percobaan iv diac 1
DESCRIPTION
laporan praktikumTRANSCRIPT
PERCOBAAN IV
SCR, DIAC, TRIAC
I. Tujuan percobaan
1. Mengamati pengaturan daya dengan SCR, DIAC, dan TRIAC.
2. Mengetahui cara kerja SCR, DIAC, dan TRIAC.
II. Teori dasar
a. Sejarah Scr, Triac dan Diac
Scr, Triac dan Diac atau Thyristor berasal kata dari bahasa
Yunani yang berarti ‘pintu'. Dinamakan demikian barangkali karena sifat
dari komponen ini yang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan
ditutup untuk melewatkan aru l i s t r i k .
A d a b e b e r a p a k o m p o n e n y a n g t e r m a s u k t h y r i s t o r
a n t a r a l a i n P U T (programmable uni-junction transistor), UJT (uni-junction
transistor ), GTO (gateturn off switch), photo SCR dan sebagainya. Namun
pada kesempatan ini, yang akan dijelaskan adalah komponen-
komponen thyristor yang dikenal dengan sebutan SCR (s i l i con
cont ro l led rec t i f ie r ) , TRIAC dan DIAC.
1
1. SCR
SCR merupakan singkatan dari Silicon Controlled Rectifier yang memiliki
pengertian sebagai piranti 3 (tiga) terminal yang digunaka untuk mengatur arus
yang melalui suatu beban, atau bisa juga disebut sebagai diode yang
mempunyai fungsi sebagai pengendali.. Untuk mengatur arus yang cukup besar
yang melalui Anoda-Katoda, hanya diperlukan arus yang kecil dari Gate. Selama
arus Anoda-Katoda tetap mengalir, arus Gate dapat dihilangkan setelah satu kali
melakukan penyulutan.
Bila SCR digunakan pada arus AC, maka hanya akan mengalir arus ke
satu arah saja, seperti halnya pada dioda. Pada pengaturan daya AC dengan
SCR dikenal istilah sudut tunda penyulutan (firing delay angle) yaitu periode yang
hilang sebelum SCR tersulut. Rangkaian penyulut pada Gate dapat berupa R
mapun RC. Dengan rangkaian RC akan dapat diatur firing delay angle dalam
jangkah yang lebar.
SCR sering digunakan untuk mengatur motot, pemanas, AC, dan pemanas
induksi.
Adapun bagian-bagian dari SCR, yaitu Anoda(A), Katode(K), dan Gate(G).
Gambar 1.1 Logo SCR
2
Skema dan lambang SCR
Diagram dan skema SCR: Gambar 1.2 Diagram dan Skema SCRa) Susunannya. (b)
Susunan ekivalen. (c) Rangkaian ekivalen. (d) Lambangrangkaia
1.1 Kegunaan SCR:
Sebagai rangkaian Saklar ( switch control )
Sebagai rangkaian pengendali (remote control )
Ada tiga kelompok besar untuk semikonduktor ini yang sama-sama dapat
berfungsi sebagai Saklar ( Switching ) pada tegangan 120 volt sampai 240volt. Yaitu
SCR ini sendiri, TRIAC dan DIAC.
3
1.2 Cara Kerja SCR
Adapun cara kerja dari SCR kita bisa terangkan ini dengan sebuah rangkaian
elektronik persegi
sebagai berikut:
Gambar 1.2.1. Cara Kerja SCR
Saat kita menghubungkan SCR ke sumber tegangan, plus(+) dan
minus(-) ke K dan jangan menyuplai tegangan ke gate(G), kedua transisitordalam
keadaaan cutoff. Menyuplai pulsa (bahkan untuk waktu yang sangatpendek) ke gate
menyebabkan transistor Q2 terhubung. Penghubungan inimenciptakan aliran
arus yang pokok untuk transisitor Q.
Arus ini terhubung danmenyebabkan aliran yang rata ke base Q2. Aliran
ini menjaga transistor Q2dalam keadaan terhubung, yang mana menjaga transistor Q1
dalam keadaan bterhubung walaupun pulsa dalam gate dalam keadaan berhenti. Tipe dari
penekanan tombol ini disebut penekanan regeneratif termasuk umpan balik positif.
1.4. Karakter SCR terlihat pada gambar berikut:
4
Gambar 1.4.1 Karakter SCR
Dalam tegangan belakang SCR seperti diode.Ini tidak akan terhubungsampai alat ini
breaks-over. Komponen SCR dirancang untuk brek-over tegangan yang tinggi(dalam hal ini
untuk menghindari situasi ini). Vx lebih besar dari 400 V.
