Babagi Ilmu: Tugas 3: Vclass Elektronika Dasar

TUGAS V-CLASS 1

SOAL:

1. Jelaskan tentang semikonduktor dan berikan juga contohnya!
2. Jelaskan tentang:

a. Rangkaian diskrit.
b. Rangkaian terintegrasi.

3. Sebutkan macam – macam jenis dioda beserta fungsi dan simbolnya masing – masing.
4. Hitunglah resistansi bulk pada diode 1N662 dengan IF =10 mA pada 1 Volt.
5. Jelaskan cara kerja diode sebagai penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh.

JAWABAN:

1. Penjelasan tentang Semikonduktor :

Pengertian dan prinsip dasar

Kata “Semikonduktor” sangat identik dengan peralatan Elektronika yang kita pakai saat ini. Hampir setiap peralatan Eletronika canggih seperti Handphone, Komputer, Televisi, Kamera bahkan Lampu penerang LED juga merupakan hasil dari Teknologi Semikonduktor. Komponen-komponen penting yang membentuk sebuah Peralatan Elektronika seperti Transistor, Dioda dan Integrated Circuit (IC) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat bahan semikonduktor. Oleh karena itu, bahan Semikonduktor memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap perkembangan Teknologi Elektronika.
Bahan Semikonduktor (Semiconductor) adalah bahan penghantar listrik yang tidak sebaik Konduktor (conductor) akan tetapi tidak pula seburuk Insulator (Isolator) yang sama sekali tidak menghantarkan arus listrik. Pada dasarnya, kemampuan menghantar listrik Semikonduktor berada diantara Konduktor dan Insulator. Akan tetapi, Semikonduktor berbeda dengan Resistor, karena Semikonduktor dapat dapat menghantarkan listrik atau berfungsi sebagai Konduktor jika diberikan arus listrik tertentu, suhu tertentu dan juga tata cara atau persyaratan tertentu.

Proses doping pada semikonduktor.

Sebenarnya banyak bahan-bahan dasar yang dapat digolongkan sebagai bahan Semikonduktor, tetapi yang paling sering digunakan untuk bahan dasar komponen elektronika hanya beberapa jenis saja, bahan-bahan Semikonduktor tersebut diantaranya adalah Silicon, Selenium, Germanium dan Metal Oxides. Untuk memproses bahan-bahan Semikonduktor tersebut menjadi komponen elektronika, perlu dilakukan proses “Doping” yaitu proses untuk menambahkan ketidakmurnian (Impurity) pada Semikonduktor yang murni (semikonduktor Intrinsik) sehingga dapat merubah sifat atau karakteristik kelistrikannya. Beberapa bahan yang digunakan untuk menambahkan ketidakmurnian semikonduktor antara lain adalah Arsenic, Indium dan Antimony. Bahan-bahan tersebut sering disebut dengan “Dopant”, sedangkan Semikonduktor yang telah melalui proses “Doping” disebut dengan Semikonduktor Ekstrinsik.

Tipe dan jenis Semikonduktor

Semikonduktor yang telah dilalui proses Doping yaitu Semikonduktor yang Impurity (ketidakmurnian) atau Semikonduktor Ekstrinsik yang siap menjadi Komponen Elektronika dapat dibedakan menjadi 2 Jenis yaitu :

1. Semikonduktor tipe - N

Dikatakan N-type karena Semikonduktor jenis ini pembawa muatannya (Charge Carrier) adalah terdiri dari Elektron. Elektron adalah bermuatan Negatif sehingga disebut dengan Tipe Negatif atau N-type.
Pada Semikonduktor yang berbahan Silicon (Si), Proses Doping dengan menambahkan Arsenic atau Antimony akan menjadikan Semikonduktor tersebut sebagai N-type Semikonduktor. Terdapat 2 (dua) pembawa muatan atau charge Carrier dalam N-type Semikonduktor yakni Elektron sebagai Majority Carrier dan Hole sebagai Minority Carrier.

