makalah semikonduktor
TRANSCRIPT
SEMICONDUCTOR CONTROL DEVICES
Oleh:
Roni Setiawan (08518241014)
PRODI P.T. MEKATRONIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI TOGYAKARTA
2010/2011
DAFTAR ISI
Hal
HALAMAN JUDUL...................................................................................... . i
PENGANTAR................................................................................................ . ii
DAFTAR ISI.................................................................................................. . iii
BAB I : PENDAHULUAN
A. Latar Belakang............................................................................ 1
B. Tujuan............................................................................... 1
BAB II : PEMBAHASAN
A. Kultur Sekolah
1. Pengertian Kultur Sekolah..................................................... 2
2. Fungsi Kultur Sekolah............................................................ 4
3. Faktor Yang Mempengaruhi Kultur Seolah........................... 5
4. Peran Kepala Sekolah Dalam Kultur Sekolah.............. . 6
B. Etos kerja Guru
1. Pengertian etos Kerja Guru..................................... . 9
2. Ciri Etos Kerja Guru Yang Baik................................. . 10
3. Faktor Yang Mempengaruhi etos Kerja Guru............... 13
C. Kultur Sekolah Dalam Meningkatkan Etos Kerja Guru........ 15
BABIII : PENUTUP
A. Kesimpulan.................................................................. . 17
B. Saran........................................................................ . 17
DAFTAR PUSTAKA..................................................................... . 18
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Apabila kita berbicara tentang elektronika maka tidak akan lepas
dari semikonduktor. Memang pada awal kelahirannya elektronika
didefenisikan sebagai cabang ilmu listrik yang mempelajari pergerakan
muatan didalam gas ataupun vakum.Penerapannya sendiri juga
menggunakan komponen-komponen yang utamanya memanfaat kedua
medium ini, yang dikenal sebagai Vacuum Tube.Akan tetapi sejak
ditemukannya transistor, terjadi perubahan tren dimana penggunaan
semikonduktor sebagai pengganti material komponen semakin populer
dikalangan praktisi elektronika. Puncaknya adalah saat ditemukannya
Rangkaian Terpadu (Integrated Circuit) pada akhir dekade 50-an yang
telah menyederhanakan berbagai rangkaian yang sebelumnya berukuran
besar menjadi sangat kecil. Selain itu penggunaan material semikonduktor
juga memberikan fleksibilitas dalam penerapannya.
Material semikonduktor, seperti juga material-material lainnya
terdiri atas atom-atom yang berukuran sangat kecil.Atom-atom ini terdiri
atas nukleus (inti) yang dikelilingi oleh sejumlah elektron.Nukleus sendiri
terdiri atas neutron dan proton.Proton bermuatan positif, elektron
bermuatan negatif, sedangkan neutron netral.Elektron-elektron yang
mengelilingi nukleus ini tersebar pada beberapa lapisan kulit dengan jarak
tertentu dari nukleus, dimana energinya semakin meningkat seiring dengan
meningkatnya jarak dari setiap lapisan kulit terhadap nukleus.Elektron
pada lapisan terluar disebut elektron valensi.Aktifitas kimiawi dari sebuah
unsur terutama ditentukan oleh jumlah elektron valensi ini.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Prinsip Dasar Semi Konduktor
Semi konduktror ialah bahan yang mempunyai sifat kekonduksian di
antara konduktor dan isolator.Contoh bahan semikonduktror ialah
Silikon,Germanium, Plumbum Sulfida,Gallium Arsenida,Indium Antimida
dan Selenium.Bahan-bahan yangmempunyai sifat semikonduktif memiliki
nilai hambatan jenis( ) antara konduktor dan isolator yaitu 10-6-10
4ohm.mdan
konduktivitas sebesar10-6-10
4ohm
-2m
-2dengan energi gap yang lebih kecil dari
6 eV.Energi gap adalah energi yang diperlukan oleh elektron untuk
memecahkan ikatan kovalen sehingga dapat berpindah jalur dari jalur valensi
ke jalur konduksi.Bahan dasar semi konduktor dapat dibedakan menjadi 3
jenis, yaitu:
- Trivalent, memiliki atom dengan jumlahelectron valensi 3 buah, contoh:
Boron (B),Gallium (Ga),dan Indium (In) .
