Elektronika Industri

Oleh : Mohamad Rafdinal Setyoko/I0319060

Mahasiswa S1-Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta

A. Pengertian Dioda

Dioda adalah sebuah kata majemuk yang berarti “dua elektroda”, dimana “di” berarti dua dan “oda” yang berarti elektroda. Jadi dioda adalah dua lapisan elektroda N (katoda) dan lapisan P (anoda), dimana N berarti negatif dan P adalah positif.

Dioda terbagi menjadi beberapa bagian, salah satu nya adalah dioda zener, germanium dan dioda silikon. Dioda merupakan komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (kondisi panjar maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi panjar mundur).

B. Jenis-Jenis Dioda dan Fungsinya

Dioda dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan karakteristik dan fungsinya, yaitu:

PN Junction Diode: Dioda standar yang terdiri dari susunan PN dan memiliki cara kerja seperti yang dijelaskan sebelumnya. Dioda jenis ini adalah diode yang umum digunakan di pasaran (disebut juga diode generik), digunakan terutama sebagai penyearah arus.
Light Emitting Diode (LED): Saat dialiri arus forward-bias, LED akan mengeluarkan cahaya. LED saat ini umum digunakan sebagai alat penerangan dan beberapa jenis digunakan untuk menggantikan lampu fluorescent.
Laser Diode: Dioda jenis laser juga menghasilkan cahaya, namun cahaya yang dihasilkan adalah cahaya koheren. Aplikasi diode laser adalah perangkat pembaca CD dan DVD dan laser pointer.
Photodiode: Photodiode dapat menghasilkan energi listrik apabila daerah PN junction disinari. Umumnya photodiode dioperasikan dalam reverse-bias, sehingga arus yang kecil akibat cahaya dapat langsung terdeteksi. Photodiode digunakan untuk mendeteksi cahaya (photodetector).
Gunn Diode: Gunn Diode adalah jenis diode yang tidak memiliki PN Junction, melainkan hanya terdiri dari dua elektroda. Dioda jenis ini dapat digunakan untuk menghasilkan sinyal gelombang mikro.
BARITT Diode: BARITT (Barrier Injection Transit Time) Diode adalah jenis diode yang bekerja dengan prinsip emisi termionik. Dioda ini digunakan untuk memproduksi sinyal gelombang mikro dengan level derau yang rendah.
Tunnel Diode: Tunnel Diode adalah dioda yang bekerja memanfaatkan salah satu fenomena mekanika kuantum yaitu tunneling. Tunnel junction digunakan sebagai salah satu komponen pada osilator, penguat, atau pencampur sinyal, terutama karena kecepatannya bereaksi terhadap perubahan tegangan.
Backward Diode: Backward diode memiliki karakteristik serupa dengan tunnel, perbedannya terletak pada adanya sisi yang diberi doping lebih rendah dibanding sisi yang berlawanan. Perbedaan profil doping ini membuat backward diode memiliki karakteristik tegangan-arus yang serupa pada kondisi reverse dan forward.
PIN Diode: Pada dioda PIN, terdapat area semikonduktor intrinsic (tanpa doping) yang diletakkan antara P dan N junction. Efek dari penambahan area intrinsic tersebut adalah melebarnya area deplesi yang membatasi pergerakan elektron, dan hal ini tepat digunakan untuk aplikasi pensinyalan (switching).
Schottky Diode: Pada Schottky diode diberikan tambahan metal pada cuplikan permukaan bagian tengah semikonduktor. Karakteristik yang menjadi keunggulan dioda ini adalah tegangan aktivasi yang rendah dan waktu pemulihan yang singkat. Dioda ini sangat umum digunakan untuk rangkaian elektronik berfrekuensi tinggi, seperti perangkat-perangkat radio dan gerbang logika.
Step Recovery Diode: Bagian semikonduktor pada dioda ini memiliki level doping yang secara gradual menurun dengan titik terendah di junction. Modifikasi ini dapat mengurangi waktu switching karena muatan yang ada pada daerah junction lebih sedikit. Aplaikasi dari semikonduktor ini adalah pada alat-alat elektronik frekuensi radio.
Varactor Diode: Diaplikasikan pada mode reverse biasa dengan lapisan penghalang yang dapat berubah-ubah sesuai tegangan diberikan. Hal ini membuat dioda ini seolah-olah merupakan suatu kapasitor.
Zener diode: Memiliki karakteristik khusus yang mengingkan efek breakdown saat reverse bias Dioda ini dapat menghasilkan tegangan yang tetap dan umum digunakan sebagai penghasil tegangan referensi di rangkaian elektronik.

