PENGENALAN KOMPONEN ELEKTRONIKA

A. Tujuan

Adapun tujuan dari mengetahui komponen-komponen elektronika adalah agar kita dapat

membedakan jenis-jenis, bentuk dan kegunaan dari setiap komponen-komponen elektronika.

Komponen elektronika mempunyai bentuk atau simbol-simbol tersendiri serta komponen elektronika

terbagi menjadi 2 jenis yaitu komponen aktif dan komponen pasif.

B. Komponen aktif

Komponen aktif ialah merupakan penggerak dari semua rangkaian, komponen aktif bekerja sangat

memerlukan arus.

Adapun contoh dari komponen aktif ini adalah :

1. Transistor

2. FET (Field Effect Transistor)

3. UJT (Uni Junction Transistor)

4. IC (Integrated Circuit) dll

Komponen-komponen di atas bekerja tergantung pada arus yang masuk, tergantung pada jenis

komponen dan kekuatan dari komponen.

C. Komponen Pasif

Komponen pasif adalah komponen yang bekerjanya tidak memerlukan arus. Komponen pasif bahkan

dapat memperkecil arus yang masuk, adapun contoh dari komponen ini adalah :

1. Resistor

2. Potensiometer

3. Trafo Input (In)

4. Trafo Output (Out)

5. Kondensor / Kapasitor

6. Trafo Senvor Spoel

7. Timer, dll

Komponen-komponen ini sangat besar pengaruhnya pada komponen elektronika.

D. SEMIKONDUKTOR

Pengertian Umum

Disebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini memang bukan konduktor murni. Bahan -

bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki

susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak bebas.  

Sebuah atom tembaga (Cu) memiliki inti 29 ion positif (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-).   Sebanyak

28 elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang   disebut nucleus. Dibutuhkan energi

yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan elektron-elektron ini. Satu buah elektron lagi yaitu

elektron yang ke-29, berada pada orbit paling luar. 

Orbit terluar ini disebut pita valensi dan elektron yang berada pada pita ini dinamakan elektron

valensi. Karena hanya ada satu elektron dan jaraknya 'jauh' dari nucleus, ikatannya tidaklah terlalu kuat.

Hanya dengan energi yang sedikit saja elektron terluar ini mudah terlepas dari ikatannya.  

ikatan atom tembaga

Isolator adalah atom yang memiliki elektron valensi sebanyak 8 buah, dan dibutuhkan energi yang

besar untuk dapat melepaskan elektron-elektron ini. Dapat ditebak, semikonduktor adalah unsur yang

1

susunan atomnya memiliki elektron valensi lebih dari 1 dan kurang dari 8. Tentu saja yang paling

"semikonduktor" adalah unsur yang atomnya memiliki 4 elektron valensi.   

Susunan Atom Semikonduktor

Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya adalah Silicon (Si), Germanium (Ge) dan Galium

Arsenida (GaAs). Germanium dahulu adalah bahan satu-satunya yang dikenal untuk membuat komponen

semikonduktor. Namun belakangan, silikon menjadi popular   setelah ditemukan cara mengekstrak bahan

ini dari alam. Silikon merupakan bahan terbanyak ke dua yang ada dibumi setelah oksigen (O2).

Struktur dua dimensi kristal Silikon

DOPING

Pemberian doping dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi bebas dalam jumlah lebih

banyak dan permanen, yang  diharapkan akan dapat mengahantarkan listrik

Tipe-N

Bahan silikon diberi doping phosphorus atau arsenic yang pentavalen yaitu bahan kristal dengan inti

atom memiliki 5 elektron valensi. Dengan doping, Silikon yang tidak lagi murni ini (impurity

semiconductor) akan memiliki kelebihan elektron. Kelebihan elektron   membentuk semikonduktor tipe-n.

Semikonduktor tipe-n disebut juga donor yang siap melepaskan elektron.

Tipe-P

Kalau silikon diberi doping Boron, Gallium atau Indium, maka akan didapat semikonduktor tipe-p.