- Tetravalent, memiliki atom dengan jumlah electron valensi 4 buah seperti:
Silikon(Si), dan Germanium (Ge).
- Pentavalent,memiliki atom dengan jumlah electron valensi5 buah, contoh
:Fosfor(P), Arsenikum(As),dan Antimon(Sb).
Untuk menghasilkan semi konduktor tipe lain maka dilkukan proses
pendopingan, adalahproses pemasukan atau pencampuran atom dopan
kedalam bahansemi konduktor instrinsik (siikon dan germanium) sehingga
konduktivitas konduktor bertambah. Maka tebentuklah semi konduktor
ekstrinsik. Proses pendopingan menghasilkan 2 jenis semi konduktor
ekstrinsik, yaitu tipe n dan tipe p. Semi konduktor tipe n di bentuk dari
pendopingan dengan atom pentavalent, sehingga atom menjadi kelebihan
electron. Sedangkan semikonduktor tipe p dibentuk dari pendopingan dengan
atom trivalent, untuk mendapatkan atom yang kekurangan electron.Dalam
perkembanganya semikonduktor menjadi behan yang sangat penting.
Terutama dalam dunia eektronika, Semikonduktor merupakan elemen dasar
dari komponen elektronika seperti dioda, transistor dan IC.
Table perbandingan semikonduktor tipe p dan tipe n:
Aspek Tipe n Tipe p
Bahan instrinsik Silicon dan germanium Silicon dan germanium
Bahan pendopingan Atom pentavalent Atom trivalent
Fungsi pendopingan Mendapatkan atom
kelebihan electron
Mendapatkan atom
kekurangan electron
Pembawa muatan
mayoritas Electron hole
B. Piranti Semi Konduktor
1. Diode
a. Diode penyearah (Rectifier)
Dioda penyearah adalah jenis dioda yang terbuat dari bahan
silikon ataupun germaniumyangberfungsi sebagai penyearah tegangan
dari listriks Ac menjadi Dc. Dibawah ini adalah gambar symbol diode
dan bentuk fisik dari diode:
Karakteristik dioda pada umumnya adalah :
Jika diberi bias maju, ketika VAK lebih besar dari Vtreshold
(0,7V) maka akan mengalirkan arus dari arah anoda ke kathoda,
dan idealnya hambatan majunya Rf = 0 ohm
Jika diberi bias mundur tidak akan mengalirkan arus danidealnya
hambatan mundurnya Rb = ~ .
Gbr. Bias Maju Gbr. Bias Mundur
Kurva karakteristik diode hubungan antara arus dan tegangan :
Tegangan saat dioda mulai menghantarkan arus disebut sebagai
tegangan kerja dioda (Vd). Tegangan kerja dioda jenis silikon sekitar
0,7 volt sedangkan tegangan kerja dioda jenis germanium sekitar 0,3
volt.Pada karakteristik reverse diperlihatkan adanya tegangan Break-
Down (Vbd), dimana pada saat tegangan reverse dioda mencapai
tegangan tertentu akan terjadi aliran arus yang drastis membesar. Jika
tegangan ini diperbesar lagi, maka akan menimbulkan kerusakan
padadioda, oleh karena itu dalam penggunaannya diberikan nilai
nominal yang dikenal sebagai Peak Inverse Voltage disingkat PIV.
Penggunaan diode tipe ini dalam rangkaian elektronika adalah
sebagai penyearah setengah gelombangmaupun penyearah gelombang
penuh. Dibawah ini adalah contoh penggunaan diode dalam rangkaian
eektronika :
Penyearah setengah gelombang
Gbr. Rangkaian Half Wave Rectifier
Dalam penyearah setengah gelombang, besar tegangan output :
Penyearah Gelombang Penuh
Dalam penyearah gelombang penuh, besar tegangan output :
b. Dioda Zener
Dioda Zener merupakandioda junction P dan N yang terbuat dari
bahan dasar silikon. Dioda ini dikenal juga sebagai Voltage
Regulation Diode yang bekerja pada daerah reverse (kuadran
III).Potensial dioda zener berkisar mulai 2,4 sampai 200 volt dengan
disipasi daya dari ¼ hingga 50 watt. Simbol dan rangkaian
penggantinya diperlihatkan seperti gambar:
Gelombang Input Gelombang Output
Gbr. Rangkaian Full Wave Rectifier
Rangkaian pengganti yang lengkap merupakan sebuah hambatan
dinamis yang relatip kecil dan sebuah batere yang besarnya sebanding
dengan potensial dioda zener. Gambar karakteristik diode zener :
Vbd adalah tegangan breakdown pada diode biasa, tetapi dalam
diode zener Vbd adalah tegangan kerja diode zener, sehingga Vbd
disebut dengan VZ. Dalam kurva terlihat setelah terjadi tegangan
patah, arus naik sedemikian rupa sedangkan tegangan zener akan
bertahan tetap. Kenaikkan arus ini mempunyai nilai batas maksimal
yang dikenal sebagai arus zener maksimum disingkat Izmax dimana
jika terlampaui akan mengakibatkan kerusakan zener. Daya
maksimum pada diode zener adalah PZ = IZmax.Vbd
c. Diode Emisi Cahaya (LED)
LED merupakanSolid State Lamp yang merupakan piranti
elektronik gabungan antara elektronikdengan optik, sehingga
dikategorikan pada keluarga Optoelectronic. Bahan dasar yang
digunakan dalam pembuatan LED adalah bahan Galium Arsenida
(GaAs) atau Galium Arsenida Phospida (GaAsP) atau juga Galium
Phospida (GaP), bahan-bahan ini memancarkan cahaya dengan warna
yang berbeda-beda. Bahan GaAs memancarkan cahaya infra-merah,
Bahan GaAsP memancarkan cahaya merah atau kuning, sedangkan
bahan GaP memancarkan cahaya merah atau hijau. Besar arus LED
adalah 20 mA, sedangkan besar teganganya adalah 1,8 – 2V.
d. Dioda Cahaya (Photo Dioda)
Secaraumum dioda-cahaya ini mirip dengan PN-Junction,
Perbedaannya terletak pada persambungan yang diberi celah agar
cahaya dapat masuk padanya.Konstruksi simbol dan bentuk fisiknya
dapat dilihat pada gambar:
Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya arus
bocor saja yang melewatinya. Kuat cahaya dan temperature keliling
dapat menaikkan arus bocor tersebut karena dapat mengubah nilai
resistansinya dimana semakin kuat cahaya yang menyinarisemakin
kecil nilai resistansi dioda cahaya tersebut.Penggunaan dioda cahaya
diantaranya adalah sebagai sensor warna gelap dan terang, selain itu
photo diode juga dapat difungsikan sebagai alat pengukur kuat cahaya.
e. Dioda Varactor
Dioda Varactor disebut juga sebagai dioda kapasitas yang
sifatnya mempunyai kapasitas yang berubah-ubah jika diberikan
tegangan. Dioda ini bekerja didaerah reverse mirip dioda Zener.
Bahan dasar pembuatan dioda varactor ini adalah silicon dimana
dioda ini sifat kapasitansinya tergantung pada tegangan yang
diberikan padanya. Jika tegangan tegangannya semakin naik,
kapasitasnya akan turun. Dioda varaktor banyak digunakan pada
pesawat penerima radio dan televisi di bagian pengaturan suara.
Bagan dan simbol dioda varactor diperlihatkan pada gambar:
2. Transistor Bipolar
a. Prinsip Dasar Transistor
Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan.Sambungan
itu membentuk transistor PNP maupun NPN.Terminalnya disebut
emitor, base dan kolektor.Base selalu berada di tengah, di antara
emitor dan kolektor.Transistor ini disebut transistor bipolar, karena
struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di
kutup negatif mengisi kekurangan elektron (hole) di kutup positif.
Transistordapat bekerja apabila diberi tegangan, tujuan
pemberian tegangan pada transistor adalah agar transistor tersebut
dapat mencapai suatu kondisi menghantar atau
menghambat.Transistor akan aktif jika emitor-basis diberi tegangan
bias maju sedangkan basis-kolektor diberi tegangan bias mundur.