Sebuah SCR dapat mempunyai tegangan dadal-jenuh (breakover)
yangberkisar dari 50V sampai lebih dari 2500V tergantung pada nomor
tipenya. SCR biasanya dirancang untuk operasi penutupan picu dan
pembukaan arus rendah.Cara ker janya adalah SCR tersebut akan
terbuka terus sampai gerbangnyamenerima masukan picu. Setelah
itu SCR akan menutup dan bertahan dalamk e a d a a n i n i w a l a u p u n
s i n y a l p i c u t e l a h b e r l a l u . S a t u - s a t u n y a c a r a u n t u k membuka
kembali SCR itu adalah cara pemutusan arus rendah.
SCR b iasanya d ipandang sebagai suatu p i rant i yang
menghalangi tegangan kecuali jika disambung dengan suatu picu.
Karena itu, dalam lembar data yang bersangkutan , tegangan
dadal - jenuh ser ing ka l i d isebut tegangan p e n g h a l a n g
m a j u . M i s a l n y a s a j a S C R 2 N 4 4 4 4 m e m p u n y a i
t e g a n g a n penghalang-maju sebesar 600V. Ini berarti bahwa selama
tegangan catu lebihkecil dari 600V, SCR tidak akan beralih keadaan.
Penutupan saklar ini hanyad a p a t d i l a k u k a n d e n g a n p i c u
g e r b a n g . K a r e n a g e r b a n g S C R d i h u b u n g k a n dengan basis
transistor internal, maka diperlukan setidaknya 0,7 V untuk memicu sebuah
SCR. Lembar data menyebutnya dengan arus pemicu gerbang
(GateTrigger Current) I GT. S e b a g a i c o n t o h , l e m b a r d a t a 2 N 4 4 4 1
m e m b e r i k a n tegangan dan arus pemicu:
VGT = 0,75 V
IGT =10mA
In i berar t i bahwa sumber yang menggerakkan gerbang
2N4441 harusmencatu 10mA pada tegangan 0,75 V untuk mengunci SCR.
5
SCR merupakan piranti industri yang dapat menangani arus-arus
besar berukuran dar i 1A sampai leb ih dar i 2500A tergantung dar i
t ipenya. Karenasifatnya sebagai piranti arus tinggi, SCR mempunyai arus
picu dan arus penahanyang relatif besar. Misalnya saja piranti 2N4444 dapat
menghantar arus sebesar 8A secara terus menerus. Arus p icunya
adalah 10mA, dan begi tu pu la aruspena hannya. In i berar t i bahwa
untuk mengendal ikan arus anode sebesar 8Adiperlukan masukan
arus minimum pada gerbang SCR sebesar 10mA. Sebaga icontoh yang
la in , p i rant i C701 merupakan SCR yang dapat menghantar
arussampai sebesar 1250A dengan arus picu 150mA dan arus
penahannya sebesar 500mA.
Dengan adanya kapas i tans da lam SCR maka p i rant i in i
dapat d ip icuoleh tegangan catu yang berubah secara cepat. Jadi
dengan kata lain, jika lajukenaikan dari tegangan catu cukup tinggi,
maka arus pengisian kapasitif dapatmemula i proses regeneras i .
Untuk menghindar i s inya l pemicuan yang sa lahpada SCR, laju
perubahan tegangan pada anode tidak boleh melenihi laju kritis kenaikan
tegangan yang tercantum pada lembar data.
Sebagai contoh misalnya kita tinjau piranti 2N4444 yang
mempunyaila ju kr i t is kenaikan tegangan sebesar 50V/µs. Untuk
menghindar i ter jad inyaproses dadal-jenuh yang tidak diinginkan, tegangan
anode tidak boleh naik lebihcepat dari 50V/µs. Contoh yang lainnya adalah
piranti C701 yang mempunyailaju kritis kenaikan tegangan sebesar 200V/µs.
Gejala transien-penyaklaran yang terjadi pada penyalur catu
teganganadalah penyebab utama dari pelanggaran laju kritis kenaikan-
tegangan. Salahsatu cara untuk mengurangi pengaruh transien tersebut
adalah menggunakanpembatas a tau penekan RC seper t i te r l ihat
pada Gambar 1 .4 .2 . (a) . B i la ge ja la transien berkecepatan tinggi
terjadi pada tegangan catu, maka laju kenaikannyapada anode akan
dikurangi oleh rangkaian RC tersebut. Laju kenaikan dalamt e g a n g a n
a n o d e t i d a k h a n y a b e r g a n t u n g p a d a h a r g a R d a n C , t e t a p i
j u g a bergantung pada besarnya hambatan beban.
Piranti SCR yang lebih besar masih dikenakan batas lain berupa
lajukr i t is kenaikan arus . Misa lnya p i rant i C701 d iketahui
6
mempunyai la ju kr i t iskenaikan arus sebesar 150A/µs. Jika arus anode
bertambah lebih cepat dari lajuini, SCR yang bersangkutan dapat menjadi
rusak akibat bintik-bintik panas (hotspots) yang terjadi didalamnya.
