10 TKRO-TBSM - DASAR ELEKTRONIKA SEDERHANA

Teknik Elekronik mengacu pada cabang ilmu pengetahuan tentang proses listrik yang mengalir melalui ruang hampa,gas dan melalui bahan semi konduktor. Sedangkan Teknik listrik membahas tentang proses arus listrik yang mengalir melalui bahan-bahan penghantar padat misalnya logam dan bahan cairan misalnya elektrolit. Komponen elektronik dan juga elektromekanik yang digunakan dalam sirkuit elektronik dan sumber daya.listrik dibedakan menjadi komponen aktif dan komponen pasif.

Komponen elektronik yang termasuk komponen aktif misalnya Solar sell, Transistor, Thyristor, Tabung elektron, Diode. 

Komponen Elektronik yang termasuk komponen pasif misalnya : Resistor, Capasitor, Indiktor, Transformator, Relay, Saklar,Connector.

Perbedaan komponen pasif dan aktif adalah pada komponen pasif tidak mengubah bentuk gelombang sinyal ac yang diberikan kepadanya sedangkan komponen aktif dapat menyearahkan, menguatkan, dan mengubah bentuk gelombang sinyal AC yang diberikan kepadanyaPerbedaan komponen pasif dan aktif adalah pada komponen pasif tidak mengubah bentuk gelombang sinyal ac yang diberikan kepadanya sedangkan komponen aktif dapat menyearahkan, menguatkan, dan mengubah bentuk gelombang sinyal AC yang diberikan kepadanya.

A. KOMPONEN PASIF

Yang termasuk komponen pasif adalah resistor, kapasitor, induktor.

1. RESISTOR

Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk menghambat arus listrik yang melewatinya. Satuan harga resistor adalah Ohm. ( 1 (mega ohm) = 1000 K (kilo ohm) = 1.000.000 (ohm)). Resistor terbagi menjadi dua macam, yaitu :

a) Resistor tetap

Resistor tetap yaitu resistor yang nilai hambatannya relatif tetap, biasanya terbuat dari karbon, kawat atau paduan logam. Nilainya hambatannya ditentukan oleh tebalnya dan panjangnya lintasan karbon. Panjang lintasan karbon tergantung dari kisarnya alur yang berbentuk spiral.

b) Resistor variabel

Resistor variabel, yaitu resistor yang besarnya hambatan dapat diubah-ubah. Resistor variabel dapat dibagi dalam dua macam yaitu:

⇨ VR linier atau perubahan sudut putar linier terhadap nilai resistansi (Contoh penerapan digunakan untuk sensor).

⇨ VR logaritmis atau perubahan sudut putar logaritmis terhadap nilai resistansi. (Contoh penerapan pada audio)

c) Thermistor

Thermistror adalah resistor yang dipengaruhi oleh perubahan suhu atau temperatur

⇨ NTC adalah Negative Temperature Coefisien dimana perubahan suhu berbanding terbalik terhadap perubahan resistansi.

⇨ PTC adalah Positive Temperature Coefisien dimana perubahan suhu berbanding lurus terhadap perubahan resistansi.

d) Light Dependent Resistor

LDR (Light Dependent Resistor) adalah resistor yang dipengaruhi oleh perubahan cahaya.

2. KAPASITOR

Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik atau energi listrik. Kemampuan untuk menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebut dengan kapasitansi atau kapasitas. Seperti halnya hambatan, kapasitor dapat dibagi menjadi:

a) Kapasitor Tetap

Kapasitor tetap merupakan kapasitor yang mempunyai nilai kapasitas yang tetap.

b) Kapasitor Tidak Tetap

Kapasitor tidak tetap adalah kapasitor yang memiliki nilai kapasitansi atau kapasitas yang dapat diubah-ubah. Kapasitor ini terdiri dari:

1) Kapasitor Trimer

Kapasitor yang nilai kapasitansinya dapat diubah-ubah dengan cara memutar porosnya dengan obeng.

2) Kapasitor Variable (Variable Capasitor) (Varco)

Kapasitor yang nilai kapasitansinya dapat diubah-ubah dengan memutar poros yang tersedia. (bentuk menyerupai potensiometer)

3. INDUKTOR

Induktor adalah komponen yang dapat menyimpan energi magnetik.