C. Prinsip Kerja Dioda

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

a. Kondisi tanpa tegangan.

Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.

b. Kondisi tegangan positif (Forward-bias).

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.

c. Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias).

Bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

D. Cara Mengukur Dioda

1. Multimeter Analog

Cara mengukur diode pada multimeter analog:

Aturkan posisi saklar dalam posisi ohm (ω) x1k atau x100.
Kemudian kaitkan probe merah dengan terminal katoda (tanda gelang).
Kaitkan probe hitam dengan terminal anoda.
Baca hasil pengukuran yang ada pada display multimeter.
Jarum yang ada pada display multimeter harus bergerak ke arah kanan.
Balikan probe merah menuju terminal anoda serta probe hitam ke terminal katoda (tanda gelang).
Baca hasil pengukuran ada display multimeter.
Jarum harus tidak bergerak.
*Apabila jarum bergerak, maka diode itu berkemungkinan telah rusak.

2. Multimeter Digital (Fungsi Dioda)

Cara mengukur diode pada multimeter digital (fungsi diode):

Kalian atur posisi saklar posisi diode.
Kaitkan probe hitam dengan terminal katoda (tanda gelang).
Kaitkan probe merah dengan terminal anoda.
Kemudian baca hasil pengukuran yang ada pada display multimeter.
Display harus memunculkan nilai tertentu (contoh: 0.42 v).
Balikan probe hitam menuju terminal anoda serta probe merah menuju katoda.
Baca hasil pengukuran yang ada pada display multimeter.
Tidak ada nilai tegangan di dalam display multimeter.
*Apabila muncul nilai tertentu, maka diode itu kemungkinan telah rusak.

Sumber Referensi

Poated by rafdinalmohammad at 09.10

Oleh : Mohamad Rafdinal Setyoko/I0319060

Mahasiswa S1-Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta

A. Pengertian Transistor

Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, modulator dan lain sebagainya. Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang paling banyak ditemukan dalam rangkaian-rangkaian elektronika. Boleh dikatakan bahwa hampir semua perangkat elektronik menggunakan Transistor untuk berbagai kebutuhan dalam rangkaiannya. Perangkat-perangkat elektronik yang dimaksud tersebut seperti Televisi, Komputer, Ponsel, Audio Amplifier, Audio Player, Video Player, konsol Game, Power Supply dan lain-lainnya

B. Fungsi Transistor

Sebagai penguat amplifier.
Sebagai pemutus dan penyambung (switching).
Sebagai pengatur stabilitas tegangan.
Sebagai peratas arus.
Dapat menahan sebagian arus yang mengalir.
Menguatkan arus dalam rangkaian.
Sebagai pembangkit frekuensi rendah ataupun tinggi.

C. Jenis-jenis Transistor

Transistor dapat digolongkan menjadi dua keluarga besar yaitu Transistor Bipolar atau Bipolar Junction Transistors (BJT) dan Transistor Efek Medan atau Junction Field Effect Transistor (JFET). Perbedaan yang paling utama diantara dua pengelompokkan tersebut adalah terletak pada bias Input (atau Output) yang digunakannya. Transistor Bipolar memerlukan arus (current) untuk mengendalikan terminal lainnya sedangkan Field Effect Transistor (FET) hanya menggunakan tegangan saja (tidak memerlukan arus). Pada pengoperasiannya, Transistor Bipolar memerlukan muatan pembawa (carrier) hole dan electron sedangkan FET hanya memerlukan salah satunya.