Penggunaan sebuah inductor secara seri sepertid i tun jukkan pada
Gambar 1 .4 .2 . (b) akan mengurangi la ju kena ikan arus ,
danmembantu pembatas RC dalam menekan laju kenaikan tegangan.
Gambar 1.4.2. (a) penekanan RC(RC snubber) (b)penekanan laju kenaikan arus dengan
induktor
Suatu SCR memiliki tegangan gerbang VG. Saat tegangan in i
leb ihdari VGT , SCR akan hidup dan tegangan keluaran akan jatuh dari
+VCC ke suatu nilai yang rendah. Kadang-kadang, hambatan gerbang
digunakan disini. Hambatan in i membatas i arus gerbang ke suatu
n i la i yang aman. Tegangan masukan yang dibutuhkan untuk memicu
sebuah SCR harus lebih dari:
VIN=VGT + IGTRGT
Dalam persamaan in i ,V G T dan I G T adalah tegangan dan
aruspemicu gerbang untuk piranti. Keuntungan utama dari SCR adalah
penekanantombol yang sangat pendek berdasarkan penekanan tombol yang
regeneratif. Inimengurangi penurunan tegangan di dan mengijinkan
produksi komponen SCR,yang bisa menahan arus yang sangat besar (100
ampere).
7
Keburukan dar i SCR adalah pemat ian. Pemat ian dar i SCR
hanya ada satu cara yaitu mengurangi arus yang mengalir melalui ini
disamping arus yang utama.
S e b u a h t r a n s i s t o r b i s a j u g a m e n e k a n t o m b o l a r u s
d a l a m c a r a y a n g s a m a . Keuntungan dar i t rans is tor ada lah
pemat ian in i d i l akukan dengan sederhanayaitu menghentikan arus
di base. Kerugiannya adalah waktu penekanan tombol lebih lama dan
selama penekanan tombol dalam keadaaan tegangan yang tinggidibangun
dalam ini,dengan demikian ini tidak bisa digunakan untuk
penekanantombol untuk arus yang besar.
Di tegangan depan SCR bisa breaks-over dalam satu dari tiga kasus berikut :
Tegangan di dalam ini lebih besar dari VH (Holding Voltage) dan arus pulsa yang tetap
diterima di gate.
Ketika tegangan diantara anoda dan katoda kenaikan setinggi break-
overdepan VB (Break-over Voltage). Dalam keadaan ini, hambatan aliran
tetapberhembus dalam transistor Q1, yang menyebabkan hubungan Q2 dandengan
demikian meningkatkan hubungan untuk Q1 sampai keduatransistor terhubung.
Hal ini biasanya bukan hubungan yang diinginkan,dengan demikian SCR diprogram
untuk VB yang sangat tinggi (lebih dari400 V).
Perubahan yang sangat cepat dari tegangan dari VAK (tegangan
diantaraanoda dan katoda), walaupun jika VAK lebih kecil dari VB. Untuk
menghindari situasi ini kapasitor kadangkala ditambahkan dalam pararel
keSCR yang dijelaskan pada contoh berikut:
Gambar 1.4.2. Rangkaian SCR
8
1.5 Karakteristik SCR (Silicon Controlled Rectifier)
1 .Sebuah SCR terd i r i dar i t iga termina l ya i tu anoda, katoda, dan
gate. SCRberbeda dengan dioda rectifier biasanya. SCR dibuat dari empat
buah lapisdioda. SCR banyak digunakan pada suatu sirkuit elekronika
karena lebihefisien dibandingkan komponen lainnya terutama pada
pemakaian saklar elektronik.
2 . S C R b i a s a n y a d i g u n a k a n u n t u k m e n g o n t r o l k h u s u s n y a
p a d a t e g a n g a n t ingg i karena SCR dapat d i l ewatkan tegangan
dar i 0 sampai 220 Vol t tergantung pada spes i f ik dan t ipe dar i
SCR tersebut . SCR t idak akanmenghantar a tau on, mesk ipun
d iber ikan tegangan maju sampai padat e g a n g a n
b r e a k o v e r n y a S C R t e r s e b u t d i c a p a i ( V B R F ) . S C R
a k a n menghantar j i ka pada termina l gate d iber i pemicu an yang
berupa arusdengan tegangan positip dan SCR akan tetap on bila
arus yang mengalir pada SCR lebih besar dari arus yang penahan (IH).
3 . S a t u - s a t u n y a c a r a u n t u k m e m b u k a ( m e n g - o f f - k a n ) S C R
a d a l a h d e n g a n mengurangi arus Tr ige r ( IT) d ibawah arus
penahan ( IH) . SCR adalah t h y r i s t o r y a n g u n i
d i r e c t i o n a l , k a r e n a k e t i k a t e r k o n d u k s i h a n y a
b i s a melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda.