Energi ini direpresentasikan dengan adanya tegangan emf (electromotive force) jika induktor dialiri listrik. Tegangan emf akan menjadi penting saat perubahan arusnya fluktuatif. Efek emf menjadi signifikan pada sebuah induktor, karena perubahan arus yang melewati tiap lilitan akan saling menginduksi. Ini yang dimaksud dengan self-induced. Secara matematis induktansi pada suatu induktor dengan jumlah lilitan sebanyak N adalah akumulasi flux magnet untuk tiap arus yang melewatinya:

Fungsi utama dari induktor di dalam suatu rangkaian adalah untuk melawan fluktuasi arus yang melewatinya.

B. KOMPONEN AKTIF

1. Diode (PN Junction) 

Dioda merupakan suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantar arus listrik dan tegangan pada satu arah saja. Bahan pokok untuk pembuatan dioda adalah Germanium (Ge) dan Silikon/Silsilum (Si).

Dioda terdiri dari :

a.)    Dioda Kontak Titik

Dioda ini dipergunakan untuk mengubah frekuensi tinggi menjadi frekuensi rendah.

Contoh tipe dari dioda ini misalnya; OA 70, OA 90 dan 1N 60.

           b.)    Dioda Hubungan

Dioda ini dapat mengalirkan arus atau tegangan yang besar hanya satu arah.Dioda ini biasa digunakan untuk menyearahkan arus dan tegangan. Dioda ini memiliki tegangan maksimal dan arus maksimal, misalnya Dioda tipe 1N4001 ada 2 jenis yaitu yang berkapasitas 1A/50V dan 1A/100V. Simbol dioda hubungan sama dengan simbol dioda kontak titik.

           c.)   Dioda Zener

Dioda Zener adalah dioda yang bekerja pada daerah breakdown atau pada daerah kerja reverse bias. Dioda ini banyak digunakan untuk pembatas tegangan.atau stabilisator tegangan

Tipe dari dioda zener dibedakan oleh tegangan pembatasnya. Misalnya 12 V, ini berarti dioda zener dapat membatasi tegangan yang lebih besar dari 12 V atau menjadi 12 V

          d.)    Dioda Pemancar Cahaya (LED)

LED adalah kepanjangan dari Light Emitting Diode (Dioda Pemancar Cahaya).

Dioda ini akan mengeluarkan cahaya bila diberi tegangan sebesar 1,8 V dengan arus 1,5 mA. LED banyak digunakan sebagai lampu indikator dan peraga (display).

2. TRANSISTOR

Transistor memiliki dua jenis yaitu: Transistor Bipolar dan Transistor Unipolar.

Transistor Bipolar adalah transistor yang memiliki dua persambungan kutub (seperti pada gambar a).

Transistor Unipolar adalah transistor yang hanya memiliki satu buah persambungan kutub (seperti pada gambar b).

Transistor biasa terdiri dari 3 buah kaki yang masing-masing diberi nama: emitor, basis dan kolektor.

Transistor bipolar dapat diibaratkan dengan dua buah dioda yang tergambar pada gambar a.

3. THYRISTOR

Thyristor berakar kata dari bahasa Yunani yang berarti ‘pintu'. Dinamakan demikian barangkali karena sifat dari komponen ini yang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan ditutup untuk melewatkan arus listrik. Ada beberapa komponen yang termasuk thyristor antara lain adalah komponen-komponen thyristor yang dikenal dengan sebutan SCR (silicon controlled rectifier), TRIAC dan DIAC.

Ciri-ciri utama dari sebuah thyristor adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor silicon. Walaupun bahannya sama, tetapi struktur P-N junction yang dimilikinya lebih kompleks dibanding transistor bipolar atau MOS. Komponen thyristor lebih digunakan sebagai saklar (switch) daripada sebagai penguat arus atau tegangan seperti halnya transistor.

Macam macam thyristor:

a.) SCR
Thyristor disebut juga dengan SCR ( Silicon Controlled Rectifier) dan banyak digunakan sebagai saklar elektronik. Gambar diskrit dan simbol SCR ditunjukkan dengan gambar dibawah ini.