Nilai batas suatu transistor tergantung dari bahan dasar
pembuatnya.Suhu maksimal suatu transistor Germanium adalah
sekitar75o C sedangkan jenis Silikon sekitar 150
o C. Daya yang
disalurkan pada sebuah transistor harus sedemikian rupa sehingga
suhumaksimalnya tidak dilampaui dan untuk itu diperlukan bantuan
pendingin baik dengan Heat Sink atau dengan fan.
b. Karakteristik Transistor
Jika sebuah transisitor dipasang pada Vcc maka akan terjadi,
daerah aktif, daerah saturasi dan daerah cut off. suatu transistor berada
didaerah aktif apabila basis emitter dibias forward dan basis kolektor
berada dibias reverse.
Suatu transistor berada didaerah saturasi apabila basis emitter di
bias forward dan basis kolektor berada dibias forward.
Suatu transistor berada pada kondisi cutoff apabila keduanya
berada pada bias reverse.
Secara singkat mode kerja transistor seperti tedapat dalam table :
Dalam rangkaian elektronika perangkaian transisitor mempunyai
3 variasi, yaitu common emitor, common base dan common colector.
Karakteristik common basis
Gbr. daerah Aktif transistor
Gbr. daerahSaturasi transistor
Gbr. daerahCut off transistor
onfigurasi transistor yang menggunakan kaki
dan output
output maka arus input dan tegangan input masing
VEB. Pada common base pengutan transisitor sebesar
= /( +1)
Berikut adalah grafik output dari common basis:
Persamaan dalam common basis :
IC.RC+I
IB( .R
IB=VCC
=IC / I
VB=IB
Vout=V
VC+V
Karakteristik common emitor
onfigurasi transistor yang menggunakan kaki basis
dan output. Dengan colector sebagai input dan
output maka arus input dan tegangan input masing
Pada common base pengutan transisitor sebesar
+1) Berikut adalah rangkaian common emitor:
Berikut adalah grafik output dari common basis:
Persamaan dalam common basis :
+IB.RB=VCC
.RC+RB)=VCC
CC / ) .RC+RB)
/ IB
B.RB
Vout=VB-VBE
+VB=VCC
arakteristik common emitor
basis sebagai input
sebagai input dan emitor sebagai
output maka arus input dan tegangan input masing-masing IC dan
Pada common base pengutan transisitor sebesar , dimana
Berikut adalah rangkaian common emitor:
Adalah terminal emitter digunakan bersama-sama sebagai input
dan output. Denganbasis sebagai input dan kolektor sebagai output
maka arus input dan tegangan input masing-masing IB dan VBE.
Pada common emitor pengutan transisitor sebesar , dimana =
IC/IB, berikut adalah rangkaian common emitor:
Berikut adalah grafik output dari common emitor:
Persamaan dalam common emitor :
IC = (VCC – VCE)/ RC
IB.RB+VBE=VCC
IB=(VCC-VBE) / RB
ICsat= VCC / RC
VCEcutoff= VCC
RC.IC+VCE=VCC
Common collector
IC = (Vcc-VCE)/RC
IB = (Vcc-VBE)/RB
ICsat = Vcc/Rc
= Ic/IB
Konfigurasi transistor yang menggunakan kaki kolektor sebagai
input dan output. Denganbasis sebagai input dan emitor sebagai
output maka arus input dan tegangan input masing-masing IB dan
VE. Berikut adalah rangkaian common emitor:
Persamaan dalam common colector :
VE = (VCC-VBE) / RE
VB =VBE+VE
VE=IE.RE IC.RE
IB = (VCC-VBE) / (RB+ .RE)
IC = .IB
IE =IB
VBE+VE=VCC
c. Bias Transistor
1. Bias Tetap
Pemberian tegangan dengan menggunakan tahanan basis dan
tahanan kolektor.
2. Bias Sendiri
IC = (Vcc-VCE)/RC
IB = Vcc/(RC+RB)
= Ic/IB
IC = Vcc/(RC+RE)
VB = R2.Vcc/( R1+R2)
RB = R1R2/(R1+R2)
IB = VB/RB
= Ic/IB
Pemberian bias pada transistor dengan menggunakan tahanan
umpan-balik (feedback).