Artinya,SCR akt i f ke t ika gate-nya d iber i po lar i tas pos i t i f dan
antara anoda dankatodanya dibias maju. Dan ketika sumber yang
masuk pada SCR adalahsumber AC, proses penyearahan akan berhenti
saat siklus negatif terjadi.
1.6 Jenis-jenis SCR
Dalam prakteknya, dikenal berbagai piranti pnpn yang serupa denganSCR.
Berikut ini adalah penjelasan dari berbagai jenis SCR tersebut.
a. LASCR ( light-activated SCR)
9
LASCR atau SCR aktivasi-cahaya ditunjukkan pada gambar 1.6.1. dibawah ini.
Tanda-tanda panah menunjukkan cahaya datang yang akanmenembus jendela piranti dan
mengenai lapisan-lapisan pengosongan transistor.Bila cahaya itu cukup kuat, elektron-
elektron valensi akan dilepaskan dari orbit-orbitnya menjadi elektron-elektron
bebas. Ketika elktron-elektron ini mengalirkeluar dari kolektor dan memasuki
basis transistor, maka proses regenerasi akanberlangsung sampai LASCR menjadi
tertutup atau menyambung.Setelah LASCR ditutup oleh suatu picu cahaya, keadaan
ini akan bertahan teruswalaupun tidak mendapat masukan cahaya selanjutnya. Untuk
memberisensitivitas maksimum terhadap cahaya, gerbang SCR dibiarkan terbuka
sepertiditunjukkan oleh Gambar 1.6.1. Jika dikehendaki tingkat alih (tingkat acuan)
yangdapat diubah-ubah, maka rangkaian pengatur dapat ditambahkan
sepertidiperlihatkan pada Gambar 1.6.1. Hambatan gerbang akan mengalihkansebagian
dari elektron elektron yang dihasilkan oleh cahaya masuk dan dengandemikian mengubah
kepekaan rangkaian terhadap cahaya yang masuk.
Gambar 1.6.1. Rangakaian LASCAR (a) Sensitivitas maksimum (b) Titik alih
yang variabel
b. GCS ( gate-controlled switch)
Seperti yang telah diketahui, pemutusan arus rendah merupakan
carayang normal untuk membuka saklar SCR. Namun saklar kendali gerbang
(GCS)adalah saklar yang dirancang untuk dibuka secara mudah dengan picuprategangan
balik. Untuk GCS penutupan dilakukan dengan picu positif danpembukaan
dilakukan dengan picu negatif (atau dengan pemutusan arusrendah). Rangkaian
GCS diberikan pada Gambar 1.6.2. Setiap picu positif akanmenutup saklar tersebut dan
setiap picu negatif akan membukanya. Sebagaiakibatnya akan diperoleh keluaran
gelombang persegi seperti terlihat dalamgambar. Piranti GCS digunakan dalam rangkaian-
10
rangkaian
pencacah,rangkaian-rangkaian digital , dan penerapan-penerapan lain yang menyediakanpicu
negatif untuk penghentian operasi.
Gambar 1.6.2 Rangkaian GC
c. SCS ( silikon-controlled switch)
Daerah-daerah pengandung tak-murnian dari suatu saklar kendalisilikon
(SCS) diperlihatkan pada Gambar 1.6.3. Masing-masing daerah
tersebutdihubungkan dengan penyalur luar. Bayangkan bahwa piranti ini terdiri dari
duabagian yang terpisah seperti ditunjukkan pada Gambar 1.6.3. Dengan demikiansistem ini
ekuivalen dengan saklar penahan yang menyediakan saluran kepadakedua basisnya.
Suatu picu prategangan maju yang diberikan kepada salah satubasis tersebut
akan menutup SCS. Begitu pula suatu picu prategangan balikpada salah satu
basisinya akan membuka piranti saklar ini.Lambang rangkaian SCS diperlihatkan pada
Gambar 1.6.3.Gerbang di bawahdisebut gerbang katode.
Gerbang di atas disebut gerbang anode.
Dibandingkandengan SCR, SCS terhitung sebagai
11
piranti daya rendah. Arus yang dihadapiberukuran mili ampere dan bukan berukuran
ampere seperti dijumpai dalamoperasi SCR.
(a)
(b) (c)
(d)
Gambar 1.6.3. SCS (a)
Susunannya. (b) susunan ekuivalen. (c) Rangkaian ekuivalen. (d) Lambang rangkaian
d. Crowbar SCR
Salah satu aplikasi penting dari SCR adalah melindungi beban sepertiIC digital
terhadap kelebihan tegangan yang berasal dari catu daya, dimanakelebihan tegangan ini
dapat menyebabkan kerusakan pada piranti tersebut.Gambar 1.6.4. menunjukkan catu daya
CC V yang digunakan pada beban yangdiproteksi. Dibawah kondisi normal,CC V lebih
kecil dari tegangan breakdowndida zener. Dalam kasus ini, tidak ada tegangan pada R, dan
SCR akan tetapterbuka. Beban akan menerima teganganCC V dan semuanya baik.
Gambar 1.6.4. Crowbar SCR
Apabila tegangan catu daya naik sehingga CC V terlalu besar, dioda zener
akan breakdown dan tegangan akan terlihat pada hambatan R. Apabilategangan
ini lebih besar daripada tegangan pemicu SCR, SCR akan tersulut danmenjadi
grendel yang tertutup. Tindakan ini mirip dengan melempar sebuahcrowbar melalui terminal
beban. Karena SCR akan hidup sangat cepat (1m untuk 2N4441), beban akan secara
cepat dilindungi dari efek yang merusakkankarena kelebihan tegangan. Kelebihan
tegangan yang menyulut SCR adalah :
12
VCC = VZ + VGT
Crowbar, melalui bentuk proteksi yang drastis, merupakan hal yang perlu untuk
banyak IC digital yang tidak dapat menahan kelebihan tegangan yang cukup
besar. Daripada merusakkan IC yang mahal, kita dapat menggunakan SCR crowbar
untuk mempersingkat terminal beban pada saat pertama kali ada tanda kelebihan tegangan.
Dengan SCR crowbar, sebuah sekering atau pembatas arus dibutuhkan
untuk mencegah kerusakan pada catu daya. Crowbar pada Gambar 1.6.4.
merupakan sebuah prototipe, sebuah rangkaian dasar yang dapat dimodifikasi dan
dikembangkan.
Prototipe ini tepatbagi banyak aplikasi Akan tetapi tidak memiliki soft turn-
on karena sudut padazener berbentuk melengkung dan tidak bersudut tajam.
Ketika kita melakukanperhitungan toleransi tegangan zener ,soft turn-on tersebut
dapat mengakibatkan tegangan daya menjadi sangat berbahaya sebelum SCRterbakar.
Salah satu cara untuk mengatasi soft turn-on adalah dengan menambahkan
sedikit perolehan tegangan seperti Gambar 1.6.5. Umumnya,transistor dalam keadaan
mati. Namun ketika tegangan keluaran meningkat,transistor akhirnya menyala dan
menghasilkan tegangan tegangan tinggi diluar R4. Karena transistor menyediakan
perolehan tegangan swamped kira-kira R4/R3, sedikit kelebihan tegangan dapat
menggerakkan SCR.
Gambar 1.6.5. Penambahan perolehan transistor ke crowbar
13
Dioda yang digunakan akan mengkompensasikan temperature dioda emitter
dasar transistor. Penyesuaian pelatuk ini menyebabkan kita mengatur trippoint
dari rangkaian tersebut, yang secara tipikal berada 10 sampai 15 persen diatas
tegangan normal.
Crowbar dapat ditambah dengan amplifier IC seperti Gambar 1.6.6.Kotak
segitiga merupakan sebuah IC penguat yang disebut dengan pembanding( comparator ).
Penguat ini memiliki masukan nonpembalik(+) dan inverting (-).Saat masukan
nonpembalik lebih besar dari masukan pembalik , maka keluaranakan positif.
Ketika masukan pembalik lebih besar daripada masukannonpembalik,
maka keluarannya akan menjadi negatif.Penguat memiliki perolehan tegangan yang
cukup besar, biasanya100.000 kali atau lebih. Karena perolehan tegangan yang besar ini,
rangkaiandapat mendeteksi kelebihan tegangan yang paling kecil. Dioda
zenermenghasilkan tegangan 10 V, yang diberikan ke masukan minus dari penguat.
Ketika tegangan catu 20 V (keluaran normal), penala pemicu diset
untukmenghasilkan tegangan sedikit lebih kecil daripada 10 V pada masukan
positif.Karena masukan negatif lebih besar daripada masukan positif, keluaran
penguatakan negative dan SCR terbuka.Apabila tegangan catu di atas 20 V,
masukan positif pada penguat menjadi lebihbesar daripada 10 V. Kemudian,
keluaran penguat menjadi positif dan SCRtersulut. Hal ini secara cepat akan
memutus catu dengan crowbar terminal beban.
