Download - Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
1/31
ELEKTRONIKA DAYA
BAHAN SEMIKONDUKTOR SEBAGAI SAKLAR
( SWITCHING )
Disusun oleh :
Gede Eddy Saskara (1304400!!)
I Made Te"#$ %&'asar&a (13044010)
I Dea Gede Bay# %&ra'a$a (13044010*)
+URUSAN TEKNIK ELEKTRO
,AKULTAS TEKNIK
UNI-ERSITAS UDAYANA
.01
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
2/31
KATA /ENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa. Karena atas
berkat rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan makalah semikonduktor sebagai saklar
switching ! dengan baik.
Makalah semikonduktor sebagai saklar switching ! ini merupakan salah satu
tugas yang diberikan dalam mata kuliah elektronika daya.
Kami juga tidak lupa untuk mengu"apkan terimakasih kepada seluruh pihak
yang telah membantu kami dalam proses pembuatan makalah ini. Makalah ini masih
sangat jauh dari kesempurnaan# oleh karena itu kritik serta saran yang membangun
sangat kami harapkan untuk penyempurnaan makalah ini. $ebagai manusia biasa
kami memiliki banyak kesalahan# oleh karena itu kami mohon maa% yang sebesar-
besarnya untuk kelan"aran penyelesaian makalah ini.
&tas perhatian dari semua pihak yang membantu penulisan ini kami u"apkan
terimakasih. $emoga makalah ini dapat dipergunakan seperlunya.
Denpasar# ' (ktober )*+,
Penulis
BAB I
/ENDAHULUAN
11 Laar Beaka'"
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
3/31
Di era globalisasi saat ini ditandai dengan banyaknya manusia memen%aatkan
peralatan modern yang berbasiskan komputer atau elektronik untuk memenuhi
kebutuhan hidup manusia. &danya kemudahan-kemudahan peralatan yang semakin
"anggih merupakan kemajuan teknologi peralatan yang menggunakan komponen
elektronika.
anyak orang yang bekerja di bidang industri dan kependidikan teknik
khususnya kelistrikan atau elektro# misalnya teknisi# instalatir# jaringan dan tenaga
listrik. Mereka sebaiknya harus memiliki pengetahuan yang luas tentang ilmu
daripada bahan-bahan yang berhubungan dengan pro%esinya masing-masing.
Mempunyai pengetahuan mengenai asal bahan# jenis-jenis bahan# %ungsi bahan# dan
si%at-si%at dari bahan adalah sangat penting dimiliki bagi mereka yang bekerja di
bidang industri dan kependidikan teknik.
$e"ara khusus penulis mengambil salah satu jenis bahan yaitu bahan
$emikonduktor dan untuk pembahasan dan penyusunan makalah ini akan dibahas
mengenai semikonduktor sebagai saklar switching !.
1. R#2#sa' Masaa$
raian rumusan masalah tentang $emikonduktor yang dapat penulis batasi
meliputi:
a. &pa yang dimaksud dengan bahan semikonduktor/
b. agaimana penerapan semikonduktor sebagai saklar switching !/
13 T##a'
a. &gar mahasis0a mengetahui pengertian dari bahan semikonduktor.
b. &gar mahasis0a mengetahui penerapan semikonduktor sebagai saklar
switching !.
14 Baasa' Masaa$
&dapun batasan masalah dalam makalah ini adalah :
a. Makalah ini hanya membahas pengertian dari bahan semikonduktor.
b. Makalah ini hanya membahas penerapan semikonduktor sebagai saklar
switching !.
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
4/31
BAB II
/EMBAHASAN
.1 /e'"er&a' Ba$a' Se2&k'd#kr
$emikonduktor adalah salah satu dari tiga ma"am bahan penghantar# dimana
dua bahan yang lainnya yaitu konduktor dan isolator. Konduktor merupakan
penghantar listrik yang baik dan isolator merupakan penghantar listrik yang buruk.
$edangkan semikonduktor merupakan bahan penghantar yang memiliki kondukti1itas
listrik diantara insulator dan konduktor. $ebuah semikonduktor bersi%at sebagai
insulator pada temperatur yang sangat rendah# namun pada temperatur ruangan
besi%at sebagai konduktor. 2ontoh bahan semikonduktor yang dapat diman%aatkan
dalam kehidupan sehari-hari adalah silikon# germanium# dan galliumarsenide.
Tahanan jenis bahan semikonduktor antara sekitar +*-3
4m sampai dengan
sekitar +*53 4m. &tom-atom bahan semikonduktor membentuk kristal dengan
struktur tetrahedral# dengan ikatan ko1alen. ahan semikonduktor yang banyak
dipakai dalam elektronika adalah silikon $i! dan 6ermanium 6e!. Pada *oK $7
mempunyai lebar pita terlarang energy gap! *#'8, e9# sedang untuk 6e +#)+ e9.
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
5/31
aik $i maupun 6e mempunyai elektron 1alensi . &da ) jenis bahan semikonduktor
yaitu semikonduktor intrinsik murni! dan semikonduktor ekstrinsik tidak murni!.
ntuk semikonduktor ekstrinsik ada ) tipe yaitu tipe P dan tipe N.
.11 Se2&k'd#kr I'r&'s&k (M#r'&)
$ilikon dan germanium merupakan dua jenis semikonduktor yang sangat
penting dalam elektronika. Keduanya terletak pada kolom empat dalam tabel periodik
dan mempunyai elektron 1alensi empat. $truktur kristal silikon dan germanium
berbentuk tetrahedral dengan setiap atom memakai bersama sebuah elektron 1alensi
dengan atom-atom tetangganya. 6ambar + memperlihatkan bentuk ikatan ko1alen
dalam dua dimensi. Pada temperatur mendekati harga nol mutlak# elektron pada kulit
terluar terikat dengan erat sehingga tidak terdapat elektron bebas atau silikon bersi%at
sebagai insulator.
Ga25ar 1 7katan ko1alen silikon dalam dua dimensi
Energi yang diperlukan untuk memutus sebuah ikatan ko1alen adalah sebesar
+#+ e9 untuk silikon dan *#' e9 untuk germanium. Pada temperatur ruang 3**K!#
sejumlah elektron mempunyai energi yang "ukup besar untuk melepaskan diri dari
ikatan dan tereksitasi dari pita 1alensi ke pita konduksi menjadi elektron bebas
gambar )!. esarya energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari pita
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
6/31
1alensi ke pita konduksi ini disebut energi terlarang energy gap!. ;ika sebuah ikatan
ko1alen terputus# maka akan terjadi kekosongan atau lubang hole!. Pada daerah
dimana terjadi kekosongan akan terdapat kelebihan muatan positi%# dan daerah yang
ditempati elektron bebas mempunyai kelebihan muatan negati%. Kedua muatan inilah
yang memberikan kontribusi adanya aliran listrik pada semikonduktor murni. ;ika
elektron 1alensi dari ikatan ko1alen yang lain mengisi lubang tersebut# maka akan
terjadi lubang baru di tempat yang lain dan seolah-olah sebuah muatan positi%
bergerak dari lubang yang lama ke lubang baru. 6ambar ). a! $truktur kristal silikon
memperlihatkan adanya sebuah ikatan ko1alen yang terputus dan b! Diagram pita
energi menunjukkan tereksitasinya elektron ke pita konduksi dan meninggalkan
lubang di pita 1alensi.
a!
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
7/31
b!
Ga25ar . (a) $truktur kristal silikon memperlihatkan adanya sebuah ikatan ko1alen yang terputus
dan 5) Diagram pita energi menunjukkan tereksitasinya elektron ke pita konduksi dan meninggalkan
lubang di pita 1alensi
Proses aliran muatan ini# yang biasa disebut sebagai
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
8/31
.1.1 Se2&k'd#kr &6e7'
$emikonduktor tipe-n dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah ke"il atom
pengotor penta1alen antimony# phosphorus atau arseni"! pada silikon murni. &tom-
atom pengotor dopan! ini mempunyai lima elektron 1alensi sehingga se"ara e%ekti%
memiliki muatan sebesar 5,>. $aat sebuah atom penta1alen menempati posisi atom
silikon dalam kisi kristal# hanya empat elektron 1alensi yang dapat membentuk ikatan
ko1alen lengkap# dan tersisa sebuah elektron yang tidak berpasangan lihat gambar
3!. Dengan adanya energi thermal yang ke"il saja# sisa elektron ini akan menjadi
ele"tron bebas dan siap menjadi pemba0a muatan dalam proses hantaran listrik.