D. Jenis-Jenis Konfigurasi Transistor

1. Common Base

Common base adalah rangkaian elektronik dengan kaki basis pada transistor yang saling terhubung atau di ground-kan. Dalam hal ini, sinyal input penguat ada pada kaki emitor sedangkan outputnya melalui kolektor.

Common base ini biasa digunakan pada rangkaian penguat sinyal yang sangat kecil.

Konfigurasi ini banyak digunakan pada rangkaian elektronik yang frekuensinya diatas 10MHz dan mengutamakan penguatan tegangannya.

2. Common Collector

Common collector adalah rangkaian elektronik dengan kaki kolektor pada transistor yang saling terhubung atau di ground-kan. Dalam hal ini, sinyal input penguat ada pada kaki basis sedangkan outputnya melalui emitor.

Pada dasarnya, nilai tegangan antara masukan dan keluaran pada konfigurasi ini relatif sama. Konfigurasi ini memiliki sifat fasa sinyal antara input dan output yang terbalik (inverting).

3. Common Emitter

Common emitter adalah rangkaian elektronik dengan kaki emitor pada transistor yang saling terhubung atau di ground-kan. Dalam hal ini, sinyal input penguat ada pada kaki basis sedangkan outputnya melalui kolektor.

Konfigurasi ini merupakan salah satu yang paling banyak digunakan dibandingkan yang lainnya. Karena pada common emitter akan dapat menguatkan frekuensi dan sinyal yang tinggi.

E. Cara Kerja Transistor

1. Transistor Bipolar atau Bipolar Junction Transistors (BJT)

Secara teknis cara kerja transistor ini sebagai komponen aktif dengan tiga terminal terbuat dari bahan semikonduktor yang berbeda yang dapat bertindak bisa sebagai isolator atau konduktor dengan menggunakan tegangan dan sinyal yang kecil. Kemampuan transistor membuat komponen ini disering digunakan dalam saklar (elektronika digital) atau penguat (elektronika analog). Transistor BJT sering digunakan untuk penguatan sinyal listrik serta pada saklar digital, Bipolar Junction Transistor (BJT) adalah komponen semikonduktor yang dibuat dengan tiga terminal/kaki Semikonduktor (Basis, Kolektor dan emitor), biasanya kaki/terminal basis dan emitor memiliki tegangan penghalang sekitar 0,5 – 0,7 V, artinya bahwa dibutuhkan tegangan listrik minimal antara 0,5 – 0,7 volt untuk bisa membuat arus listrik mengalir melalui kaki emitor ke basis (basis ke emitor) dan atau kolektor ke basis (basis ke kolektor)

2. Junction Field Effect Transistor (JFET)

Junction Field Effect Transistor (JFET) atau FET adalah transistor yang menggunakan tegangan pada terminal inputnya, hal ini dalam istilah dunia rangkaian elektronika disebut gerbang (gate), gerbang ini mengontrol arus yang mengalir melalui kaki terminal komponen transistor ini dan menghasilkan arus keluaran yang sebanding dengan tegangan input. Oleh karena itu komponen ini disebut juga transistor yang bisa mengatur tegangan. Transistor FET ini mempunyai tiga kaki terminal semikonduktor yang satu arah serta memiliki karakteristik yang mirip dengan transistor BJT yaitu punya efisiensi kerja yang tinggi, penggunaan yang praktis, tahan lama dan juga murah dan dapat digunakan pada hampir semua perangkat elektronika yang ada saat ini dan dapat menggantikan fungsi transistor BJT.

REFERENSI: