LAPORAN

PRAKTIKUM ELEKTRONIKA

“ Pengukuran Komponen Elektronika “

Oleh :

Risma Sihombing

05091002007

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

INDERALAYA

2010

Tujuan Praktikum

Adapun tujuan dari mengetahui komponen-komponen elektronika

adalah agar kita dapat membedakan jenis-jenis, bentuk dan kegunaan dari

setiap komponen-komponen elektronika.

Alat dan Bahan

a. Resistor

b. Kapasitor

c. Transistor

d. LED

e. Dioda

RESISTOR

1. Pengertian

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk

membatasi atau membatasi arus listrik yang melewatinya dalam suatu rangkaian.

Sesuai dengan nama dan kegunaannya maka resistor mempunyai sifat

resistif (menghambat) yang umumnya terbuat dari bahan karbon. Dari hukum

Ohm dijelaskan bahwa resistansi akan berbanding terbalik dengan jumlah arus

yang melaluinya. Maka untuk menyatakan besarnya resistansi dari sebuah resistor

dinyatakan dalam satuan Ohm. Untuk menggambarkannya dalam suatu rangkaian

dilambangkan dengan huruf R, karena huruf ini merupakan standar internasional

yang sudah disepakati bersama untuk melambangkan sebuah komponen resistor

dalam sebuah rangkaian.

2. Fungsi dan kegunaan resistor dalam rangkaian

a. Sebagai pembagi arus

b. Sebagai pembagi tegangan

c. Sebagai penurun tegangan

d. Sebagai penghambat arus listrik, dan lain-lain.

Untuk menyatakan resistansi sebaiknya disertakan batas kemampuan dayanya.

Berbagai macam resistor di buat dari bahan yang berbeda dengan sifat-sifat yang

berbeda. Spesifikasi lain yang perlu diperhatikan dalam memilih resitor pada

suatu rancangan selain besar resistansi adalah besar watt-nya. Karena resistor

bekerja dengan dialiri arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas

sebesar W=I2R watt. Semakin besar ukuran fisik suatu resistor bisa menunjukkan

semakin besar kemampuan disipasi daya resistor tersebut. Umumnya di pasar

tersedia ukuran 1/8, 1/4, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt. Resistor yang memiliki disipasi

daya 5, 10 dan 20 watt umumnya berbentuk kubik memanjang persegi empat

berwarna putih, namun ada juga yang berbentuk silinder. Tetapi biasanya untuk

resistor ukuran jumbo ini nilai resistansi dicetak langsung dibadannya, misalnya

100*5W. Resistor dalam teori dan prakteknya di tulis dengan perlambangan huruf

R. Dilihat dari ukuran fisik sebuah resistor yang satu dengan yang lainnya tidak

berarti sama besar nilai hambatannya. Nilai hambatan resistor di sebut resistansi.

Macam-Macam Resistor Sesuai Dengan Bahan Dan Konstruksinya.

Berdasarkan jenis dan bahan yang digunakan untuk membuat resistor

dibedakan menjadi resistor kawat, resistor arang dan resistor oksida logam.

Sedangkan resistor arang dan resistor oksida logam berdasarkan susunan yang

dikenal resistor komposisi dan resistor film. Namun demikian dalam perdagangan

resistor-resistor tersebut dibedakan menjadi resistor tetap (fixed resistor) dan

resistor variabel. Pengunaan untuk daya rendah yang paling utama adalah jenis

tahanan tetap yaitu tahanan campuran karbon yang dicetak. Ukuran relatif semua

tahanan tetap dan tidak tetap berubah terhadap rating daya (jumlah watt),

penambahan ukuran untuk meningkatkan rating daya agar dapat mempertahankan

arus dan rugi lesapan daya yang lebih besar.

Tahanan yang berubah-ubah, seperti yang tercantum dari namanya,

memiliki sebuah terminal tahanan yang dapat diubah harganya dengan memutar

dial, knob, ulir atau apa saja yang sesuai untuk suatu aplikasi. Mereka bisa

memiliki dua atau tiga terminal, akan tetapi kebanyakan memiliki tiga terminal.

Jika dua atau tiga terminal digunakan untuk mengendalikan besar tegangan, maka

biasanya di sebut potensiometer. Meskipun sebenarnya piranti tiga terminal

tersebut dapat digunakan sebagai rheostat atau potensiometer (tergantung pada

bagaimana dihubungkan), ia biasa disebut potensiometer bila daftar dalam

majalah perdagangan atau diminta untuk aplikasi khusus.

Kebanyakan potensiometer memiliki tiga terminal. Dial, knob, dan ulir

pada tengah kemasannya mengendalikan gerak sebuah kontak yang dapat

bergerak sepanjang elemen hambatan yang dihubungkan antara dua terminal luar.

Tahanan antara terminal luar selalu tetap pada harga penuh yang terdapat pada

potensiometer, tidak terpengaruhi pada posisi lengan geser. Dengan kata lain

tahanan antar terminal luar untuk potensiometer 1M? akan selalu 1M?, tidak ada

masalah bagaimana kita putar elemen kendali. Tahanan antara lengan geser dan

salah satu terminal luar dapat diubah-ubah dari harga minimum yaitu nol ohm

sampai harga maksimum yang sama dengan harga penuh potensiometer tersebut.

Jumlah tahanan antara lengan geser dan masing-masing terminal luar harus sama

dengan besar tahanan penuh potensiometer. Apabila tahanan antara lengan geser

dan salah satu kontak luar meningkat, maka tahanan antara lengan geser dan salah

satu terminal luar yang lain akan berkurang.

Macam-macam resistor tetap :

a. Metal Film Resistor

b. Metal Oxide Resistor

c. Carbon Film Resistor

d. Ceramic Encased Wirewound

e. Economy Wirewound

f. Zero Ohm Jumper Wire

g. S I P Resistor Network

Macam-macam resistor variabel :

a. Potensiometer

a.1. Linier

a.2. Logaritmis

b. Trimer-Potensiometer

c. Thermister :

.1. NTC ( Negative Temperature Coefisient

c.2. PTC ( Positive Temperature Coefisient )

d. DR

e. Vdr

Karakteristik Berbagai Macam Resistor

Karakteristik berbagai macam resistor dipengaruhi oleh bahan yang

digunakan. Resistansi resistor komposisi tidak stabil disebabkan pengaruh suhu,

jika suhu naik maka resistansi turun. Kurang sesuai apabila digunakan dalam

rangkaian elektronika tegangan tinggi dan arus besar. Resistansi sebuah resistor

komposisi berbeda antara kenyataan dari resistansi nominalnya. Jika perbedaan

nilai sampai 10 % tentu kurang baik pada rangkaian yang memerlukan ketepatan

tinggi. Resistor variabel resistansinya berubah-ubah sesuai dengan perubahan dari

pengaturannya. Resistor variabel dengan pengatur mekanik, pengaturan oleh

cahaya, pengaturan oleh temperature suhu atau pengaturan lainnya. Jika

perubahan nilai, resistansi potensiometer sebanding dengan kedudukan kontak

gesernya maka potensiometer semacam ini disebut potensiometer linier. Tetapi

jika perubahan nilai resistansinya tidak sebanding dengan kedudukan kontak

gesernya disebut potensio logaritmis.

Secara teori sebuah resistor dinyatakan memiliki resistansi murni akan

tetapi pada prakteknya sebuah resistor mempunyai sifat tambahan yaitu sifat

induktif dan kapasitif. Pada dasarnya bernilai rendah resistor cenderung

mempunyai sifat induktif dan resistor bernilai tinggi resistor tersebut mempunyai

sifat tambahan kapasitif. Suhu memiliki pengaruh yang cukup berarti terhadap

suatu hambatan. Didalam penghantar ada electron bebas yang jumlahnya sangat

besar sekali, dan sembarang energi panas yang dikenakan padanya akan memiliki

dampak yang sedikit pada jumlah total pembawa bebas. Kenyataannya energi

panas hanya akan meningkatkan intensitas gerakan acak dari partikel yang berada

dalam bahan yang membuatnya semakin sulit bagi aliran electron secara umum

pada sembarang satu arah yang ditentukan. Hasilnya adalah untuk penghantar

yang bagus, peningkatan suhu akan menghasilkan peningkatan harga tahanan.

Akibatnya, penghantar memiliki koefisien suhu positif.

Arus -> panas

HR = I2Rt [joule]

Q=mc(Ta-T)

Q=0.24 I2

R t [kalori]

Kode Warna Dan Huruf Pada Resistor

Tidak semua nilai resistansi sebuah resistor dicantumkan dengan lambang

bilangan melainkan dengan cincin kode warna. Banyaknya cincin kode warna

pada setiap resistor berjumlah 4 dan ada juga yang berjumlah 5. Resistansi yang

mempunyai 5 cincin terdiri dari cincin 1 , 2 dan 3 adalah cincin digit, cincin 4

sebagai pengali serta cincin 5 adalah toleransi. Resistansi yang mempunyai 4

cincin terdiri dari cincin 1 , 2 adalah sebagai digit, cincin 3 adalah cincin pengali

dan cincin 4 sebagai toleransi.

Kode Huruf

1) Huruf I menyatakan nilai resistor dan tanda koma desimal.

2) Jika huruf I adalah : R artinya x 1(kali satu) ohm

3) K artinya x 103 (kali 1000) ohm

4) M artinya x 106 (kali 1000000) ohm

5) 2) Huruf II menyatakan toleransi

6) Jika huruf II adalah : J artinya toleransi ± 5 %

7) K artinya toleransi ± 10 %

8) M artinya toleransi ± 20 %

Resistor Tetap

Resistor tetap adalah resistor yang memiliki nilai hambatan yang tetap.

Resisto batas kemampuan daya misalnya : 1/6 w. 1/8 w. ¼ w, ½ w, 1 w, 5 w, dsb

yang berarti res dapat dioperasikan dengan daya maksimal sesuai dengan

kemampuan dayanya.

Resistor Tidak Tetap (variabel)

Resistor tidak tetap adalah resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-

ubah atau tidak tetap. Jenisnya yaitu hambatan geser, Trimpot dan Potensiometer.

a. Trimpot

Resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah dengan cara memutar

porosnya dengan menggunakan obeng. Untuk mengetahui nilai hambatan dari

suatu trimpot dapatdilihat dari angka yang tercantum pada badan trimpot tersebut.

Simbol trimpot :

b. Potensiometer

Resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah dengan memutar poros yang

telah tersedia. Potensiometer pada dasarnya sama dengan trimpot secara

fungsional.

Rangkaian Resistor Seri atau Deret

Yang dimaksud dengan rangkaian seri atau deret ialah apabila beberapa

resistor dihubungkan secara berturut-turut, yaitu ujung-akhir dari resistor pertama

disambung dengan ujung-awal dari resistor kedua dan seterusnya. Jika ujung-awal

resistor pertama dan ujung-akhir resistor pertama dan ujung-akhir resistor terakhir

diberikan tegangan maka arus akan mengalir berturut-turut melalui semua resistor

yang besarnya sama.

Jika beberapa resistor, dihubungkan seri atau deret, kuat arus dalam semua

resistor itu besarnya sama, berdasarkan hokum ohm: Jika beberapa resistor

dihubungkan seri, maka tegangan jumlah sama dengan jumlah tegangan-tegangan

bagian.

KAPASITOR

KAPASITOR (KONDENSATOR)

Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan

dengan huruf “C” adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik

di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal

dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867).

Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm2 yang artinya luas

permukaan kepingan tersebut.

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan

oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya

udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi

tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu

kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif

terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir

menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke

ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif.

Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung

kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya

muatan-muatan positif dan negatif di awan.

Kapasitansi

Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk

dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1

coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat

bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan

tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan

rumus dapat ditulis :

Q = C V

Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

C = nilai kapasitansi dalam F (farad)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan

mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal

dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumus dapat di tulis

sebagai berikut :

C = (8.85 x 10-12) (k A/t)

Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang

disederhanakan.

Untuk rangkaian elektronik praktis, satuan farad adalah sangat besar

sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasaran memiliki satuan : µF, nF dan pF.

1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad)

1 µF = 1.000.000 pF (piko Farad)

1 µF = 1.000 nF (nano Farad)

1 nF = 1.000 pF (piko Farad)

1 pF = 1.000 µµF (mikro-mikro Farad)

1 µF = 10-6 F

1 nF = 10-9 F

1 pF = 10-12 F

Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran

sebuah kapasitor. Misalnya 0.047µF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh

lain 0.1nF sama dengan 100pF.

Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif

dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung.

Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih

rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan

berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau

kancing baju yang sering disebut kapasitor (capacitor).

Wujud dan Macam Kondensator

Berdasarkan kegunaannya kondensator di bagi menjadi :

1. Kondensator tetap (nilai kapasitasnya tetap tidak dapat diubah)

2. Kondensator elektrolit (Electrolit Condenser = Elco)

3. Kondensator variabel (nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah)

Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis

dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan

polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis kapasitansinya

sebesar 100µF25v yang artinya kapasitor/ kondensator tersebut memiliki nilai

kapasitansi 100 µF dengan tegangan kerja maksimal yang diperbolehkan sebesar

25 volt.

Kapasitor yang ukuran fisiknya kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua)

atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka, satuannya adalah pF (pico

farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka

kapasitansi kapasitor tersebut adalah 47 pF. Jika ada 3 digit, angka pertama dan

kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan angka ke-3 adalah faktor pengali.

Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya, berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3

= 1.000, 4 = 10.000, 5 = 100.000 dan seterusnya.

Contoh :

Untuk kapasitor polyester nilai kapasitansinya bisa diketahui berdasarkan

warna seperti pada resistor.

Contoh :

Seperti komponen lainnya, besar kapasitansi nominal ada toleransinya.

Pada tabel 2.3 diperlihatkan nilai toleransi dengan kode-kode angka atau huruf

tertentu. Dengan tabel tersebut pemakai dapat dengan mudah mengetahui toleransi

kapasitor yang biasanya tertera menyertai nilai nominal kapasitor. Misalnya jika

tertulis 104 X7R, maka kapasitansinya adalah 100nF dengan toleransi +/-15%.

Sekaligus diketahui juga bahwa suhu kerja yang direkomendasikan adalah antara -

55Co sampai +125Co .

Dari penjelasan di atas bisa diketahui bahwa karakteristik kapasitor selain

kapasitansi juga tak kalah pentingnya yaitu tegangan kerja dan temperatur kerja.

Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang diijinkan sehingga kapasitor

masih dapat bekerja dengan baik. Misalnya kapasitor 10uF25V, maka tegangan

yang bisa diberikan tidak boleh melebihi 25 volt dc. Umumnya kapasitor-

kapasitor polar bekerja pada tegangan DC dan kapasitor non-polar bekerja pada

tegangan AC. Sedangkan temperatur kerja yaitu batasan temperatur dimana

kapasitor masih bisa bekerja dengan optimal. Misalnya jika pada kapasitor tertulis

X7R, maka kapasitor tersebut mempunyai suhu kerja yang direkomendasikan

antara -55Co sampai +125Co. Biasanya spesifikasi karakteristik ini disajikan oleh

pabrik pembuat di dalam datasheet.

Rangkaian Kapasitor

Rangkaian kapasitor secara seri akan mengakibatkan nilai kapasitansi total

semakin kecil. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara seri.

Pada rangkaian kapasitor yang dirangkai secara seri berlaku rumus :

Rangkaian kapasitor secara paralel akan mengakibatkan nilai kapasitansi

pengganti semakin besar. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara

paralel.

Pada rangkaian kapasitor paralel berlaku rumus :

Fungsi Kapasitor

Fungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian :

1. Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain

(pada PS = Power Supply)

2. Sebagai filter dalam rangkaian PS

3. Sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian antenna

4. Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon

5. Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar

Tipe Kapasitor

Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya.

Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic,

electrolytic dan electrochemical.

Kapasitor Electrostatic

Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan

bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan

yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil.

Tersedia dari besaran pF sampai beberapa µF, yang biasanya untuk aplikasi

rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan

dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene

terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene,

polycarbonate, metalized paper dan lainnya.

Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk

kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini

adalah non-polar.

Kapasitor Electrolytic

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang

bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang

termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan – di badannya.

Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses

pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub positif anoda

dan kutub negatif katoda.

Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium,

magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat

dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan

oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan

emas. Elektroda metal yang dicelup ke dalam larutan elektrolit (sodium borate)

lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan electrolit diberi tegangan negatif

(katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan mengoksidasi permukaan

plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan

Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya.

Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida

dan electrolyte (katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida

sebagai dielektrik. Dari rumus (2) diketahui besar kapasitansi berbanding terbalik

dengan tebal dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan

demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya cukup besar.

Karena alasan ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak

digunakan adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah

adalah aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat

Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh

kapasitor yang kapasitansinya besar. Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF dan

lain-lain, yang sering juga disebut kapasitor elco.

Bahan electrolyte pada kapasitor tantalum ada yang cair tetapi ada juga

yang padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan electrolit

yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu manganese-

dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang

besar namun menjadi lebih ramping dan mungil. Selain itu karena seluruhnya

padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini

juga memiliki arus bocor yang sangat kecil Jadi dapat dipahami mengapa

kapasitor Tantalum menjadi relatif mahal.

Kapasitor Electrochemical

Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk

kapasitor jenis ini adalah battery dan accu. Pada kenyataannya battery dan accu

adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan

arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih

dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan

ringan, misalnya untuk aplikasi mobil elektrik dan telepon selular.

Peranan Kapasitor dalam Penggunaan Energi Listrik 

Kehidupan modern salah satu cirinya adalah pemakaian energi listrik yang

besar. Besarnya energi atau beban listrik yang dipakai ditentukan oleh reaktansi

(R), induktansi (L) dan capasitansi (C). Besarnya pemakaian energi listrik itu

disebabkan karena banyak dan beraneka ragam peralatan (beban) listrik yang

digunakan. Sedangkan beban listrik yang digunakan umumnya bersifat induktif

dan kapasitif. Di mana beban induktif (positif) membutuhkan daya reaktif seperti

trafo pada rectifier, motor induksi (AC) dan lampu TL, sedang beban kapasitif

(negatif) mengeluarkan daya reaktif. Daya reaktif itu merupakan daya tidak

berguna sehingga tidak dapat dirubah menjadi tenaga akan tetapi diperlukan untuk

proses transmisi energi listrik pada beban. Jadi yang menyebabkan pemborosan

energi listrik adalah banyaknya peralatan yang bersifat induktif. Berarti dalam

menggunakan energi listrik ternyata pelanggan tidak hanya dibebani oleh daya

aktif (kW) saja tetapi juga daya reaktif (kVAR). Penjumlahan kedua daya itu akan

menghasilkan daya nyata yang merupakan daya yang disuplai oleh PLN. Jika nilai

daya itu diperbesar yang biasanya dilakukan oleh pelanggan industri maka rugi-

rugi daya menjadi besar sedang daya aktif (kW) dan tegangan yang sampai ke

konsumen berkurang. Dengan demikian produksi pada industri itu akan menurun

hal ini tentunya tidak boleh terjadi untuk itu suplai daya dari PLN harus ditambah

berarti penambahan biaya. Karena daya itu P = V.I, maka dengan bertambah

besarnya daya berarti terjadi penurunan harga V dan naiknya harga I. Dengan

demikian daya aktif, daya reaktif dan daya nyata merupakan suatu kesatuan yang

kalau digambarkan seperti segi tiga siku-siku pada Gambar 1. 

Dari Gambar 1 tersebut diperoleh bahwa perbandingan daya aktif (kW)

dengan daya nyata (kVA) dapat didefinisikan sebagai faktor daya (pf) atau cos r. 

cos r = pf = P (kW) / S (kVA) ........(1)  P (kW) = S (kVA) . cos r................(2)

Seperti kita ketahui bahwa harga cos r adalah mulai dari 0 s/d 1. Berarti

kondisi terbaik yaitu pada saat harga P (kW) maksimum [ P (kW)=S (kVA) ] atau

harga cos r = 1 dan ini disebut juga dengan cos r yang terbaik. Namun dalam

kenyataannya harga cos r yang ditentukan oleh PLN sebagai pihak yang

mensuplai daya adalah sebesar 0,8. Jadi untuk harga cos r < 0,8 berarti pf

dikatakan jelek. Jika pf pelanggan jelek (rendah) maka kapasitas daya aktif (kW)

yang dapat digunakan pelanggan akan berkurang. Kapasitas itu akan terus

menurun seiring dengan semakin menurunnya pf sistem kelistrikan pelanggan.

Akibat menurunnya pf itu maka akan muncul beberapa persoalan sbb:

a. Membesarnya penggunaan daya listrik kWH karena rugi-rugi.

b. Membesarnya penggunaan daya listrik kVAR.

c. Mutu listrik menjadi rendah karena jatuh tegangan.

Secara teoritis sistem dengan pf yang rendah tentunya akan menyebabkan

arus yang dibutuhkan dari pensuplai menjadi besar. Hal ini akan menyebabkan

rugi-rugi daya (daya reaktif) dan jatuh tegangan menjadi besar. Dengan demikian

denda harus dibayar sebabpemakaian daya reaktif meningkat menjadi besar.

Denda atau biaya kelebihan daya reaktif dikenakan apabila jumlah pemakaian

kVARH yang tercata dalam sebulan lebih tinggi dari 0,62 jumlah kWH pada

bulan yang bersangkutan sehingga pf rata-rata kurang dari 0,85. Sedangkan

perhitungan kelebihan pemakaian kVARH dalam rupiah menggunakan rumus

sbb:

[ B - 0,62 ( A1 + A2 ) ] Hk

Dimana : B = pemakaian k VARH

A1 = pemakaian kWH WPB

A2 = pemakaian kWH LWBP

Hk = harga kelebihan pemakaian kVARH

Untuk memperbesar harga cos r (pf) yang rendah hal yang mudah

dilakukan adalah memperkecil sudut r sehingga menjadi r1 berarti r>r1. Sedang

untuk memperkecil sudut r itu hal yang mungkin dilakukan adalah memperkecil

komponen daya reaktif (kVAR). Berarti komponen daya reaktif yang ada bersifat

induktif harus dikurangi dan pengurangan itu bisa dilakukan dengan menambah

suatu sumber daya reaktif yaitu berupa kapasitor. 

Proses pengurangan itu bisa terjadi karena kedua beban (induktor dan

kapasitor) arahnya berlawanan akibatnya daya reaktif menjadi kecil. Bila daya

reaktif menjadi kecil sementara daya aktif tetap maka harga pf menjadi besar

akibatnya daya nyata (kVA) menjadi kecil sehingga rekening listrik menjadi

berkurang. Sedangkan keuntungan lain dengan mengecilnya daya reaktif adalah : 

Mengurangi rugi-rugi daya pada sistem.

Adanya peningkatan tegangan karena daya meningkat.

Proses Kerja Kapasitor 

Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar pf dipasang paralel

dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan

mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron

maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan

mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat

itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu

kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada

saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai

daya treaktif ke beban. Keran beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif

bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil. 

Rugi-rugi daya sebelum dipasang kapasitor : 

Rugi daya aktif = I2 R Watt .............(5)

Rugi daya reaktif = I2 x VAR.........(6)

Rugi-rugi daya sesudah dipasang kapasitor :

Rugi daya aktif = (I2 - Ic2) R Watt ...(7)

Rugi daya reaktif = (I2 - Ic2) x VAR (8)

Pemasangan Kapasitor 

Kapasitor yang akan digunakan untuk memperkecil atau memperbaiki pf

penempatannya ada dua cara : 

1. Terpusat kapasitor ditempatkan pada:

a. Sisi primer dan sekunder transformator

b. Pada bus pusat pengontrol

2. Cara terbatas kapasitor ditempatkan

a. Feeder kecil

b. Pada rangkaian cabang

c. Langsung pada beban

Perawatan Kapasitor

Kapasitor yang digunakan untuk memperbaiki pf supaya tahan lama

tentunya harus dirawat secara teratur. Dalam perawatan itu perhatian harus

dilakukan pada tempat yang lembab yang tidak terlindungi dari debu dan kotoran.

Sebelum melakukan pemeriksaan pastikan bahwa kapasitor tidak terhubung lagi

dengan sumber. Kemudian karena kapasitor ini masih mengandung muatan berarti

masih ada arus/tegangan listrik maka kapasitor itu harus dihubung singkatkan

supaya muatannya hilang. Adapun jenis pemeriksaan yang harus dilakukan

meliputi :

Pemeriksaan kebocoran

Pemeriksaan kabel dan penyangga kapasitor

Pemeriksaan isolator

Sistem Mikroprosesor

Selain komponen induktor pemborosan pemakaian listrik bisa juga terjadi

karena: 

Tegangan tidak stabil 

Ketidak stabilan tegangan bisa menyebabkan terjadinya pemborosan

energi listrik. Ketidakstabilan itu dapat diartikan tegangan pada suatu fase lebih

besar, lebih kecil atau berfluktuasi terhadap teganga standar. Sedangkan akibat

pembrosan energi listrik itu maka timbul panas sehingga bisa menyebabkan

pertama kerusakan isolator peralatan yang dipakai. Ke dua memperpendek daya

isolasi pada lilitan. Sementara itu dengan ketidakseimbangan sebesar 3% saja

dapat memperbesar suhu motor yang sedang beroperasi sebesar 18% dari keadaan

semula. Hal ini tentunya akan menimbulkan suara bising pada motor dengan

kecepatan tinggi. 

Harmonik 

Harmonik itu bisa menimbulkan panas, hal ini terjadi karena adanya

energi listrik yang berlebihan. Harmonik itu bisa muncul karena peralatan seperti

komputer, kontrol motor dll. Harmonik merupakan suatu keadaan timbulnya

tegangan yang periodenya berbeda dengan periode tegangan standar. Periode itu

bisa 180 Hz (harmonik ke-3), 300 Hz (harmonik ke-5) dan seterusnya. Harmonik

pada transformator lebih berbahaya, hal ini karena adanya sisrkulasi arus akibat

panas yang berlebih. Sehingga hal ini bisa mengurangi kemampuan peralatan

proteksi yang menggunakan power line carrier sebagai detektor kondisi normal. 

Untuk mengoptimalkan pemakaian energi listrik bisa digunakan beban-

beban tiruan berupa LC yang dilengkapi dengan teknologi mikroprosesor.

Sehingga ketepatan dan keandalan dalam mendeteksi kualitas daya listrik bisa

diperoleh. Mikroprosesor itu berfungsi untuk mengolah komponen-komponen

yang menentukan kualitas tenaga listrik. Seperti keseimbangan beban antar fasa,

harmonik dan surja. Apabila terdapat ketidakseimbangan antara fasa satu dengan

fasa yang lainnya, maka mikroprosesor akan memerintahkan beban-beban LC

untuk membuka atau menutup agar arus disuplai ke fasa satu sehingga selisih arus

antara fasa satu dengan fasa yang lainnya tidak ada. Banyaknya L atau C yang

dibuka atau ditutup tergantung dari kondisi ketidakseimbangan beban yang

terdeteksi oleh mikroprosesor. Kondisi harmonik yang terdeteksi bisa dihilangkan

dengan menggunakan filter LC. 

Keuntungan alat ini adalah : 

Mampu mereduksi daya sampai 30%. 

Meningkatkan pf antara 95-100%

Dapat mengeliminasi terjadinya harmonik.

Dengan demikian pemakaian energi listrik bisa dihemat yaitu dengan cara

mengoptimalkan konsumsi energi masing-masing peralatan yang digunakan,

memperkecil gejala harmonik dan menstabilkan tegangan. Sehingga energi tersisa

bisa dimanfaatkan untuk sektor lain yang lebih membutuhkan. Sedang dampak

negatif dari pemborosan energi listrik itu pertama menciptakan

ketidakseimbangan beban fasa-fasa listrik yang pada gilirannya akan

mempengaruhi over heating pada motor dan penurunan life isolator. Ke dua bagi

PLN sebagai penyuplai energi listrik tentunya harus menyediakan energi listrik

yang lebih besar lagi.

TRANSISTOR

Pada tulisan tentang semikonduktor telah dijelaskan bagaimana sambungan

NPN maupun PNP menjadi sebuah transistor. Telah disinggung juga sedikit

tentang arus bias yang memungkinkan elektron dan hole berdifusi antara kolektor

dan emitor menerjang lapisan base yang tipis itu. Sebagai rangkuman, prinsip kerja

transistor adalah arus bias base-emiter yang kecil mengatur besar arus kolektor-

emiter. Bagian penting berikutnya adalah bagaimana caranya memberi arus bias

yang tepat sehingga transistor dapat bekerja optimal.

Arus bias

Ada tiga cara yang umum untuk memberi arus bias pada transistor, yaitu

rangkaian CE (Common Emitter), CC (Common Collector) dan CB (Common

Base). Namun saat ini akan lebih detail dijelaskan bias transistor rangkaian CE.

Dengan menganalisa rangkaian CE akan dapat diketahui beberapa parameter

penting dan berguna terutama untuk memilih transistor yang tepat untuk aplikasi

tertentu. Tentu untuk aplikasi pengolahan sinyal frekuensi audio semestinya tidak

menggunakan transistor power, misalnya.

Arus Emiter

Dari hukum Kirchhoff diketahui bahwa jumlah arus yang masuk kesatu

titik akan sama jumlahnya dengan arus yang keluar. Jika teorema tersebut

diaplikasikan pada transistor, maka hukum itu menjelaskan hubungan :

IE = IC + IB ........(1)

Gambar-1 : arus emitor

Persamanaan (1) tersebut mengatakan arus emiter IE adalah jumlah dari arus

kolektor IC dengan arus base IB. Karena arus IB sangat kecil sekali atau disebutkan

IB << IC, maka dapat di nyatakan  :

IE = IC ..........(2)

Alpha (α)

Pada tabel data transistor (databook) sering dijumpai spesikikasi α dc (alpha

dc) yang  tidak lain adalah :

α dc = IC/IE  ..............(3)

Defenisinya adalah perbandingan arus kolektor terhadap arus emitor.

Karena besar arus kolektor umumnya hampir sama dengan besar arus emiter maka

idealnya besar α dc adalah = 1 (satu). Namun umumnya transistor yang ada

memiliki α dc kurang lebih antara 0.95 sampai 0.99.

Beta (β)

Beta didefenisikan sebagai besar perbandingan antara arus kolektor dengan arus

base.

β = IC/IB  ............. (4)

Dengan kata lain, β adalah parameter yang menunjukkan kemampuan penguatan

arus (current gain) dari suatu transistor. Parameter ini ada tertera di databook

transistor dan sangat membantu para perancang rangkaian elektronika dalam

merencanakan rangkaiannya.

Misalnya jika suatu transistor diketahui besar β =250 dan diinginkan arus kolektor

sebesar 10 mA, maka berapakah arus bias base yang diperlukan. Tentu

jawabannya sangat mudah yaitu :

 

IB = IC/ β = 10mA/250 = 40 uA

 Arus yang terjadi pada kolektor transistor yang memiliki  β = 200 jika diberi arus

bias base sebesar 0.1mA adalah :

 IC = β IB = 200 x 0.1mA = 20 mA

Dari rumusan ini lebih terlihat defenisi penguatan arus transistor, yaitu sekali lagi,

arus base yang kecil menjadi arus kolektor yang lebih besar.

Common Emitter (CE)

Rangkaian CE adalah rangkain yang paling sering digunakan untuk berbagai

aplikasi yang mengunakan transistor. Dinamakan rangkaian CE, sebab titik ground

atau titik tegangan 0 volt dihubungkan pada titik emiter.

Gambar-2 : rangkaian CE

Sekilas Tentang Notasi

Ada beberapa notasi yang sering digunakan untuk mununjukkan besar

tegangan pada suatu titik maupun antar titik. Notasi dengan 1 subscript adalah

untuk menunjukkan besar tegangan pada satu titik, misalnya VC = tegangan

kolektor, VB = tegangan base dan VE = tegangan emiter.

Ada juga notasi dengan 2 subscript yang dipakai untuk menunjukkan besar

tegangan antar 2 titik, yang disebut juga dengan tegangan jepit. Diantaranya adalah

:

VCE = tegangan jepit kolektor- emitor

VBE = tegangan jepit base - emitor

VCB = tegangan jepit kolektor - base 

Notasi seperti VBB, VCC, VEE berturut-turut adalah besar sumber tegangan yang

masuk ke titik base, kolektor dan emitor.

Kurva Base

Hubungan antara IB dan VBE tentu saja akan berupa kurva dioda. Karena

memang telah diketahui bahwa junction base-emitor tidak lain adalah sebuah

dioda. Jika hukum Ohm diterapkan pada loop base diketahui adalah :

IB = (VBB - VBE) / RB ......... (5)

VBE adalah tegangan jepit dioda junction base-emitor. Arus hanya akan

mengalir jika tegangan antara base-emitor lebih besar dari VBE. Sehingga arus IB

mulai aktif mengalir pada saat nilai VBE tertentu.

Gambar-3 : kurva IB -VBE

Besar VBE umumnya tercantum di dalam databook. Tetapi untuk penyerdehanaan

umumnya diketahui VBE = 0.7 volt untuk transistor silikon dan VBE = 0.3 volt

untuk transistor germanium. Nilai ideal VBE  = 0 volt.    

Sampai disini akan sangat mudah mengetahui arus IB dan arus IC dari

rangkaian berikut ini, jika diketahui besar = 200. Katakanlah yang digunakan

adalah transistor yang dibuat dari bahan silikon.

Gambar-4 : rangkaian-01

IB = (VBB - VBE) / RB

     = (2V - 0.7V) / 100 K

     = 13 uA

Dengan β = 200, maka arus kolektor adalah :

IC = β IB = 200 x 13uA = 2.6 mA  

Kurva Kolektor

Sekarang sudah diketahui konsep arus base dan arus kolektor. Satu hal lain

yang menarik adalah bagaimana hubungan antara arus base IB, arus kolektor IC dan

tegangan kolektor-emiter VCE.  Dengan mengunakan rangkaian-01, tegangan VBB

dan VCC dapat diatur untuk memperoleh plot garis-garis kurva kolektor. Pada

gambar berikut telah diplot beberapa  kurva kolektor arus IC terhadap VCE dimana

arus IB dibuat konstan.  

Gambar-5 : kurva kolektor

Dari kurva ini terlihat ada beberapa region yang menunjukkan daerah kerja

transistor. Pertama adalah daerah saturasi, lalu daerah cut-off, kemudian daerah

aktif dan seterusnya daerah breakdown.

Daerah Aktif

Daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, dimana arus

IC konstans terhadap berapapun nilai VCE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus

IC hanya tergantung dari besar arus IB. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah

linear (linear region). Jika hukum Kirchhoff mengenai tegangan dan arus

diterapkan pada loop kolektor (rangkaian CE), maka dapat diperoleh hubungan :

VCE = VCC - ICRC .............. (6)

Dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah : 

PD = VCE.IC  ............... (7)

Rumus ini mengatakan jumlah dissipasi daya transistor adalah tegangan kolektor-

emitor dikali jumlah arus yang melewatinya. Dissipasi daya ini berupa panas yang

menyebabkan naiknya temperatur transistor. Umumnya untuk transistor power

sangat perlu untuk mengetahui spesifikasi PDmax. Spesifikasi ini menunjukkan

temperatur kerja maksimum yang diperbolehkan agar transistor masih bekerja

normal. Sebab jika transistor bekerja melebihi kapasitas daya PDmax, maka

transistor dapat rusak atau terbakar. 

Daerah Saturasi

Daerah saturasi adalah mulai dari VCE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt

(transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang mana tegangan

VCE belum mencukupi untuk dapat menyebabkan aliran elektron.

Daerah Cut-Off

Jika kemudian tegangan VCC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan

VCE tertentu tiba-tiba arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah

kerja transistor berada pada daerah cut-off yaitu dari keadaan saturasi (OFF) lalu

menjadi aktif (ON). Perubahan ini dipakai pada system digital yang hanya

mengenal angka biner 1 dan 0 yang tidak lain dapat direpresentasikan oleh status

transistor OFF dan ON.  

Gambar-6 : rangkaian driver LED

Misalkan pada rangkaian driver LED di atas, transistor yang digunakan adalah

transistor dengan β = 50. Penyalaan LED diatur oleh sebuah gerbang logika (logic

gate)  dengan arus output high = 400 uA dan diketahui tegangan forward LED,

VLED = 2.4 volt. Lalu pertanyaannya adalah, berapakah seharusnya resistansi RL

yang dipakai. 

IC = β IB = 50 x 400 uA = 20 mA

Arus sebesar ini cukup untuk menyalakan LED pada saat transistor cut-off.

Tegangan VCE pada saat cut-off idealnya = 0, dan aproksimasi ini sudah cukup

untuk rangkaian ini. 

RL = (VCC - VLED - VCE) / IC

     = (5 - 2.4 - 0)V / 20 mA

     = 2.6V / 20 mA

     = 130 Ohm    

Daerah Breakdown

Dari kurva kolektor, terlihat jika tegangan VCE lebih dari 40V, arus IC

menanjak naik dengan cepat. Transistor pada daerah ini disebut berada pada

daerah breakdown. Seharusnya transistor tidak boleh bekerja pada daerah ini,

karena akan dapat merusak transistor tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai

tegangan VCEmax yang diperbolehkan sebelum breakdown bervariasi. VCEmax

pada databook transistor selalu dicantumkan juga.

Datasheet transistor

Sebelumnya telah disinggung beberapa spesifikasi transistor, seperti

tegangan VCEmax dan PD max. Sering juga dicantumkan di datasheet keterangan

lain tentang arus ICmax VCBmax dan VEBmax. Ada juga PDmax pada TA = 25o dan 

PDmax pada TC = 25o. Misalnya pada transistor 2N3904 dicantumkan data-data

seperti :

VCBmax = 60V

VCEOmax = 40V

VEBmax = 6 V

ICmax = 200 mAdc

PDmax = 625 mW TA = 25o

PDmax = 1.5W TC = 25o

TA adalah temperature ambient yaitu suhu  kamar. Sedangkan TC adalah

temperature cashing transistor. Dengan demikian jika transistor dilengkapi dengan

heatshink, maka transistor tersebut dapat bekerja dengan kemampuan dissipasi

daya yang lebih besar.  