Material yang dihasilkan dari proses pengotoran ini disebut semikonduktor tipe-n
karena menghasilkan pemba0a muatan negati% dari kristal yang netral. Karena atom
pengotor memberikan elektron# maka atom pengotor ini disebut sebagai atom donor.
$e"ara skematik semikonduktor tipe-n digambarkan seperti terlihat pada gambar +.3.
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
9/31
a!
b!
Ga25ar 3 (a) $truktur kristal silikon dengan sebuah atom pengotor 1alensi lima menggantikan posisi
salah satu atom silikon dan 5) $truktur pita energi semikonduktor tipe-n# perhatikan letak tingkat
energi atom donor.
.1.. Se2&k'd#kr &6e76
Dengan "ara yang sama seperti pada semikonduktor tipe-n# semikonduktor
tipe-p dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah ke"i% atom pengotor tri1alen
aluminium# boron# galium atau indium! pada semikonduktor murni# misalnya silikon
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
10/31
murni. &tom-atom pengotor dopan! ini mempunyai tiga elektron 1alensi sehingga
se"ara e%ekti% hanya dapat membentuk tiga ikatan ko1alen. $aat sebuah atom tri1alen
menempati posisi atom silikon dalam kisi kristal# terbentuk tiga ikatan ko1alen
lengkap# dan tersisa sebuah muatan positi% dari atom silikon yang tidak berpasangan
lihat gambar ! yang disebut lubang hole!. Material yang dihasilkan dari proses
pengotoran ini disebut semikonduktor tipe- p karena menghasilkan pemba0a muatan
negati% pada kristal yang netral. Karena atom pengotor menerima elektron# maka
atom pengotor ini disebut sebagai atom aseptor acceptor !. $e"ara skematik
semikonduktor tipe- p digambarkan seperti terlihat pada gambar .
a!
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
11/31
b!
Ga25ar 4 (a) $truktur kristal silikon memperlihatkan adanya sebuah ikatan ko1alen
yang terputus dan 5) Diagram pita energi menunjukkan tereksitasinya elektron ke pita konduksi dan
meninggalkan lubang di pita 1alensi
.13 Ge'eras& da' Rek25&'as&
Proses generasi timbulnya pasangan elektron-lubang per detik per meter
kubik! tergantung pada jenis bahan dan temperatur. Energi yang diperlukan untuk
proses generasi dinyatakan dalam elektron 1olt atau e9. Energi dalam bentuk
temperatur T dinyatakan dengan kT # dimana k adalah konstanta olt?mann. &nalisa
se"ara statistik menunjukkan bah0a probabilitas sebuah elektron 1alensi menjadi
elektron bebas adalah sebanding dengan e eV G kT − @ . ;ika energi gap eV G berharga ke"il
dan temperatur T tinggi maka laju generasi termal akan tinggi.
Pada semikonduktor# elektron atau lubang yang bergerak "enderung
mengadakan rekombinasi dan menghilang. Aaju rekombinasi R!# dalam pasangan
elektron-lubang per detik per meter kubik# tergantung pada jumlah muatan yang ada.
;ika hanya ada sedikit elektron dan lubang maka R akan berharga rendahB sebaliknya
R akan berharga tinggi jika tersedia elektron dan lubang dalam jumlah yang banyak.
