan pabrik pembuatnya, misalnya operational amplifier type 741 dapat muncul dengan tanda uA-741, LM-741, MC-741, RM-741 SN72-741 dan sebagainya.
Suatu kelompok IC disebut IC linear, antara lain IC regulator, Operational Amplfier, audio amplifier dan sebagainya. Sedangkan kelompok IC lain disebut IC digital misalnya NAND, NOR, OR, AND EXOR, BCD to seven segment decoder dan sebagainya.
Jenis IC yang sekarang berkembang dan banyak digunakan adalah Transistor-Transistor Logic (TTL) dan Complimentary Metal Oxide Semiconductor (CMOS). Jenis CMOS banyak terdapat di pasaran ialah keluarga 4000, misalnya 4049, 4050 dan sebagainya. Jenis TTL ditandai dengan nomor awal 54 atau 74. Prefix 54 menandakan persyaratan militer ialah mampu bekerja dari suhu -54 sampai 125o C. Sedangkan prefix 74 menandakan persyaratan komersial ialah mampu bekerja pada suhu 0 sampai 70o C.
Penomoran TTL dilakukan dengan 2, 3 atau 4 digit angka mengikuti prefix-nya, misalnya 7400, 74192 dan sebagainya. Huruf yang berada diantara prefix dan suffix menandakan subfamily-nya. Misalnya AS (Advance Schottkey), ALS (Advance Low Power Schottkey), H (High Speed), L (Low Speed), LS (Low Power Schottkey) dan S (Schottkey).
Apabila dibandingkan rangkaian dengan menggunakan transistor dengan rangkaian menggunakan IC, cenderung penggunaan IC lebih praktis dan biayanya relatif ebih ringan.
Pada saat ini sudah berkembang banyak sekali jenis IC, jenisnya sampai ratusan sehingga tidak mungkin dibicarakan secara umum. Untuk menggunakan IC kita harus mempunyai vademicum IC yang diterbitkan oleh pabrik-pabrik pembuatnya. Setiap jenis IC mempunyai penjelasan sendiri-sendiri mengenai sifatnya dan cara penggunaannya.
Apabila kita membuka lembaran vademicum IC, kita akan melihat berbagai symbol seperti terlihat pada gambar 16. Arti symbol-symbol ini akan kita pelajari bila sudah mulai eksperimen dengan IC digital.
- IC Digital
Dalam IC digital, suatu titik elektronis yang berupa seutas kabel atau kaki IC, akan mewujudkan salah satu dari dua keadaan logika, yaitu logika '0' (nol, rendah) atau logika '1' (satu, tinggi). Suatu titik elektronis mewakili satu 'binary digit' atau biasa disingkat dengan sebutan 'bit'. Binary berarti sistem bilangan 'dua-an', yakni bilangan yang hanya mengenal dua angka, 0 dan 1. IC digital dibedakan menjadi dua.
1. IC TTL
Pada suatu lingkungan IC TTL logika '0' direpresentasikan dengan tegangan 0 sampai 0,7 Volt arus searah (DC, Direct Current), sedangkan logika '1' diwakili oleh tegangan DC setinggi 3,5 sampai 5 Volt
2. IC CMOS (Complementary Metal Oxyde Semiconductor)
Mempunyai salah satu ciri dengan tegangan input lebih fleksibel yaitu antara 3,5 Volt sampai 15 Volt akan tetapi, tegangan input yang melebihi 12 Volt akan memboroskan daya. Ada beberapa hal yang perlu dilakukan untuk menghindari kerusakan pada IC CMOS sebelum dipasangkan kedalam rangkaian. Hal ini perlu dilakukan karena walaupun dari pabrik telah diberi proteksi berupa dioda dan resistor dijalan masuknya namun usaha ini belum menjamin seratus prosen.
Tindakan-tindakan untuk menyelamatkan IC jenis CMOS adalah :
a.IC CMOS harus selalu disediakan dengan kaki-kakinya ditanam dalam foil plastik menghantar, bukan pada busa ataupolistrin yang dikembangkan atau dalam bahan pembawa dari aluminium. IC CMOS tidak boleh dikeluarkan dari dalam kemasannya sampai ia sudah siap untuk dipasangkan pada rangkaian.
b.Berhati-hati untuk tidak menyentuh pin-pin (kaki) IC CMOS sebelum dipasangkan pada rangkaian karena elektrostatik dari tangan manusia dapat merubah dan menambah muatan oksidasi.
c.IC CMOS harus merupakan komponen terakhir yang dipasangkan pada papan rangkaian. Jangan dimasukan atau ditanggalkan sementara tegangan catu daya disambungkan.
d.Gunakan pemegang atau soket IC yang vsesuai untuk menjaga kestabilan oksidasi dan muatan dalam IC CMOS.
e.Kalau IC CMOS perlu dipasangkan pada papan rangkaian dengan langsung disolder maka pakailah besi solder yang sangat kecil bocorannya serta solder harus dibumikan. Meskipun IC CMOS tidak memiliki kekebalan sebagaimana IC jenis lainnya. Masa genting dan mengkhawatirkan hanyalah ketika melepas IC CMOS dari busa foil plastik pelindungnya dan ketika memasangkannya ke dalam rangkaian. Setelah kedua pekerjaan itu terlampaui semua akan berjalan biasa-biasa saja.
f.Pada papan rangkaian IC CMOS kaki-kaki yang tidak dipergunakan harus tetap diberi kondisi tertentu, seperti '0' atau '1', tetapi tidak boleh dibiarkan tidak terhubung. Apabila dibiarkan tidak terhubung, biasanya IC CMOS akan cepat rusak. IC merupakan salah satu komponen elektronik yang mudah rusak karena panas, baik panas pada saat disolder maupun pada saat IC bekerja. Untuk menghindari kerusakan IC karena panas pada saat disolder maka perlu dipasang soket IC, sehingga yang terkena panas kaki soketnya. Sedangkan untuk menghindari kerusakan IC karena panas pada saat IC bekerja, maka pada IC perlu dipasang (ditempelkan) plat pendingin dari aluminium atau tembaga yang biasanya disebut heatsink.
DIODA
DIODA
Sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis dioda seringkali disebut karakteristik menyearahkan. Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Karenanya, dioda dapat dianggap sebagai versi elektronik dari katup.
Dioda sebenarnya tidak menunjukkan kesearahan hidup-mati yang sempurna (benar-benar menghantar saat panjar maju dan menyumbat pada panjar mundur), tetapi mempunyai karakteristik listrik tegangan-arus taklinier kompleks yang bergantung pada teknologi yang digunakan dan kondisi penggunaan. Beberapa jenis dioda juga mempunyai fungsi yang tidak ditujukan untuk penggunaan penyearahan.
Awal mula dari dioda adalah peranti kristal Cat's Whisker dan tabung hampa (juga disebut katup termionik). Saat ini dioda yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor sepertisilikon atau germanium.
Sejarah
Walaupun dioda kristal (semikonduktor) dipopulerkan sebelum dioda termionik, dioda termionik dan dioda kristal dikembangkan secara terpisah pada waktu yang bersamaan. Prinsip kerja dari dioda termionik ditemukan olehFrederick Guthrie pada tahun 1873[1] Sedangkan prinsip kerja dioda kristal ditemukan pada tahun 1874 oleh peneliti Jerman, Karl Ferdinand Braun[2].
Pada waktu penemuan, peranti seperti ini dikenal sebagai penyearah (rectifier). Pada tahun 1919, William Henry Eccles memperkenalkan istilah dioda yang berasal dari di berarti dua, dan ode (dari ὅδος) berarti "jalur".
Prinsip Kerja
Prinsip kerja dioda termionik ditemukan kembali oleh Thomas Edison pada 13 Februari 1880 dan dia diberi hak paten pada tahun 1883 (U.S. Patent 307031), namun tidak dikembangkan lebih lanjut.Braun mematenkan penyearah kristal pada tahun 1899[3]. Penemuan Braun dikembangkan lebih lanjut oleh Jagdish Chandra Bose menjadi sebuah peranti berguna untuk detektor radio.
Dioda Termonik
Dioda termionik adalah sebuah peranti katup termionik yang merupakan susunan elektroda-elektroda di ruang hampa dalam sampul gelas. Dioda termionik pertama bentuknya sangat mirip dengan bola lampu pijar.