Gambar 1.6.6. Penambahan amplifier IC ke crowbar
1.7. Keuntungan dan Kerugian SCR
Keuntungan SCR :
14
Penekanan tombol yang sangat pendek berdasarkan penekanan
tombolyang regeneratif. Ini mengurangi penurunan tegangan di dalam ini
danmengijinkan produksi komponen SCR, yang bisa menahan arus yangsangat
besar (100 ampere)
Sebuah transistor bisa juga menekan tombol arus dalam cara
yang sama.Keuntungan dari transistor adalah pematian ini dilakukan
dengansederhana yaitu menghentikan arus di base.
Keburukan SCR :
Keburukan dari SCR adalah pematian ini. Pematian dari SCR
hanya adasatu cara yaitu mengurangi arus yang mengalir melalui ini disamping
arusyang utama.
Kerugiannya adalah waktu penekanan tombol lebih lama dan
selamapenekanan tombol dalam keadaaan tegangan yang tinggi dibangun dalamini,
dengan demikian ini tidak bisa digunakan untuk penekanan tomboluntuk
arus yang besar.
2. DIAC
D i a c m e r u p a k a n k o m p o n e n y a n g p a l i n g s e d e r h a n a
d a r i k e l u a r g a thyristor, semi konduktor yang terdiri dari tiga lapisan seperti
pada transistor pnp. DIAC d ibuat dengan s t ruktur PNP mir ip seper t i
t rans is tor . Lap isan N pada t r a n s i s t o r d i b u a t s a n g a t t i p i s
s e h i n g g a e l e k t r o n d e n g a n m u d a h d a p a t menyeberang
menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buatcukup
tebal sehingga elektron cukup sukar untuk menembusnya . Struktur
DIACy a n g d e m i k i a n d a p a t j u g a d i p a n d a n g s e b a g a i d u a b u a h
d i o d a P N d a n N P , sehingga dalam beberapa literatur DIAC digolongkan
sebagai dioda.
Gambar 2.1. Simbul DIAC
15
Sukar d i lewat i o leh arus dua arah, DIAC memang
d imaksudkan untuk tu juan in i . Hanya dengan tegangan
breakdown ter tentu baru lah DIAC dapatmenghantarkan arus.
Arus yang d ihanta rkan tentu sa ja b isa bo lak-ba l ik dar ianoda
menuju katoda dan sebaliknya. Kurva karakteristik DIAC sama
sepertiTRIAC, tetapi yang hanya perlu diketahui adalah berapa
tegangan breakdown-nya. DIAC umumnya dipakai sebagai pemicu
TRIAC agar ON pada teganganinput tertentu yang relatif tinggi.
Hubungan hanya dilakukan dengan tiga lapisan luarnya saja,
sehinggadengan demik ian d iac hanya mempunyai dua macam
termina l , komponen in i dapat bekerja pada tegangan AC maupun DC, dan
dapat konduksi dari dua arah,seperti thyristor lainnya diac mempunyai sifat
seperti tabung tiratron.
D i a c b a n y a k d i g u n a k a n d a l a m r a n g k a i a n r a n g k a i a n
p e n g e n d a l i , penyaklaran, dan pemicu. Diac digunakan tersndiri atau
digabungkan dengantriac, transistor atau SCR. Rangkaian ekuivalen dari diac
adalah dua buah diode empat lapis yangdipasang secara paralel seperti terlihat
pada Gambar 2.2(a). Dilihat secara idealini sama dengan sistem saklar
penahan dalam Gambar 2.2(b). Diac tidak akan menghantar sampai
tegangan yang mela lu inya meleb ih i tegangan breakover dalam salah
satu arahnya. Lambang dari Diac terlihat pada Gambar 2.2(d).
Gambar 2.2 Diac (a) Rangkaian ekuivalen. (b) Sistem saklar-penahan ekuivalen.
(c)Saklar penahan kiri tertutup. (d) Lambang rangkaian
16
2.1. Karakteristik DIAC
Gambar 2.1.1. karakteristik DIAC
Ketika tegangan dari diac bergerak dari tegangan VB, diac break-over
danberperan sebagai diode penghubung. Peranan ini sama pada kedua arah.
Menambahkan diac pada gerbang triac meningkatkan substansi tegangan penghidupan
dari triac dan dengan demikian didapatkan tenaga yang lebih dalam pengontrolan dalam
tegangan tinggi. Dimer yang digunakan sebagai berikut:
Gambar 2.1.2. rangkaian DIAC
Sebagai contoh apabila tegangan v mempunyai polaritas, maka dioda
yang berada d i sebelah k i r i akan menghantar b i la harga v mulai
melampaui tegangan breakover Diac. Dalam hal in i sak lar penahan
k i r i te r tu tup. Saat v memi l ik i po lar i tas yang ber lawanan, maka
17
sak lar -penahan kanan yang akanmenutup bila v mulai melampaui
tegangan breakover . Saat penghantaran arus pada Diac sudah mulai
berlangsung, satu-satunya cara untuk membukanya kembali adalah
dengan cara pemutusan arus rendah. Ini berarti mengurangi arus
sampai di bawah batas arus-penahan daripiranti yang bersangkutan.