$ebagai "ontoh misalnya pada semikonduktor tipe-n# di dalamnya hanya tersedia
sedikit lubang tapi terdapat jumlah elektron yang sangat besar sehingga R akan
berharga sangat tinggi
.. Sakar Daya Se2&k'd#kr
..1 D&da
Dioda merupakan komponen elektronika daya yang memiliki dua terminal#
yaitu: anoda &! dan katoda K!. ;ika sebuah dioda di%ungsikan sebagai sakelar
elektronis dalam suatu rangkaian tertutup# maka dioda akan konduksi ON ! jika
potensial pada anoda lebih positi% daripada potensial pada katoda. Kondisi ini
biasanya disebut dalam keadaan bias maju forward bias!. $ebaliknya# dioda akan
memblok OFF ! jika potensial pada anoda lebih negati% daripada potensial pada
katoda. Kondisi ini disebut dalam keadaan bias mundur reversed bias!.
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
12/31
Misalkan kita memiliki sepotong silikon tipe-p dan sepotong silikon tipe-n
dan se"ara sempurna terhubung membentuk sambungan p-n seperti diperlihatkan
pada gambar ,. $esaat setelah terjadi penyambungan# pada daerah sambungan
semikonduktor terjadi perubahan. Pada daerah tipe-n gambar ,# sebelah kanan!
memiliki sejumlah elektron yang akan dengan mudah terlepas dari atom induknya.
Pada bagian kiri tipe p!# atom aseptor menarik elektron atau menghasilkan lubang!.
Kedua pemba0a muatan mayoritas tersebut memiliki "ukup energi untuk men"apai
material pada sisi lain sambungan. Pada hal ini terjadi di%usi elektron dari tipe-n ke
tipe- p dan di%usi lubang dari tipe- p ke tipe-n.
Proses di%usi ini tidak berlangsung selamanya karena elektron yang sudah
berada di tempatnya akan menolak elektron yang datang kemudian. Proses di%usi berakhir saat tidak ada lagi elektron yang memiliki "ukup energi untuk mengalir.
Ga25ar $ambungan semikonduktor tipe- p dan tipe-n
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
13/31
Ga25ar * Mekanisme aliran muatan pada daerah sambungan
Kita harus memperhitungkan proses selanjutnya dimana elektron dapat
menyeberang sambungan. Daerah yang sangat tipis dekat sambungan disebut daerah
deplesi depletion region! atau daerah transisi. Daerah ini dapat membangkitkan
pemba0a muatan minoritas saat terdapat "ukup energi termal untuk membangkitkan
pasangan lubang-elektron. $alah satu dari pemba0a muatan minoritas ini# misalnyaelektron pada tipe-p# akan mengalami pengaruh dari proses penolakan elektron di%usi
dari tipe-n. Dengan kata lain elektron minoritas ini akan ikut tertarik ke
semikonduktor tipe-n. 6erakan pemba0a muatan akibat pembangkitan termal ini
lebih dikenal sebagai “drift”. $ituasi akan stabil saat arus di%usi sama dengan arus
dri%t.
Pada daerah sambungan@daerah diplesi yang sangat tipis terjadi pengosongan
pemba0a muatan mayoritas akibat terjadinya di%usi ke sisi yang lain. Cilangnya
pemba0a muatan mayoritas di daerah ini meninggalkan lapisan muatan positi% di
daerah tipe-n dan lapisan muatan negati% di daerah tipe-p.
..11 /a'ar 2a# (Forward Bias)
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
14/31
esarnya komponen arus di%usi sangat sensiti% terhadap besarnya potensial
penghalang 9o. Pemba0a muatan mayoritas yang memiliki energi lebih besar dari o
e9o dapat mele0ati potensial penghalang. ;ika keseimbangan potensial terganggu
oleh berkurangnya ketinggian potensial penghalang menjadi 9o-9# probabilitas
pemba0a muatan mayoritas mempunyai "ukup energi untuk mele0ati sambungan
akan meningkat dengan drastis. $ebagai akibat turunnya potensial penghalang# terjadi
aliran arus lubang dari material tipe-p ke tipe-n# demikian sebaliknya untuk elektron.
Dengan kata lain menurunnya potensial penghalang memberi kesempatan pada
pemba0a muatan untuk mengalir dari daerah mayoritas ke daerah minoritas. ;ika
potensial penghalang diturunkan dengan pemasangan panjar maju eksternal 9 seperti
diperlihatkan pada gambar '# arus f akan mengalir.