Dalam dioda katup termionik, arus yang melalui filamen pemanas secara tidak langsung memanaskan katoda (Beberapa dioda menggunakan pemanasan langsung, dimana filamen wolfram berlaku sebagai pemanas dan juga sebagai katoda), elektroda internal lainnya dilapisi dengan campuran barium dan strontium oksida, yang merupakan oksida dari logam alkalin tanah. Substansi tersebut dipilih karena memiliki fungsi kerja yang kecil. Bahang yang dihasilkan menimbulkan pancaran termionik elektron ke ruang hampa. Dalam operasi maju, elektroda logam disebelah yang disebut anoda diberi muatan positif jadi secara elektrostatik menarik elektron yang terpancar.
Walaupun begitu, elektron tidak dapat dipancarkan dengan mudah dari permukaan anoda yang tidak terpanasi ketika polaritas tegangan dibalik. Karenanya, aliran terbalik apapun dapat diabaikan.
Dalam sebagian besar abad ke-20, dioda katup termionik digunakan dalam penggunaan isyarat analog, dan sebagai penyearah pada pemacu daya. Saat ini, dioda katup hanya digunakan pada penggunaan khusus seperti penguat gitar listrik serta peralatan tegangan dan daya tinggi.
Dioda Semikomduktor
Sebagian besar dioda saat ini berdasarkan pada teknologi pertemuan p-n semikonduktor. Pada dioda p-n, arus mengalir dari sisi tipe-p (anoda) menuju sisi tipe-n (katoda), tetapi tidak mengalir dalam arah sebaliknya.
Tipe lain dari dioda semikonduktor adalah dioda Schottky yang dibentuk dari pertemuan antara logam dan semikonduktor sebagai ganti pertemuan p-n konvensional.
GAMBAR DIODA
Jenis jenis diode semikomduktor
Ada beberapa jenis dari dioda pertemuan yang hanya menekankan perbedaan pada aspek fisik baik ukuran geometrik, tingkat pengotoran, jenis elektroda ataupun jenis pertemuan, atau benar-benar peranti berbeda seperti dioda Gunn, dioda laser dan dioda MOSFET.
1.Dioda biasa
Beroperasi seperti penjelasan di atas. Biasanya dibuat dari silikon terkotori atau yang lebih langka dari germanium. Sebelum pengembangan dioda penyearah silikon modern, digunakan kuprous oksida dan selenium, ini memberikan efisiensi yang rendah dan penurunan tegangan maju yang lebih tinggi (biasanya 1.4–1.7 V tiap pertemuan, dengan banyak pertemuan ditumpuk untuk mempertinggi ketahanan tegangan terbalik), dan memerlukan benaman bahang yang besar (kadang-kadang perpanjangan dari substrat logam dari dioda), jauh lebih besar dari dioda silikon untuk rating arus yang sama.
2.Dioda Bandangan
Dioda yang menghantar pada arah terbalik ketika panjar mundur melebihi tegangan dadal. Secara listrik mirip dengan dioda Zener, dan kadang-kadang salah disebut sebagai dioda Zener, padahal dioda ini menghantar dengan mekanisme yang berbeda yaitu efek bandangan. Efek ini terjadi ketika medan listrik terbalik yang membentangi pertemuan p-n menyebabkan gelombang ionisasi, menyebabkan arus besar mengalir, mengingatkan pada terjadinya bandangan. Dioda bandangan didesain untuk dadal pada tegangan terbalik tertentu tanpa menjadi rusak. Perbedaan antara dioda bandangan (yang mempunyai tegangan dadal terbalik diatas 6.2 V) dan dioda Zener adalah panjang kanal yang melebihi rerata jalur bebas dari elektron, jadi ada tumbukan antara mereka. Perbedaan yang mudah dilihat adalah keduanya mempunyai koefisien suhu yang berbeda, dioda bandangan berkoefisien positif, sedangkan Zener berkoefisien negatif.
3.Dioda Arus Tetap
Ini sebenarnya adalah sebuah JFET dengan gerbangnya disambungkan ke sumber, dan berfungsi seperti pembatas arus dua saluran (analog dengan Zener yang membatasi tegangan). Peranti ini mengizinkan arus untuk mengalir hingga harga tertentu, dan lalu menahan arus untuk tidak bertambah lebih lanjut.