Pada komponen diac, konsentrasi pengotorannya tidak seperti
padap e n g o t o r a n t r a n s i s t o r t e t a p i m e m p u n y a i j u m l a h y a n g
s a m a p a d a k e d u a pertemuannya sehingga memungkinkan
terjadinya operasi yang simetris. Jaditidak ada yang dapat disebut anoda
atau katoda secara eklusif. Karena lapisan pdan n da l am kom pone n
t e r sebu t d i s usu n seca ra se r i mak a d iac t i dak akan kon duks i
da l am a rah ma ju t e t ap i se la l u mempunya i pe r i l aku sep e r t i
d i i oda bandangan yang diberi pra tegangan terbalik. Hal ini terjadi
tanpa memandang arah tegangan yang diberikan.
Pada saat suatu tegangan diberikan ke komponen, suatu arus
bocor yang sangat kecil akan mengalir. Keadaan ini disebut keadaan
“off”dari diac.Pada titik ini terjadi jebolan bandangan dan tiba-tiba
akan mengalir arus yang b e s a r . I n i m e r u p a k a n k e a d a a n “ o n ”
d i a c . S e k a l i d i a c d i j a d i k a n o n d e n g a n m e n g g u n a k a n
t e g a n g a n p o s t i f a t a u n e g a t i f , k o m p o n e n i n i a k a n
t e r u s menghantarkan arus sampai tegangannya dihilangkan atau
dikurangi menjadinol. Di sini, arus bocor yang kecil ( I BO+ untuk tegangan
positif atau I B0- untuktegangan negatif). Mengali r sampai tegangan yang
diberikan mencpai tegangan breakover .
Pada saat tegangan breakover dicapai , arus akan meningkat
dengan tajam dari I + atau I. Efek resistansi negatif akan muncul seperti
terlihat padakurva lengkung ke arah belakang. Akibatnya arus menaik jika
teganganya sedikit diturunkan. Penggunaannya yang u tam a ada l ah
un tu k member i denyu t p i cu ke t r i ac . Te tap i t en tu sa ja denyu t
pem icu dan s i f a t konduks i dua a rahnya dapa t digunakan pada
berbagai tujuan selain pengoperasian triac.
Sa lah sa tu penggunaan d iac yang pa l i ng sede rhana
ada lah sebaga i penyaklar otomatis. Sebuah diac akan memberikan resistansi
yang sangat tinggibaik dalam AC maupun DC sampai tegangan yang
18
diberikan mencapai nilai VBO kritis. Apabila nilai ini sudah tercapai atau
dilampaui maka diac akan konduksi. Dengan demikian komponen dua
terminal yang sederhana ini dapat disakelarkan dengan tegangan kendali
yang menaik dan tetap terkonduksi sampai tegangan tersebut diturunkan
ke nol.
3. TRIAC
TRIAC mempunyai kontruksi sama dengan DIAC, hanya saja padaTRIAC
terdapat terminal pengontrol (terminal gate ). Sedangkan untuk terminal lainnya
dinamakan main terminal 1 dan main terminal 2 (disingkat mt1 dan mt2). Seperti halnya
pada DIAC, maka TRIAC pun dapat mengaliri arus bolak-balik,tidak seperti SCR
yang hanya mengalirkan arus searah (dari terminalanodake terminalkatoda).
Lambang TRIAC di dalam skema elektronika, memiliki tiga kaki, duadiantaranya
terminal MT1 (T1) dan MT2 (T2) dan lainnya terminal Gate (G)
Gambar 3.1. simbul TRIAC Gambar 3.2. Stuktur TRIAC
Triac setara dengan dua SCR yang dihubungkan paralel. Artinya TRIACdapat
menjadi saklar keduanya secara langsung. TRIAC digolongkan menurutkemampuan
pengontakan. TRIAC tidak mempunyai kemampuan kuasa yangsangat tinggi untuk
jenis SCR.
3.1. Cara kerja TRIAC
19
Sebelum menghidupkan Triac, sebuah arus yang sangat kecil mengalirpada beban
dan semua sumber tegangan turun ke RC filter dobel. Tegangan inidibagi dan
bergerak di fase VC.
Ketika VG melewati penghidupan tegangan, TRIAC hidup dan terhubung
sampai ke input tegangan setengah lingkaran dan berhenti. Ketika input tegangan turun
menjadi 0V, TRIAC mati dan prosedur penghidupannya berulang di tegangan yang terbalik.