DIODA

Dalam elektronika, dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (dioda

termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai

dua elektroda aktif dimana isyarat listrik dapat mengalir, dan kebanyakan dioda

digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya. Dioda varikap

(VARIable CAPacitor/kondensator variabel) digunakan sebagai kondensator

terkendali tegangan.

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

pada transmisi cairan.

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 seperti silikon atau germanium.

Dioda termionik

Simbol untuk dioda tabung hampa pemanasan taklangung, dari atas

kebawah adalah anoda, katoda dan filamen pemanas. 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 listrik yang melalui filamen pemanas

secara tidak langsung memanaskan katoda (Beberapa dioda menggunakan

pemanasan langsung, dimana filamen wolfram berlaku sebagai pemanas sekaligus

juga sebagai katoda), elektroda internal lainnya dilapisi dengan campuran barium

dan strontium oksida, yang merupakan oksida dari logam alkali 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 listrik terbalik apapun yang dihasilkan 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,

penguat audio kualitas tinggi serta peralatan tegangan dan daya tinggi.

Dioda semikonduktor

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 (sawar Schottky) sebagai ganti pertemuan p-n konvensional.

Karakteristik arus–tegangan

Karakteristik arus–tegangan dari dioda, atau kurva I–V, berhubungan

dengan perpindahan dari pembawa melalui yang dinamakan lapisan penipisan atau

daerah pemiskinan yang terdapat pada pertemuan p-n diantara semikonduktor.

Ketika pertemuan p-n dibuat, elektron pita konduksi dari daerah N menyebar ke

daerah P dimana terdapat banyak lubang yang menyebabkan elektron bergabung

dan mengisi lubang yang ada, baik lubang dan elektron bebas yang ada lenyap,

meninggalkan donor bermuatan positif pada sisi-N dan akseptor bermuatan negatif

pada sisi-P. Daerah disekitar pertemuan p-n menjadi dimiskinkan dari pembawa

muatan dan karenanya berlaku sebagai isolator. Walaupun begitu, lebar dari

daerah pemiskinan tidak dapat tumbuh tanpa batas. Untuk setiap pasangan

elektron-lubang yang bergabung, ion pengotor bermuatan positif ditinggalkan pada

daerah terkotori-n dan ion pengotor bermuatan negatif ditinggalkan pada daerah

terkotori-p. Saat penggabungan berlangsung dan lebih banyak ion ditimbulkan,

sebuah medan listrik terbentuk didalam daerah pemiskinan yang memperlambat

penggabungan dan akhirnya menghentikannya. Medan listrik ini menghasilkan

tegangan tetap dalam pertemuan.

Jenis-jenis dioda semikonduktor

Dioda Dioda zener

LED Dioda foto

Dioda terobosan Dioda varaktor

Dioda Schottky SCR

Simbol berbagai jenis dioda

Kemasan dioda sejajar dengan simbolnya, pita menunjukkan sisi katoda

Beberapa jenis dioda

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.

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 (kuprox)dan selenium, pertemuan ini

memberikan efisiensi yang rendah dan penurunan tegangan maju yang lebih tinggi

(biasanya 1.4–1.7 V tiap pertemuan, dengan banyak lapisan pertemuan ditumpuk

untuk mempertinggi ketahanan terhadap 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.

Dioda bandangan

Dioda yang menghantar pada arah terbalik ketika tegangan panjar mundur

melebihi tegangan dadal dari pertemuan P-N. Secara listrik mirip dan sulit

dibedakan 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 pada pertemuan, menyebabkan

arus besar mengalir melewatinya, mengingatkan pada terjadinya bandangan yang

menjebol bendungan. 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.

Dioda Cat's whisker

Ini adalah salah satu jenis dioda kontak titik. Dioda cat's whisker terdiri

dari kawat logam tipis dan tajam yang ditekankan pada kristal semikonduktor,

biasanya galena atau sepotong batu bara[5]. Kawatnya membentuk anoda dan

kristalnya membentuk katoda. Dioda Cat's whisker juga disebut dioda kristal dan

digunakan pada penerima radio kristal.

Dioda arus tetap

Ini sebenarnya adalah sebuah JFET dengan kaki gerbangnya disambungkan

langsung ke kaki 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.

Esaki atau dioda terobosan

Dioda ini mempunyai karakteristik resistansi negatif pada daerah

operasinya yang disebabkan oleh quantum tunneling, karenanya memungkinkan

penguatan isyarat dan sirkuit dwimantap sederhana. Dioda ini juga jenis yang

paling tahan terhadap radiasi radioaktif.

Dioda Gunn

Dioda ini mirip dengan dioda terowongan karena dibuat dari bahan seperti

GaAs atau InP yang mempunyai daerah resistansi negatif. Dengan panjar yang

semestinya, domain dipol terbentuk dan bergerak melalui dioda, memungkinkan

osilator gelombang mikro frekuensi tinggi dibuat.

Demodulasi radio

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 DC.

1. Dioda diberi tegangan nol

Ketika dioda diberi tegangan nol maka tidak ada medan listrik yang

menarik elektron dari katoda. Elektron yang mengalami pemanasan pada katoda

hanya mampu melompat sampai pada posisi yang tidak begitu jauh dari

katoda dan membentuk muatan ruang (Space Charge). Tidak mampunya

elektron melompat menuju katoda disebabkan karena energy yang diberikan pada

elektron melalui pemanasan oleh heater belum cukup untuk menggerakkan

elektron menjangkau plate.

2. Diode diberi tegangan negative

Ketika dioda diberi tegangan negatif maka potensial negatif yang ada

pada plate akan menolak elektron yang sudah membentuk muatan ruang

sehingga elektron tersebut tidak akan dapat menjangkau plate sebaliknya

akan terdorong kembali ke katoda, sehingga tidak akan ada arus yang

mengalir.

3. Diode diberi tegangan positif

Ketika dioda diberi tegangan positif maka potensial positif yang ada pada

plate akan menarik elektron yang baru saja terlepas dari katoda oleh karena emisi

thermionic, pada situasi inilah arus listrik baru akan terjadi. Seberapa besar

arus listrik yang akan mengalir tergantung daripada besarnya tegangan

positif yang dikenakan pada plate. Semakin besar tegangan plate akan

semakin besar pula arus listrik yang akan mengalir. Oleh karena sifat dioda

yang seperti ini yaitu hanya dapat mengalirkan arus listrik pada situasi

tegangan tertentu saja, maka dioda dapat digunakan sebagai penyearah arus

listrik (rectifier). Pada kenyataannya memang dioda banyak digunakan

sebagai penyearah tegangan AC menjadi tegangan DC.