4.Diode Gunn
Dioda ini mirip dengan dioda terowongan karena dibuat dari bahan seperti GaAs atau InP yang mempunyai daerah resistansi negatif. Dengan penjar yang semestinya, domain dipol terbentuk dan bergerak melalui dioda, memungkinkan osilator gelombang mikro frekuensi tinggi dibuat
Pengunaan
Demodulasi Dioda
Penggunaan pertama dioda adalah demodulasi dari isyarat radio modulasi amplitudo (AM). Dioda menyearahkan isyarat AM frekuensi radio, meninggalkan isyarat audio. Isyarat audio diambil dengan menggunakan tapis elektronik sederhana dan dikuatkan.
Pengubahan Daya
Penyearah dibuat dari dioda, dimana dioda digunakan untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Contoh yang paling banyak ditemui adalah pada rangkaian adaptor. Pada adaptor, dioda digunakan untuk menyearahkan arus bolak-balik menjadi arus searah. Sedangkan contoh yang lain adalah alternator otomotif, dimana dioda mengubah AC menjadi DC dan memberikan performansi yang lebih baik dari cincin komutator dari dinamo.
TRANSISTOR
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, pemotong (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
kupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen lainnya.Cara kerja semikonduktor
Pada dasarnya, transistor dan tabung vakum memiliki fungsi yang serupa; keduanya mengatur jumlah aliran arus listrik.
Untuk mengerti cara kerja semikonduktor, misalkan sebuah gelas berisi air murni. Jika sepasang konduktor dimasukan kedalamnya, dan diberikan tegangan DC tepat dibawah tegangan elektrolisis (sebelum air berubah menjadi Hidrogen dan Oksigen), tidak akan ada arus mengalir karena air tidak memiliki pembawa muatan (charge carriers). Sehingga, air murni dianggap sebagai isolator. Jika sedikit garam dapur dimasukan ke dalamnya, konduksi arus akan mulai mengalir, karena sejumlah pembawa muatan bebas (mobile carriers, ion) terbentuk. Menaikan konsentrasi garam akan meningkatkan konduksi, namun tidak banyak. Garam dapur sendiri adalah non-konduktor (isolator), karena pembawa muatanya tidak bebas.
Silikon murni sendiri adalah sebuah isolator, namun jika sedikit pencemar ditambahkan, seperti Arsenik, dengan sebuah proses yang dinamakan doping, dalam jumlah yang cukup kecil sehingga tidak mengacaukan tata letak kristal silikon, Arsenik akan memberikan elektron bebas dan hasilnya memungkinkan terjadinya konduksi arus listrik. Ini karena Arsenik memiliki 5 atom di orbit terluarnya, sedangkan Silikon hanya 4. Konduksi terjadi karena pembawa muatan bebas telah ditambahkan (oleh kelebihan elektron dari Arsenik). Dalam kasus ini, sebuah Silikon tipe-n (n untuk negatif, karena pembawa muatannya adalah elektron yang bermuatan negatif) telah terbentuk.
Selain dari itu, silikon dapat dicampur dengan Boron untuk membuat semikonduktor tipe-p. Karena Boron hanya memiliki 3 elektron di orbit paling luarnya, pembawa muatan yang baru, dinamakan “lubang” (hole, pembawa muatan positif), akan terbentuk di dalam tata letak kristal silikon.
Dalam tabung hampa, pembawa muatan (elektron) akan dipancarkan oleh emisi thermionic dari sebuah katode yang dipanaskan oleh kawat filamen. Karena itu, tabung hampa tidak bisa membuat pembawa muatan positif (hole).
Dapat disimak bahwa pembawa muatan yang bermuatan sama akan saling tolak menolak, sehingga tanpa adanya gaya yang lain, pembawa-pembawa muatan ini akan terdistribusi secara merata di dalam materi semikonduktor. Namun di dalam sebuah transistor bipolar (atau diode junction) dimana sebuah semikonduktor tipe-p dan sebuah semikonduktor tipe-n dibuat dalam satu keping silikon, pembawa-pembawa muatan ini cenderung berpindah ke arah sambungan P-N tersebut (perbatasan antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n), karena tertarik oleh muatan yang berlawanan dari seberangnya.