Untuk mendapatkan silikon tipe-p, bahan dopingnya adalah  bahan trivalen yaitu unsur dengan ion yang 

memiliki 3 elektron pada pita valensi. Karena ion silikon memiliki 4 elektron, dengan demikian ada ikatan

kovalen yang bolong (hole). Hole ini digambarkan sebagai akseptor yang siap menerima elektron. Dengan

demikian, kekurangan elektron menyebabkan semikonduktor ini menjadi tipe-p.  

DIODA

2

doping atom trivalendoping atom pentavalen

doping atom trivalen

1. Teori Dasar

Dioda ialah jenis VACUUM tube yang memiliki dua buah elektroda. Dioda tabung pertama kali

diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904.

Gambar 3.1 Struktur Dioda

Struktur dan skema dari dioda dapat dilihat pada gambar di atas.

Pada dioda, plate diletakkan dalam posisi mengelilingi katoda sedangkan heater disisipkan di dalam

katoda. Elektron pada katoda yang dipanaskan oleh heater akan bergerak dari katoda menuju plate.

Untuk dapat memahami bagaimana cara kerja dioda kita dapat meninjau 3 situasi sebagai berikut ini

yaitu :

Dioda diberi tegangan nol

Dioda diberi tegangan negative

Dioda diberi tegangan positive

Dioda Diberi Tegangan Nol

Gambar 3.2. 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 energi yang diberikan pada elektron melalui pemanasan oleh

heater belum cukup untuk menggerakkan elektron menjangkau plate.

Dioda Diberi Tegangan Negative

3

Gambar 3.3 Dioda 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.

Dioda Diberi Tegangan Positive

Gambar 3.4 Dioda Diberi Tegangan Positive

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.

2. Karakteristik Dioda

Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan untuk

mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata

tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu.

Dioda merupakan piranti non-linier karena grafik arus terhadap tegangan bukan berupa garis lurus,

hal ini karena adanya potensial penghalang (Potential Barrier).

Ketika tegangan dioda lebih kecil dari tegangan penghambat tersebut maka arus dioda akan kecil,

ketika tegangan dioda melebihi potensial penghalang arus dioda akan naik secara cepat

Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam rangkaian elektronika,

karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam rangkaian dioda,

diantaranya : penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full-

Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda

tegangan (Voltage Multiplier).

Di bawah ini merupakan gambar yang melambangkan dioda penyearah.

Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak panah

yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensional dimana arus

mudah mengalir dari sisi P ke sisi N.

Tegangan Kaki (Knee Voltage)

4

Adalah Tegangan pada saat arus mulai naik secara cepat pada saat dioda berada pada daerah maju,

tegangan ini sama dengan tegangan penghalang.

Apabila tegangan dioda lebih besar dari tegangan kaki maka dioda akan menghantar dengan mudah

dan sebaliknya bila tegangan dioda lebih kecil maka dioda tidak menghantar dengan baik

Hambatan Bulk

Di atas tegangan kaki, arus dioda akan membesar secara cepat, dengan kata lain pertambahan yan

kecil pada tegangan dioda akan menyebabkan perubahan yang besar pada arus dioda.

Setelah tegangan penghalang terlampaui, yang menghalangi arus adalah hambatan Ohmic daerah P

dan N, Jumlah hambatan tersebut dinamakan Hambatan Bulk

Dioda Ideal

Secara sederhana, dioda akan menghantar dengan baik pada arah maju dan kurang baik pada arah

balik, Secara ideal, dioda akan berperilaku seperti penghantar sempurna artinya dioda akan memiliki

hambatan nol pada saat diberi catu maju dan hambatan tak terhingga saat dicatu balik

Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain :

o Dioda germanium

o Dioda silikon

o Dioda selenium

o Dioda zener

o Dioda cahaya (LED)

Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari

penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda memiliki fungsi

yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan

semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah

tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan

deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui,

pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat

elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi

tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan

tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole

pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau menggunakan

terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Sebaliknya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif

(reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.