3. Bias pembagi tegangan
Pemberian bias pada transistor melalui pembagi tegangan R1 dan
R2.
d. Transistor Sebagai sakelar
Prinsip utama transisitor sebagai
sakelar adalah jika VBE lebih besar dari
tegangan dadal (0,7 untuk Si dan 0,3
untuk Ge), maka transistor sebagai
sakelar tertutup, tetapi jika VBE kurang
dari tegangan dadal, transisitor sebagai
sakelar terbuka.
3. Thyristor
a. Prinsip Dasar Thyristor
Istilah Thyristor berasal dari tabung Thyratron-Transistor,
dimana dengan perkembangan teknologi semikonduktor, maka
tabung-tabung elektron yang bentuknya relatip besar dapat digantikan
oleh tabung-tabung transistor yang berukuran jauh lebih kecil tanpa
mengurangi kemampuan operasionalnya.Yang termasuk dalam
keluarga thyristor adalan Silicon Controlled Rectifier, Diac, Triac
yang semuanya didasari dari Dioda Lapis Empat (Four Layers Diode)
seperti alam gambar dibawah.Bahan 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.
Rangkaian transistor yang demikian menunjukkan adanya loop
penguatan arus di bagian tengah. Dimana diketahui bahwa IC = Ib,
yaitu arus kolektor adalah penguatan dari arus base.Jika ada arus Ib
mengalir pada base transistor Q1, maka arus Ic akan mengalir pada
kolektor Q2. Arus kolektor ini merupakan arus base Ib pada transistor
Q1, sehingga akan muncul penguatan pada arus kolektor transistor Q1.
Arus kolektor transistor Q1 tidak lain adalah arus base bagi transistor
Q2. Demikian seterusnya sehingga makin lama sambungan PN dari
thyristor ini dibagian tengah akan mengecil dan hilang. Tertinggal
hanyalah lapisan P dan N dibagian luar.
Gbr. Struktur thyristor Gbr. Visualisasi Transisitor
b. SCR (Silicon Controlled Rectifier)
SCR mempunyai tiga buah elektroda, yaitu Anoda, Kathoda dan
Gate dimana anoda berpolaritas positip dan kathoda berpolaritas
negatip sebagai layaknya sebuah dioda penyearah (rectifier).Kaki Gate
juga berpolaritas positip.Berikut adalahsimbol dari SCR:
Gambar dibawah ini memperlihatkan pengembangan konstruksi
dan diekuivalenkan dengan rangkaian kaskade transistor.
SCR dapat dihidupkan dengan arus penyulut melalui terminal
Gate, dimana arus gate ini akan mengalir melalui sambungan antara
gate dan kathoda dan keluar dari kathodanya. Arus gate ini harus
positip besarnya sekitar 0,1 sampai 35 mA sedangkan tegangan antara
gate dan kathodanya adalah 0,7 volt.Jika arus anoda ke kathoda turun
dibawah nilai minimum (Holding Current = IHO), maka SCR akan
segera mati (Off). Untuk SCR yang berkemampuan daya sedang,
besar IHO sekitar 10 mA. Tegangan maksimum arah maju (VBRF)
akanterjadi jika gate dalam keadaan terbuka atau IGO = 0. Jika arus
gate diperbesar dari IGO, misal IG1, maka tegangan majunya akan lebih
rendah lagi. Hal ini diperlihatkan dalam grafik karakteristik SCR:
Gambar dibawah ini memperlihatkan salah satu cara penyulutan
SCR dengan sumber searah (dc), dimana SCR akan bekerja dengan
indikasi menyalanya lampu dengan syarat saklar S di ON kan terlebih
dahulu.
Triggering untuk penyulutan SCR dengan sumber dc ini tidak
perlu dilakukan secara terus menerus, jika saklar S dibuka, maka
lampu akan tetap menyala atau dengan perkataan lain SCR tetap
bekerja. Dibawah ini Memperlihatkan cara penyulutan SCR dengan
sumber bolak-balik (ac).