2. Semikonduktor tipe - P
Dikatakan P-type karena Semikonduktor jenis ini kekurangan Elektron atau disebut dengan “Hole”. Ketika pembawa muatannya adalah Hole maka Semikonduktor tersebut merupakan Semikonduktor bermuatan Positif.
Pada Semikonduktor yang berbahan Silicon (Si), Proses Doping dengan menambahkan Indium akan menjadikan Semikondukter tersebut sebagai P-type Semikonduktor. Dua pembawa muatan yang terdapat dalam P-type Semikonduktor adalah Hole sebagai Majority Carrier dan Elektron sebagai Minority Carrier).

Komponen-komponen Elektronika Aktif yang bahan dasarnya terbuat dari Semikonduktor diantaranya adalah :

Integrated Circuit
Transistor
Dioda

Komponen-komponen Elektronika yang terbuat dari Semikonduktor merupakan komponen Elektronika yang sangat sensitif dengan ESD (Electro Static Discharge). Oleh karena itu, perlu penanganan khusus dalam produksi terhadap Komponen-komponen tersebut.

Contoh bahan – bahan semikonduktor yaitu :

Carbon (C) dengan 6 proton (2-4).
Silikon (Si) dengan 14 proton (2-8-4).
Germanium (Ge) dengan 32 proton (2-8-18-4).

2. Penjelasan tentang :

Ø Rangkaian diskrit.

a. Pengertian

Rangkaian diskrit merupakan sebuah rangkaian elektronika terdiri dari susunan sejumlah komponen elektronika yang disusun sedemikian rupa sehingga membetuk fungsi kerja tertentu.

Pada rangkaian Diskrit, cara kerja rangkaian sepenuhnya ditentukan oleh jenis komponen yang digunakan dan bagaimana susunan/sambungan antar komponen tersebut. Hal ini menyebabkan jika diperlukan penambahan atau pengembangan fungsi pada sebuah rangkaian diskrit maka rangkaian tersebut perlu diubah seluruhnya atau sebagian sesuai dengan penambahan atau pengembangan fungsi rangkaian tersebut.

b. Macam – macam rangkaian diskrit

o Rangkaian diskrit gerbang logika menggunakan dioda

o Rangkaian diskrit gerbang logika menggunakan transistor.

Ø Rangkaian terintegrasi ( Integrated Circuit ).

a. Pengertian

Rangkaian terintegrasi atau biasa disebut juga IC merupakan komponen elektronika yang terbuat dari kumpulan puluhan, ratusan, hingga ribuan transistor, resistor, diode dan komponen elektronika lainnya. Kumpulan-kumpulan komponen tersebut dikemas dengan kompak sedemikian rupa hingga ukurannya tidak terlalu besar. IC dibuat untuk memiliki fungsi tertentu, misalnya seperti penguat audio, regulator tegangan, penerima gelombang radio, dan lain sebagainya.

Kita juga dapat mendifinisikan rangkaian terintegrasi (integrated circuit - IC) sebagai “komponen atau elemen mandiri di atas permukaan yang kontinu membentuk rangkaian yang terpadu”. Komponen atau elemen tersebut dapat berupa diode, transistor, resistor,kapasitor dan lain-lainya terdifinisi di atas wafer silikon atau bahan semikonduktor yang lain. Setelah melalui proses pabrikasi yang kompleks akhirnya IC digunakan dalam rangkaian dalam bentuk yang terbungkus rapi dan mudah untuk digunakan.

b. Macam – macam IC

IC dibedakan jenisnya menurut bentuk fisik dan fungsinya:

· IC Power Amplifier

Mempunyai bentuk pipih dan fisiknya lebih besar dari yang lain. Digunakan pada rangkaian penguat suara (audio amplifier). Daya output IC ini cukup besar, berkisar antara 15 watt sampai 100 Watt atau bahkan lebih. Contoh tipe IC-nya adalah STK015, STK 070, STK 105, LA 4440 dan sebagainya.