Tentu jawabannya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N

maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan.

Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus. Demikianlah

sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju

yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta di atas 0 volt, tetapi memang tegangan

beberapa volt di atas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi

(depletion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah di atas 0.7 volt.

Kira-kira 0.3 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.

5

Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya.

Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat

menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.

3. Zener

Phenomena tegangan breakdown dioda ini mengilhami pembuatan komponen elektronika lainnya

yang dinamakan zener. Sebenarnya tidak ada perbedaan struktur dasar dari zener, melainkan mirip

dengan dioda. Tetapi dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N,

ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi

breakdown pada tegangan ratusan volt, pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di

datasheet ada zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 1.5 volt, 3.5 volt dan sebagainya.

Ini adalah karakteristik zener yang unik. Jika dioda bekerja pada bias maju maka zener biasanya

berguna pada bias negatif (reverse bias).

4. LED

LED adalah singkatan dari Light Emitting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan

emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda,

tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi

berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk

mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang dipakai adalah gallium, arsenic dan

phosphorus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang ada adalah warna merah, kuning dan hijau. LED

berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat

mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus

maksimum dan disipasi daya-nya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang

persegi empat, bulat dan lonjong.

LED terbuat dari berbagai material setengah penghantar campuran seperti misalnya gallium arsenida

fosfida (GaAsP), gallium fosfida (GaP), dan gallium aluminium arsenida (GaAsP). Karakteristiknya yaitu

kalau diberi panjaran maju, pertemuannya mengeluarkan cahaya dan warna cahaya bergantung pada

jenis dan kadar material pertemuan. Ketandasan cahaya berbanding lurus dengan arus maju yang

mengalirinya. Dalam kondisi menghantar, tegangan maju pada LED merah adalah 1,6 sampai 2,2 volt, LED

kuning 2,4 volt, LED hijau 2,7 volt. Sedangkan tegangan terbaik maksimum yang dibolehkan pada LED

merah adalah 3 volt, LED kuning 5 volt, LED hijau 5 volt.

LED mengkonsumsi arus sangat kecil, awet dan kecil bentuknya (tidak makan tempat), selain itu

terdapat keistimewaan tersendiri dari LED itu sendiri yaitu dapat memancarkan cahaya serta tidak

memancarkan sinar infra merah (terkecuali yang memang sengaja dibuat seperti itu).

Cara pengoperasian LED yaitu :

6

Selalu diperlukan perlawanan deretan R bagi LED guna membatasi kuat arus dan dalam arus bolak balik

harus ditambahkan dioda penyearah.

5. Aplikasi

Dioda banyak diaplikasikan pada rangkaian penyearah arus (rectifier) power suplai atau konverter AC

ke DC. Di pasar banyak ditemukan dioda seperti 1N4001, 1N4007 dan lain-lain. Masing-masing tipe

berbeda tergantung dari arus maksimum dan juga tegangan breakdown-nya. Zener banyak digunakan

untuk aplikasi regulator tegangan (voltage regulator). Zener yang ada dipasaran tentu saja banyak

jenisnya tergantung dari tegangan breakdown-nya. Di dalam datasheet biasanya spesifikasi ini disebut Vz

(zener voltage) lengkap dengan toleransinya, dan juga kemampuan dissipasi daya.

LED sering dipakai sebagai indikator yang masing-masing warna bisa memiliki arti yang berbeda.

Menyala, padam dan berkedip juga bisa berarti lain. LED dalam bentuk susunan (array) bisa menjadi

display yang besar. Dikenal juga LED dalam bentuk 7 segment atau ada juga yang 14 segment. Biasanya

digunakan untuk menampilkan angka numerik dan alphabet.

7

Transistor NPNIC Switching UC3842 FET C20T100

8

INFRA MERAH CAPASITOR MILARRESISTOR

SAKLAR SENTUH

SCR SCR

DIODA

MILAR

POLYSTERE