Ga25ar 8 Dioda p-n berpanjar maju forward bias!: a) angkaian dasar dan
(5) Potensial penghalang mengalami penurunan.
..1. /a'ar 2#'d#r ( Reverse Bias)
;ika potensial penghalang dinaikkan menjadi 9o59 dengan memasang panjar
mundur sebesar 9 lihat gambar 8!# maka probabilitas pemba0a muatan mayoritas
memiliki "ukup energi untuk mele0ati potensial penghalang akan turun se"ara
drastis. ;umlah pemba0a muatan mayoritas yang mele0ati sambungan praktis turun
ke nol dengan memasang panjar mundur sebesar sekitar sepersepuluh 1olt.
Pada kondisi panjar mundur# terjadi aliran arus mundur r ! yang sangat ke"il
dari pemba0a muatan minoritas. Pemba0a muatan minoritas hasil generasi termal di
dekat sambungan akan mengalami
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
15/31
men"apai harga jenuh - o pada harga panjar mundur yang rendah harga arus mundur
dalam keadaan normal "ukup rendah dan diukur dalam µ& untuk germanium! dan
n& untuk silikon!. $e"ara ideal# arus mundur seharusnya berharga nol# sehingga
harga - o yang sangat rendah pada silikon merupakan %a"tor keunggulan silikon
dibandingkan germanium. esarnya o berbanding lurus dengan laju generasi termal )i
g = rn dimana harganya berubah se"ara eksponensial terhadap perubahan temperatur.
Ga25ar 9 Diode p-n berpanjar mundur r everse bias! a! angkaian dasar dan b! Potensial
penghalang meninggi.
..13 T&6e /er D&da
$e"ara ideal sebuah dioda seharusnya tidak mempunyai 0aktu pemulihan
baik. (leh karenanya pembuatan dioda sema"am itu sangat mahal. Pada kebanyakan
aplikasi# pengaruh dari 0aktu pemulihan balik tidak terlau penting# sehingga dioda
kurang dapat digunakan. Tergantung pada karakteristik pemulihan dan teknik
pembuatan# dioda daya dapat diklasi%ikasikan dalam tiga kategori.
a! Dioda standar atau dioda umum "general p#rpose$
b! Dioda pemulihan-"epat Fast-recovery dioda$c! Dioda $"hottky
a. Dioda $tandar
Dioda penyearah standar mempunyai 0aktu pemulihan balik yang relati%
tinggi# biasanya sekitar ), detik# dan digunakan pada aplikasi ke"epatan rendah#
yang 0aktu pemulihannya tidak kritis. Dioda ini men"akup tingkatan arus kurang dari
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
16/31
+ & hingga beberapa ribu ampere# dengan tingkat tegangan antara ,* 9 hingga sekitar
, k9. Dioda ini se"ara umum dibuat se"ara di%usi. &kan tetapi pemakaian pada
penyearah yang digunakan untuk suplai pengelasan paling e%ekti% pembiayaannya#
kasar# dan mempunyai tingkat kemampuan hingga 3** & dan +*** 9. Dioda ini
se"ara umum dibuat se"ara di%usi. &kan tetapi pemakaian pada penyearah yang
digunakan untuk suplai pengelasan paling e%ekti% pembiayaannya# kasar# dan
mempunyai tingkat kemampuan hingga 3** & dan +*** 9.
b. Dioda Pemulihan 2epat
Dioda pemulihan "epat mempunyai 0aktu pemulihan paling rendah umumnya
kurang dari , detik. Digunakan untuk rangkaian kon1erter D2-D2 dan D2-&2#
yang memerlukan ke"epatan pemulihan yang tinggi. Dioda ini men"akup tingkat arus
mulai kurang dari + & hingga ratusan ampere# dengan tingkat tegangan mulai ,* 9
hingga 3 k9. ntuk tingkat tegangan diatas ** 9# dioda ini dibuat melalui di%usi dan
0aktu pemulihan diatur oleh di%usi platina atau emas. ntuk tingkat tegangan
diba0ah ** 9# dioda epitaksi lebih "epat dibanding dioda di%usi. Dioda pemulihan
"epat mempunyai lebar basis yang lipis# yang menghasilkan 0aktu pemulihan ulang
kurang dari ,* Fdetik.