Kenaikan dari jumlah pencemar (doping level) akan meningkatkan konduktivitas dari materi semikonduktor, asalkan tata-letak kristal silikon tetap dipertahankan. Dalam sebuah transistor bipolar, daerah terminal emiter memiliki jumlah doping yang lebih besar dibandingkan dengan terminal basis. Rasio perbandingan antara doping emiter dan basis adalah satu dari banyak faktor yang menentukan sifat penguatan arus (current gain) dari transistor tersebut.
Jumlah doping yang diperlukan sebuah semikonduktor adalah sangat kecil, dalam ukuran satu berbanding seratus juta, dan ini menjadi kunci dalam keberhasilan semikonduktor. Dalam sebuah metal, populasi pembawa muatan adalah sangat tinggi; satu pembawa muatan untuk setiap atom. Dalam metal, untuk mengubah metal menjadi isolator, pembawa muatan harus disapu dengan memasang suatu beda tegangan. Dalam metal, tegangan ini sangat tinggi, jauh lebih tinggi dari yang mampu menghancurkannya. Namun, dalam sebuah semikonduktor hanya ada satu pembawa muatan dalam beberapa juta atom. Jumlah tegangan yang diperlukan untuk menyapu pembawa muatan dalam sejumlah besar semikonduktor dapat dicapai dengan mudah. Dengan kata lain, listrik di dalam metal adalah inkompresible (tidak bisa dimampatkan), seperti fluida. Sedangkan dalam semikonduktor, listrik bersifat seperti gas yang bisa dimampatkan. Semikonduktor dengan doping dapat dirubah menjadi isolator, sedangkan metal tidak.
Gambaran di atas menjelaskan konduksi disebabkan oleh pembawa muatan, yaitu elektron atau lubang, namun dasarnya transistor bipolar adalah aksi kegiatan dari pembawa muatan tersebut untuk menyebrangi daerah depletion zone. Depletion zone ini terbentuk karena transistor tersebut diberikan tegangan bias terbalik, oleh tegangan yang diberikan di antara basis dan emiter. Walau transistor terlihat seperti dibentuk oleh dua diode yang disambungkan, sebuah transistor sendiri tidak bisa dibuat dengan menyambungkan dua diode. Untuk membuat transistor, bagian-bagiannya harus dibuat dari sepotong kristal silikon, dengan sebuah daerah basis yang sangat tipis.
Cara kerja transistor
Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda.
Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut.
FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut.
Jenis-jenis transistor
Simbol Transistor dari Berbagai Tipe
PNP P-channel
NPN N-channel
BJT JFET
Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:
- Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide
- Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain
- Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.
- Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel
- Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power
- Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain
- plikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain
BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah salah satu dari dua jenis transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua dioda yang terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).
Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguat elektronik. Rasio antara arus pada koletor dengan arus pada basis biasanya dilambangkan dengan ß atau hFE. ß biasanya berkisar sekitar 100 untuk transistor-transisor BJT.
F E T
FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET (JFET) dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET (MOSFET). Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk sebuah dioda dengan kanal (materi semikonduktor antara Source dan Drain). Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda antara antara grid dan katode. Dan juga, keduanya (JFET dan tabung vakum) bekerja di “depletion mode”, keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input. FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dari tegangan gate dibandingkan dengan source saat FET menghantarkan listrik. Jika kita ambil N-channel FET sebagai contoh: dalam depletion mode, gate adalah negatif dibandingkan dengan source, sedangkan dalam enhancement mode, gate adalah positif. Untuk kedua mode, jika tegangan gate dibuat lebih positif, aliran arus di antara source dan drain akan meningkat. Untuk P-channel FET, polaritas-polaritas semua dibalik. Sebagian besar IGFET adalah tipe enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe depletion mode.
M O S F E T
MOSFET, singkatan dari Metal Oxyde Semi Conductor atau Transistor efek medan, adalah jenis transistor yang bekerja dengan adanya modulasi dari medan listrik di dalam bahan semikonduktor. Antara FET dan MOSFET tidak ada perbedaan, hanya yang membedakan:
Adanya lapisan S1O2 yang mambatasi gate dan channel.
Arus listrik yang masuk sangat kecil sekali.
Jenis-jenis transistor efek medan adalah MOSFET, JFET, MESFET, HEMT, dan TFT.
Langganan:
Postingan (Atom)