Dengan mengatur nilai R (potensiometer), maka kita seolah
mengatur sudut penyalaan (firing delay) SCR. Untuk penyulutan SCR
dengan sumber arus bolak-balik, harus dilakukan secara terus
menerus, jadi saklar S jika dilepas, maka SCR akan kembali tidak
bekerja.Gambar dibawah ini memperlihatkan bentuk tegangan dan
pada terminal SCR dan beban.Pengendalian sumber daya dengan SCR
terbatas hanya dari 00 sampai 90
0.
c. DIAC
Istilah diac diambil dari Dioda AC yang merupakan salah satu
dari keluarga thyristor dan termasuk dalam jenis Bidirectional
Thyristor. Diac mempunyai dua buah terminal dan dapat menghantar
dari kedua arah olehkarenanya diac dianggap sebagai nonpolar. Diac
tersusun dari empat lapis semikonduktor seperti dioda
lapisempat.Gambar dibawah memperlihatkan (a) symbol diac, (b)
susunan diac, (c) rangkaian diac dan (d) rangkaian pengganti diac.
Diac mempunyai impedansi yang tinggi dalam dua arah,guna
mencapai titik konduknya diperlukan tegangan antara 28 sampai 36
volt.Dalam gambar diatas, apabila titik A adalah muatan + (dalam
gambar b diatas) maka junction ke1 pada forward bias (S1 tertutup)
dan junction ke2 pada reverse bias (S2 terbuka). Pada saat A lebih
positif dari B maka pada saat tertentu dapat menembus tegangan
breakdown sehingga mengalir aris diac, demikian juga sebaliknya
apabila B bermuatan positif, junction ke2 akan forward bias (S2
tertutup) dan junction ke1 akan reverse bias (S1 terbuka). Berikut adala
kurva karakteristik V-I diac :
d. TRIAC
Triac digunakan untuk mengendalikan daya bolak-balik secara
penuh dari 0ohingga 180
o. Triac mempunyai tiga terminalmirip
denganSCR yaitu gate, main terminal 1 (MT1) dan main terminal 2
(MT2). Perbedaanya dengan SCR adalah Triac dapat menghantarkan
arus dalam dua arah.Simbol dan konstruksi Triac diperlihatkan seperti
pada gambar dibawah:
Triac adalah setara dengan dua SCR yang dihubungkan
paralel.Cara kerja dari triac adalah jika terdapat sinyal gate, maka arus
dapat mengalir dari MT1 ke MT2 atau sebaliknya.Pada umumnya triac
di trigger dengan arus gate positif (mode I+), tetapi dapat juga ditriger
menggunakan mode I
pemicuan, yaitu :
Anoda +, gate +
Anoda +, gate
Anoda
Anoda
Berikut adalah gambar mode trigger pada triac:
menggunakan mode I-. Triac memiliki empat kemungkinan metode
pemicuan, yaitu :
Anoda +, gate +
Anoda +, gate –
Anoda -, gate +
Anoda -, gate -
erikut adalah gambar mode trigger pada triac:
iliki empat kemungkinan metode
BAB III
PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA
Arifin,Irwan. 2004. Elektronika I
Dirksen, AJ.1982. Pelajaran Elektronika Jilid 3terjemahan Haroen. Penerbit
Erlangga, Jakarta
Frans, Gunterus. 1977. Falsafah Dasar Sistem Pengendalian Proses. Elex Media
Zomputindo
Jacob M.Ph.D,Halkias, Ph.D. 1990.Elektronika Terpadu. Penerbit Erlangga
Handyani, Peni. 2008. Teknik Pemeiharaan Dan Perbaikan Sistem Elektronika
Jilid3.Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan
Rashid, Muhammad. 1999. Elektronika Daya, Rangkaian,Devai dan Aplikasinya
Jilid 1. Jakarta: Penerbit PT Prehallindo
Wasito S. 2001. Vademekum Elektronika Edisi Kedua. Jakarta: Penerbit PT
Gramedia Pustaka Utama
Jayadin. 2007. Elektronika Dasar. Jayadin.wordpress.com
http://www.fairchild-semiconductor.com/an/an-3001.pdf
http://nic.unud.ac.id/~wiharta/elka/TRANSISTOR%20BJT.pdf