". Dioda $"hottkyMasalah penyimpanan muatan pada pn-juntion dapat dihilangkan atau
diminimalkan! dalam dioda $"hottky. Dioda $"hottky mempunyai drop tegangan
relati% rendah dan arus bo"ornya lebih tinggi dari pada dioda biasa serta tegangan
konduksi yang relati% rendah. &kan tetapi tegangan yang diijinkan se"ara umum
terbatas hingga +** 9 dan kapasitas arusnya antara + & hingga 3** &. (leh
karenanya dioda $"hottky ideal digunakan pada "hopper-D2 suplai tegangan rendah
dan arus rendah sehingga dapat menaikkan e%isiensi.
... Tra's&sr
Transistor memiliki tiga terminal : basis# emitor# dan kolektor. Pada rangkaian
elektronika daya# transistor umumnya dioperasikan sebagai sakelar dengan
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
17/31
kon%igurasi emitor-bersama. Transistor bekerja atas dasar prinsip kendali-arus
c#rrent driven!. Transistor dengan jenis NPN akan ON jika pada terminal kolektor-
emitor diberi panjar bias! dan pada basis memiliki potensial lebih positi% daripada
emitor dan memiliki arus basis yang mampu mengendalikan transistor pada daerah
jenuh. $ebaliknya# transistor akan OFF jika arus basis dikurangi hingga pada kolektor
tidak dapat mengalirkan arus listrik.
Pada bagian ini kita akan pertama-tama membahas transistor bipolar atau ;T
bipolar %#nction transistor !. erikutnya akan kita bahas transistor #nipolar seperti
misalnya GET field-effect transistor !. Dibandingkan dengan GET# ;T dapat
memberikan penguatan yang jauh lebih besar dan tanggapan %rekuensi yang lebih
baik. Pada ;T baik pemba0a muatan mayoritas maupun pemba0a muatan minoritasmempunyai peranan yang sama pentingnya.
Ga25ar ! Diagram ;T : a! ;enis n-p-n dan b! ;enis p-n-p
Terdapat dua jenis kontruksi dasar ;T# yaitu jenis n-p-n dan jenis p-n-p.
ntuk jenis n-p-n# ;T terbuat dari lapisan tipis semikonduktor tipe- p dengan tingkat
doping yang relati% rendah# yang diapit oleh dua lapisan semikonduktor tipe-n.
Karena alasan sejarah pembuatannya# bagian di tengah disebut
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
18/31
e&itter ! dan yang lainya sebagai
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
19/31
tersapu ke kolektor dimana mereka melakukan rekombinasi dengan lubang yang
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
20/31
a!
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
21/31
b!
"!
Ga25ar 11 Karakteristik Transistor a! simbol# b! karakteristik i-1# "! karakteristik ideal
...3 Tra's&sr Se5a"a& Sakar
Transistor dapat di%ungsikan sebagai saklar elektronik# yaitu dengan mengatur
arus basis 7 dapat menghasilkan arus kolektor 72 yang dapat menghidupkan lampu
P+ dan mematikan lampu. Dengan tegangan suplai I +)9 dan pada tegangan
basis +# akan mengalir arus basis 7 yang membuat transistor c#t-in dan
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
22/31
menghantarkan arus kolektor 72# sehingga lampu P+ menyala. ;ika tegangan basis +
dimatikan dan arus basis 7 I *# dengan sendirinya transistor kembali mati dan lampu
P+ akan mati. Dengan pengaturan arus basis 7# transistor dapat di%ungsikan sebagai
saklar elektronik dalam posisi ON atau OFF . Ketika transistor sebagai saklar kita
akan lihat tegangan kolektor terhadap emitor 2E. &da dua kondisi# yaitu ketika
transistor kondisi ON # dan transistor kondisi OFF . $aat transistor kondisi ON
tegangan 2E saturasi. &rus basis 7 dan arus kolektor maksimum dan tahanan
kolektor emitor 2E mendekati nol# terjadi antara * sampai ,* Fdetik. Ketika
transistor kondisi OFF # tegangan 2E mendekati tegangan dan arus basis 7 dan
arus kolektor 72 mendekati nol# pada saat tersebut tahanan 2E tak terhingga# lihat
6ambar +.