· IC Power Adaptor (Regulator)

Digunakan sebagai komponen utama pada rangkaian power adaptor pada sub rangkaian regulator yang berfungsi sebagai penstabil tegangan atau voltase. Contoh tipe IC-nya adalah LM 317H, 78xx (xx = 05, 06, 07, 08, 09, 12), L200, S 042 P, LM 723 dan sebagainya.

· IC Op Amp

Digunakan pada rangkaian digital yang berfungsi sebagai op amp atau untuk keperluan lain. Misalnya op amp audio amplifier,op amp mic, op amp head tape recorder, termometer digital dan lain-lain. Contoh tipe IC-nya adalah LM 709, LM 741, LM386, TL 074, TL 083, TL 084 dan sebagainya.

· IC Silinder

IC ini mempunyai bentuk silinder dan banyak digunakan pada rangkaian penguatpesawat CB(Citizen Band) atau HT (Held Transceived).IC jenis ini mempunyai tingkatketahanan dan keawetan lebih lama dari jenis IC penguat yang lain.Contoh tipe IC-nya adalah μL 914, μA703, μA714 dan sebagainya.

· IC Flip-Flap (FF) atau Timer (CLK,Clock)

IC ini banyak digunakan pada rangkaian pembangkit (multivibrator) untuk memberi umpan atau sumber detak (oscilator) pada IC digital atau untuk keperluan lain. Misalnya NE 555 (IC terpopuler dikalangan pelajar) untuk alarm multiguna, signal injektor, penguji hubungan, saklar sentuh, timer lampu FF, frekuensi meter, pengacau frekuensi, otak rangkaian power amplifier, regulator pada power adaptor (dapat berfungsi seperti IC Power Amplifier dan Power Adaptor), pengusir serangga, organ elektronik dan lain-lain. Contoh tipe IC-nya NE 555, NE 556 (dua NE 555), M7555 dan sebagainya.

(Single Timer)

CA555, CA555C, LM555, LM555, CSA555, SE555, SE555, CNE555

(Dual Timer)

SA556, SE556, NE556

(Quad Timer)

NE558F.

· 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 yanghanya mengenal dua angka, 0 dan 1. IC digital dibedakan menjadi dua yaitu :

a. IC TTL (Transistor-Transistor Logic)

Pada suatu lingkungan IC TTL logika '0' direpresentasikan dengan tegangan 0 sampai0,7 Volt arus searah (DC, Direct Current), sedangkan logika '1' diwakili oleh tegangan DC setinggi 3,5 sampai 5 Volt.

b. 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. Halini perlu dilakukan karena walaupun dari pabrik telah diberi proteksi berupa dioda dan resistor dijalan masuknya namun usaha ini belum menjamin seratus prosen.

c. Komponen IC

Piranti elektronika merupakan rangkaian elemen aktif seperti transistor dikombinasikan dengan komponen lain seperti resistor, kapasitor dan induktor. Secara praktis masing-masing komponen dapat diproduksi secara terpisah (diskrit) kemudian dirangkaikan dengan menghubungkannya dengan kawat logam. Konsep dasar ini tetap digunakan dalam sistem elektronika-mikro seperti telah direalisasi dalam bentuk IC. Perbedaannya adalah bahwa semua komponen dan interkoneksi antar komponen dibuat dalan satu permukaan substrat.

Termasuk elemen pasif dalam elektronika adalah resistor, kapasitor dan induktor. Masing-masing komponen memiliki kemampuan sesuai dengan fungsinya yang masing-masing diukur sebagai resintansi, kapasitansi dan induktansi.

Resistansi : menunjukkan besarnya energi yang terdesipasi oleh elektron saat mereka bergerak melalui struktur atom konduktor. Dalam bentuk diskrit resistor terbuat dari karbon atau bahan lain yang bukan penghantar yang baik. Dalam elektronik-mikro resistor merupakan lapisan tipis suatu tipe semikonduktor dikelilingi oleh semikonduktor tipe lain.