LED (DIODA CAHAYA)

Dioda cahaya atau lebih dikenal dengan sebutan LED (light-emitting

diode) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik

yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Gejala ini termasuk bentuk

elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor

yang dipakai, dan bisa juga ultraviolet dekat atau inframerah dekat.

Fungsi fisikal

Sebuah LED adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah

dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh,

atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang

disebut p-n junction. Pembawa-muatan - elektron dan lubang mengalir ke junction

dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia

jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk

photon.

Emisi cahaya

Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan oleh karena itu

warnanya, tergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk p-n

junction. Sebuah dioda normal, biasanya terbuat dari silikon atau germanium,

memancarkan cahaya tampak inframerah dekat, tetapi bahan yang digunakan

untuk sebuah LED memiliki selisih pita energi antara cahaya inframerah dekat,

tampak, dan ultraungu dekat.

LED dalam aplikasi sebagai alat penerangan lampu langit-langit

Polarisasi

Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan

polarisasi. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan

menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan

semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah

dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada

sedikit arus yang melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED tidak akan

mengeluarkan emisi cahaya. Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan

rusak yang relatif rendah. Bila diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik,

biasanya sifat isolator searah LED akan jebol menyebabkan arus dapat mengalir ke

arah sebaliknya.

Tegangan maju

Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama dengan karakteristik

dioda yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun

bila diberikan tegangan yang terlalu besar, LED akan rusak walaupun tegangan

yang diberikan adalah tegangan maju. Tegangan yang diperlukan sebuah dioda

untuk dapat beroperasi adalah tegangan maju (Vf).

Sirkuit LED

Sirkuit LED dapat didesain dengan cara menyusun LED dalam posisi seri

maupun paralel. Bila disusun secara seri, maka yang perlu diperhatikan adalah

jumlah tegangan yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian tadi. Namun bila

LED diletakkan dalam keadaan paralel, maka yang perlu diperhatikan menjadi

jumlah arus yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian ini. Menyusun LED

dalam rangkaian seri akan lebih sulit karena tiap LED mempunyai tegangan maju

(Vf) yang berbeda. Perbedaan ini akan menyebabkan bila jumlah tegangan yang

diberikan oleh sumber daya listrik tidak cukup untuk membangkitkan chip LED,

maka beberapa LED akan tidak menyala. Sebaliknya, bila tegangan yang diberikan

terlalu besar akan berakibat kerusakan pada LED yang mempunyai tegangan maju

relatif rendah. Pada umumnya, LED yang ingin disusun secara seri harus

mempunyai tegangan maju yang sama atau paling tidak tak berbeda jauh supaya

rangkaian LED ini dapat bekerja secara baik.

Substrat LED

Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dan merah dibuat

dengan gallium arsenide. Perkembagan dalam ilmu material telah memungkinkan

produksi alat dengan panjang gelombang yang lebih pendek, menghasilkan cahaya

dengan warna bervariasi. LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang

bervariasi, menghasilkan warna sebagai berikut:

aluminium gallium arsenide (AlGaAs) - merah dan inframerah

gallium aluminium phosphide - hijau

gallium arsenide/phosphide (GaAsP) - merah, oranye-merah, oranye, dan

kuning

gallium nitride (GaN) - hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan biru

gallium phosphide (GaP) - merah, kuning, dan hijau

zinc selenide (ZnSe) - biru

indium gallium nitride (InGaN) - hijau kebiruan dan biru

indium gallium aluminium phosphide - oranye-merah, oranye, kuning, dan

hijau

silicon carbide (SiC) - biru

diamond (C) - ultraviolet

silicon (Si) - biru (dalam pengembangan)

sapphire (Al2O3) - biru

LED biru dan putih

Sebuah GaN LED ultraviolet

LED biru pertama yang dapat mencapai keterangan komersial

menggunakan substrat galium nitrida yang ditemukan oleh Shuji Nakamura tahun

1993 sewaktu berkarir di Nichia Corporation di Jepang. LED ini kemudian populer

di penghujung tahun 90-an. LED biru ini dapat dikombinasikan ke LED merah dan

hijau yang telah ada sebelumnya untuk menciptakan cahaya putih. LED dengan

cahaya putih sekarang ini mayoritas dibuat dengan cara melapisi substrat galium

nitrida (GaN) dengan fosfor kuning. Karena warna kuning merangsang penerima

warna merah dan hijau di mata manusia, kombinasi antara warna kuning dari

fosfor dan warna biru dari substrat akan memberikan kesan warna putih bagi mata

manusia. LED putih juga dapat dibuat dengan cara melapisi fosfor biru, merah dan

hijau di substrat ultraviolet dekat yang lebih kurang sama dengan cara kerja lampu

fluoresen. Metode terbaru untuk menciptakan cahaya putih dari LED adalah

dengan tidak menggunakan fosfor sama sekali melainkan menggunakan substrat

seng selenida yang dapat memancarkan cahaya biru dari area aktif dan cahaya

kuning dari substrat itu sendiri.

KESIMPULAN DAN SARAN

a. Kesimpulan

1. Kegunaan mengukur resistensi adalah untuk mengetahui kondisi suatu

komponendalam keadaan rusak atau baik, serta untuk menentukan nilai

resistensinya.

2. Kapasitor terdiri dari dua kutub yaitu anoda dan katoda.

3. Dioda yang baik yaitu diode yang apabila diukur secara bolak balik

memiliki nilai yang berbeda.

4. Sumber referensi dalam transistor ialah pin Basis, dimana hasil pengukuran

antara pin Basis-Kolektor dan pin Basis-Emitor haruslah sama.

5. LED terdapat sejumlah zat kimia yang akan mengeluarkan cahaya jika

elektron-elektron melewatinya. Dengan mengganti zat kimia ini, kita dapat

mengganti panjang gelombang cahaya yang dipancarkan, seperti infrared,

hijau/biru/merah dan ultraviolet.

b. Saran

Sebaiknya sebelum menggunakan komponen-komponen elektronika yang

dibahas diatas kita harus memeriksa kebaikan dari alat tersebut agar tidak terjadi

hal-hal yang tidak diinginkan.

DAFTAR PUSTAKA

www.google.com//komponen elektronika, diakses tanggal 18 Oktober

2010//(Online).

www.wikipedia.com//elektronika dasar, diakses tanggal 18 Oktober 18 Oktober

2010//(Online).

Resnick, H. 1985. Elektronika Dasar. Erlangga : Jakarta.