Ga25ar 1. Karakteristik output transistor
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
23/31
Ga25ar 13 Karakteristik o#tp#t transistor
Ga25ar 14 Karakteristik o#tp#t transistor
..3 T$yr&sr
7stilah Thyristor berasal dari tabung Thyratron-Transistor# dimana dengan
perkembangan teknologi semikonduktor# maka tabung-tabung elektron yang
bentuknya relati% besar dapat digantikan oleh tabung-tabung transistor yang
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
24/31
berukuran jauh lebih ke"il tanpa mengurangi kemampuan operasionalnya. Yang
termasuk dalam keluarga thyristor adalan *ilicon )ontrolled Rectifier $2!# Dia"#
Tria" yang semuanya didasari dari Dioda Aapis Empat Fo#r +ayers ,iode!. ahan
dasar thyristor ini adalah dari silicon dengan pertimbangan jauh lebih tahan panas
dibandingkan dengan bahan germanium. Thyristor ini banyak digunakan sebagai alat
pengendali tegangan atau daya yang tinggi dengan kemampuan yang tinggi.
..31 S:R ( Silicon Controlled Rectifier )
$2 *ilicon )ontrolled Rectifier ! yaitu penyearah yang didesain dari
material silikon dengan terminal ketiga untuk tujuan-tujuan pengendalian. Pada tahun
terakhir $2 mampu mengendalikan po0er s@d +* MJ dengan rating arus s@d )***
& se"ara tunggal pada tegangan +8** 9 dengan %rek0ensi s@d ,* kC?. ntuk
mengatur arus yang "ukup besar yang melalui &noda-Katoda# hanya diperlukan arus
yang ke"il dari Gate. $elama arus &noda-Katoda tetap mengalir# arus Gate dapat
dihilangkan setelah satu kali melakukan penyulutan. ila $2 digunakan pada arus
&2# maka hanya akan mengalir arus kesatu arah saja# seperti halnya pada dioda. Pada
pengaturan daya &2 dengan $2 dikenal istilah sudut tunda penyulutan firing delay
angle! yaitu periode yang hilang sebelum $2 tersulut. angkaian penyulut pada
Gate dapat berupa maupun 2. Dengan rangkaian 2 akan dapat diatur firing
delay angle dalam jangkah yang lebar.
Ga25ar 1 $2
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
25/31
Ga25ar 1* Konstruksi dasar dan simbolnya
Ga25ar 18 angkaian Kaskade Transistor
$2 mempunyai tiga buah elektroda# yaitu &noda# Katoda dan Gate dimana
anoda berpolaritas positi% dan katoda berpolaritas negati% sebagai layaknya sebuah
dioda penyearah rectifier !. Kaki Gate juga berpolaritas positi%. 6ambar diatas ini
memperlihatkan pengembangan konstruksi dan diekui1alenkan dengan rangkaian
kaskade transistor.
..4 MOS,ET
M($GET merupakan piranti semikonduktor daya yang memiliki tiga
terminal : gate gerbang!# sumber "so#rce$# dan pengalir "drain$! M($GET bekerja
atas dasar prinsip kendali-tegangan "voltage-driven$. 6ambar +8 merupakan simbol#
karakteristik i-1# dan karakteristik ideal dari M($GET. angkaian pengaturan ON dan
OFF dengan piranti M($GET lebih mudah dibandingkan piranti transistor. ;ika pada
terminal gerbang-sumber di"atu tegangan yang "ukup besar maka piranti akan ON #
sehingga menghasilkan tegangan yang ke"il antara terminal pengalir-sumber. Dalam
kondisi ON . perubahan tegangan pada terminal pengalir-sumber berbanding lurus
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
26/31
dengan arus pada terminal pengalirnya. ;adi# terminal pengalir-sumber memiliki
resistansi sangat ke"il pada saat kondisi ON . M($GET daya umumnya digunakan
sebagai kon1erter dengan kapasitas tegangan dan arus men"apai +*** 9# ,*
dengan %rekuensi pensakelaran di atas +** kC?. ;ika M($GET dalam kondisi ideal#
ketika M($GET dalam kondisi (N memiliki karakteristik tegangan pada terminal
pengalir dan sumber 9D$! sama dengan nol dan arus yang mengalir sama dengan
arus bebannya. $ebaliknya# ketika M($GET dalam kondisi (GG memiliki
karakteristik tegangan pada M($GET sama dengan tegangan sumbernya 9DD! dan
arus yang mengalir sama dengan nol. Dalam kondisi M($GET (N dan (GG ini dapat
dinyatakan tidak terjadi kerugian daya pada M($GET sebagai sakelar.