Kapasitansi : merupakan ukuran energi yang tersimpan dalam medan listrik yang mengelilingi muatan konduktor. Kapasitor diskrit terbuat dari dua keping konduktor yang dipisahkan oleh bahan isolator. Pada elektronika-mikro kapasitor dibuat pada permukaan kristal semikonduktor dilapisi isolator tipis kemudian di atasnya dibuat lapisan logam.

Induktansi : merupakan ukuran energi yang disimpan dalam medan magnet yang dikontrol oleh arus listrik. Induktor diskrit dibuat dari kumparan kawat dan di dalamnya kadang-kadang diisi dengan bahan feromagnetik. Belum ada induktor yang baik pada elektronika-mikro.

d. Gambar IC

3. Jenis – jenis dioda beserta fungsi dan simbolnya.

Berdasarkan Fungsi Dioda terdiri dari :

1. Dioda Biasa atau Dioda Penyearah yang umumnya terbuat dari Silikon dan berfungsi sebagai penyearah arus bolak balik (AC) ke arus searah (DC).

2. Dioda Zener (Zener Diode) yang berfungsi sebagai pengamanan rangkaian setelah tegangan yang ditentukan oleh Dioda Zener yang bersangkutan. Tegangan tersebut sering disebut dengan Tegangan Zener.

3. LED (Light Emitting Diode) atau Diode Emisi Cahaya yaitu Dioda yang dapat memancarkan cahaya monokromatik.

4. Dioda Foto (Photo Diode) yaitu Dioda yang peka dengan cahaya sehingga sering digunakan sebagai Sensor.

5. Dioda Schottky (SCR atau Silicon Control Rectifier) adalah Dioda yang berfungsi sebagai pengendali .

6. Dioda Laser (Laser Diode) yaitu Dioda yang dapat memancar cahaya Laser. Dioda Laser sering disingkat dengan LD.

4. Diketahui : - Dioda 1N662 dengan IF =10 mA = 0,01 A.

- Tegangan 1 Volt.

Ditanya :

Jawab :

5. Cara kerja dioda :

- Sebagai penyearah setengah gelombang (Half wave rectifier).

Vs adalah sumber tegangan bolak-balik (AC) yang memiliki pola tegangan sinusoidal { Vs = Vm Sin w t },dimana fasa Vs berubah-ubah setiap setengah periode T untuk T/2 yang pertama Vs berfasa positif pada kisaran nilai { 0 < wt < π } diode on.Untuk T/2 yang kedua V1 berfasa negative pada kisaran nilai { π < wt <2π }diode off.

tegangan Vs yang muncul di R(tegangan jatuh) hanya berlaku yang fasanya positif saja dan disebut sebagai besaran DC. Nilai yang terukur dapat dinyatakan VDC= Vm / π .

- Sebagai penyearah gelombang penuh (Full wave rectifier).

Ada 2 jenis :

a. CT (center tap).

Titik 1 pada trafo CT fasanya berubah-ubah positif dan negative terhadap titik CT demikian pada titik 2. Fasa titik 1 selalu berlawanan dengan fasa titik 2 pada saat V1 positif terhadap CT V2 negatif dan sebaliknya. Pada saat V1 positif diode 1 on dan diode 2 off.Sebaliknya saat V1 negatif D2 on.

relasi V1,V2 terhadap VR dilukiskan sebagai berikut :

Tegangan yang terukur pada VR disebut juga VDC{ VDC=2Vm / π }.

b. Bridge (Jembatan).

Pada saat A positif titik B negative. Diode 21 dan 43 On aliran arus dari A menuju diode 21 menuju RL menuju diode 43 dan menuju titik B (terjadi aliran karena terdapat beda potensial dari titik A dan B dari tinggi ke rendah dan karena prinsip bias diode).

Bentuk tegangan di RL mirip dengan tipe CT dan VDC= 2Vm / π .