Thyristor ini akan bekerja atau menghantar arus listrik dari anoda ke katoda jika pada kaki gate diberi arus kearah katoda, karenanya kaki gate harus diberi tegangan positif terhadap katoda.

Pemberian tegangan ini akan menyulut thyristor, dan ketika tersulut thyristor akan tetap menghantar. SCR akan terputus jika arus yang melalui anoda ke katoda menjadi kecil atau gate pada SCR terhubung dengan ground.

b.)  TRIAC

Boleh dikatakan SCR adalah thyristor yang uni-directional, karena ketika ON hanya bisa melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda. Struktur TRIAC sebenarnya adalah sama dengan dua buah SCR yang arahnya bolak-balik dan kedua gatenya

disatukan. Simbol dan bentuk fisik TRIAC ditunjukkan pada gambar berikut ini. TRIAC biasa juga disebut thyristor bi-directional.

c.)  DIAC

Kalau dilihat strukturnya seperti Gambar 24, DIAC bukanlah termasuk keluarga thyristor, namun prinsip kerjanya membuat ia digolongkan sebagai thyristor. DIAC dibuat dengan struktur PNP mirip seperti transistor. Lapisan N pada transistor dibuat sangat tipis sehingga electron dengan mudah dapat menyeberang menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buat cukup tebal sehingga elektron cukup sukar untuk menembusnya. Struktur DIAC yang demikian dapat juga dipandang sebagai dua buah dioda PN dan NP, sehingga dalam beberapa literatur DIAC digolongkan sebagai dioda.

Sukar dilewati oleh arus dua arah, DIAC memang dimaksudkan untuk tujuan ini. Hanya dengan tegangan breakdown tertentu barulah DIAC dapat menghantarkan arus. Arus yang dihantarkan tentu saja bisa bolak-balik dari anoda menuju katoda dan sebaliknya. Kurva karakteristik DIAC sama seperti TRIAC, tetapi yang hanya perlu diketahui adalah berapa tegangan breakdown-nya. Simbol dari DIAC adalah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 32. DIAC umumnya dipakai sebagai pemicu TRIAC agar ON pada tegangan input tertentu yang relatif tinggi.

4. Transistor FET

Transistor Bipolar dinamakan demikian karena bekerja dengan 2 (bi) muatan yang berbeda yaitu elektron sebagai pembawa muatan negatif dan hole sebagai pembawa muatan positif. Ada satu jenis transistor lain yang dinamakan FET (Field Efect Transistor). Berbeda dengan prinsip kerja transistor bipolar, transistor FET bekerja bergantung dari satu pembawa muatan, apakah itu elektron atau hole. Karena hanya bergantung pada satu pembawa muatan saja, transistor ini disebut komponen unipolar. Umumnya untuk aplikasi linear, transistor bipolar lebih disukai, namun transistor FET sering digunakan juga karena memiliki impedansi input (input impedance) yang sangat besar. Terutama jika digunakan sebagai switch, FET lebih baik karena resistansi dan disipasi dayanya yang kecil.

Ada dua jenis transistor FET yaitu JFET (junction FET) dan MOSFET (metal-oxide semiconductor FET). Pada dasarnya kedua jenis transistor memiliki prinsip kerja yang sama, namun tetap ada perbedaan yang mendasar pada struktur dan karakteristiknya. Namun dari keduanya yg sering banyak dipakai adalah jenis MOSFET makanya yang akan dibahas disini adalah jenis MOSFET. Mirip seperti JFET, transistor MOSFET (Metal oxide FET) memiliki drain, source dan gate. Namun perbedaannya gate terisolasi oleh suatu bahan oksida. Gate sendiri terbuat dari bahan metal seperti aluminium. Oleh karena itulah transistor ini dinamakan metal-oxide. Karena gate yang terisolasi, sering jenis transistor ini disebut juga IGFET yaitu insulated-gate FET.

Ada dua jenis MOSFET, yang pertama jenis depletion-mode dan yang kedua jenis enhancement-mode. Jenis MOSFET yang kedua adalah komponen utama dari gerbang logika dalam bentuk IC (integrated circuit), uC (micro controller) dan uP (micro processor) yang tidak lain adalah komponen utama dari komputer modern saat ini.

KERJAKAN SOAL BERIKUT INI !