a!
b!
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
27/31
"!
Ga25ar 19 Karakteristik M($GETa! simbol# b! karakteristik i-1# "! karakteristik ideal
.. IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor )
76T komponen elektronika yang banyak dipakai dalam elektronika daya#aplikasinya sangat luas dipakai untuk mengatur putaran motor D2 atau motor &2
daya besar# dipakai sebagai in1erter yang mengubah tegangan D2 menjadi &2#
dipakai komponen utama Variable Voltage Variable Fre#ency 999G! pada KA
modern# dipakai dalam kontrol pembangkit tenaga angin dan tenaga panas matahari.
Di masa depan 76T akan menjadi andalan dalam industri elektronika maupun dalam
listrik industri.
Ga25ar 1! $truktur %isik dan kemasan 76T
76T memiliki kesamaan dengan transistor bipolar# perbedaannya pada
transistor bipolar arus basis 7 yang diatur sedangkan pada 76T yang diatur adalah
tegangan gate ke emitor 6E. Dari gambar )* karakteristik 76T# pada tegangan
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
28/31
2E I )* 9 dan tegangan gate diatur dari minimum 8 9# H 9 dan maksimal + 9#
arus kolektor 72 dari ) & sampai ) &.
Ga25ar .0 Karakteristik o#tp#t 76T
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
29/31
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
30/31
DA,TAR /USTAKA
http:@@sta%%.uny.a".id@sites@de%ault@%iles@MateriL)*ElektronikaL)*Daya
L)*KomponenL)*ElektronikaL)*DayaL)*)!.pd%
http:@@listrikd3.itn.a".id@asset@do0nload@)*+3-*8-)3-++-+8-+(L)*D&Y&.pd%
http:@@id.s"ribd."om@do"@)+,H'''*@)*+3-*8-)3-+)-3)-H-a-dayas"ribd
http:@@elektronika-dasar.0eb.id@/Iteorisemikonduktor-sebagai-saklar
http:@@teknikelektronika."om@pengertian-saklar-listrik-"ara-kerjanya@
http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Materi%20Elektronika%20Daya%20(Komponen%20Elektronika%20Daya%202).pdfhttp://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Materi%20Elektronika%20Daya%20(Komponen%20Elektronika%20Daya%202).pdfhttp://listrikd3.itn.ac.id/asset/download/2013-08-23-11-18-16_O%20DAYA.pdfhttp://id.scribd.com/doc/214597770/2013-08-23-12-32-49-a-daya#scribdhttp://elektronika-dasar.web.id/?=teorisemikonduktor-sebagai-saklarhttp://teknikelektronika.com/pengertian-saklar-listrik-cara-kerjanya/http://listrikd3.itn.ac.id/asset/download/2013-08-23-11-18-16_O%20DAYA.pdfhttp://id.scribd.com/doc/214597770/2013-08-23-12-32-49-a-daya#scribdhttp://elektronika-dasar.web.id/?=teorisemikonduktor-sebagai-saklarhttp://teknikelektronika.com/pengertian-saklar-listrik-cara-kerjanya/http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Materi%20Elektronika%20Daya%20(Komponen%20Elektronika%20Daya%202).pdfhttp://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Materi%20Elektronika%20Daya%20(Komponen%20Elektronika%20Daya%202).pdf
-
8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar
31/31