Gambar 3.1.1. Rangkaian TRIAC
3.2. Karakteristik Triac
20
T R I A C t e r s u s u n d a r i l i m a b u a h l a p i s s e m i k o n d u k t o r
y a n g b a n y a k digunakan pada pensaklaran elektronik. TRIAC biasa
juga disebut thyristor bidirectional. TRIAC merupakan dua buah SCR
yang dihubungkan secara paralelberkebalikan dengan terminal gate
bersama.
B e r b e d a d e n g a n S C R y a n g h a n y a m e l e w a t k a n
t e g a n g a n d e n g a n polaritas positif saja, tetapi TRIAC dapat dipicu dengan
tegangan polaritas positif dan negatif, serta dapat dihidupkan dengan
menggunakan tegangan bolak-balikp a d a G a t e .
T R I A C b a n y a k d i g u n a k a n p a d a r a n g k a i a n
p e n g e d a l i d a n pensaklaran.T R I A C h a n y a a k a n a k t i f k e t i k a
p o l a r i t a s p a d a A n o d a l e b i h p o s i t i f d i b a n d i n g k a n K a t o d a n y a
d a n g a t e - n y a d i b e r i p o l a r i t a s p o s i t i f , b e g i t u j u g a sebaliknya.
Setelah terkonduksi, sebuah TRIAC akan tetap bekerja selama arus
yang mengal i r pada TRIAC ( IT) leb ih besar dar i arus penahan
( IH) walaupunarus gate dihilangkan.
Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) TRIACadalah dengan
mengurangi arus IT di bawah arus IH.Perbedaan antara SCR dan TRIAC
dapat dilihat juga pada Rangkaiannyayai tu pada rangka ian TRIAC
t idak terdapat d ioda ha l in i d isebabka n karenaTRIAC dapat bekerja
atau dipicu dengan tegangan positif dan negatif.S e t e l a h r a n g k a i a n
s e l e s a i d i r a n g k a i , k e m u d i a n s u m b e r t e g a n g a n d i berikan pada
rangkaian tersebut dimana kondisi TRIAC pada saat itu belum aktif,hal ini
disebabkan TRIAC belum terpicu.
Apabi la sumber tegangan sudah d iber ikan, maka untuk
mengakt i fkanTRIAC d i lakukan pemicuan dengan mengatur
Res is tor Var iabe l (VR) sampai lampu menyala atau arus yang
mengalir pada TRIAC (IT) lebih besar dari aruspenahan (IH).Untuk
pemicuan TRIAC dengan tegangan pos i t i f , po lar i tas anoda
harus l e b i h p o s i t i f d i b a n d i n g k a n k a t o d a n y a s e d a n g k a n u n t u k
p e m i c u a n d e n g a n tegangan negative maka polaritas katodanya harus
lebih positif dibandingkananodanya.
Apabila TRIAC sudah aktif maka kita dapat mengetahui besarnya
arusGate (IG), arus penahan (IH) dengan melihat pada Ampermeter dan
21
juga dapatmengetahui besarnya tegangan Gate (VGT), tegangan
Anoda Katoda (VAK)pada Voltmeter Selain mengetahui besarnya arus dan
tegangan melalui Ampermeter danVoltmeter, untuk mengetahui
karakteristik dari arus yang mengalir pada TRIACdengan osiloskop.
3.3. Jenis- jenis TRIAC
Ada dua jenis TRIAC:
Low-Current Low-Current TRIACdapat mengontak hinggakuat arus1amperedan
mempunyai maksimal tegangan sampai beberapa ratus volt.
Medium-Current Medium-Current TRIACSdapat mengontak sampai kuat
arus 40 ampere danmempunyai maksimal tegangan hingga 1.000 volt.
III. Daftar alat
1. Modul Dasar Elektronika 6. Disket / flashdisk
2. Osoloskop 7. Milimeterblok
3. Multimeter 8. Penggaris / mistar
4. Steker T 9. Pulpen / pensil
5. Data Sheet SCR, TRIAC, DIAC
IV. Cara kerja
PERHATIAN :
1. Percobaan A dan B menggunakan tegangan tinggi langsung dari jala-jala.
Praktikan harus benar-benar memperhatikan keselamatan dirinya dan rekan
kerjanya.
2. gunakan probe 1:10 untuk melakukan pengamatan dengan osiloskop.
Hubungkan osiloskop dengan jala-jala tanpa menggunakan ground dengan
cara meggunakan steker T. dengan demikian bagian logam dari osiloskop
tidak boleh disentuh selama daya untuk modul ihidupkan karena terdapat
tegangan tinggi. Pengaturan osiloskop dilakukan sebelum melakukan
pengamatan.
3. Sebelum melakukan pengamatan, konsultasikan dulu hal-hal yang belum jelas
kepada asisten.
A. Silicon Controlled Rectifier (SCR)
22
1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 4.3 saklar daya dalam keadaan
OFF (lampu indikator mati). Hubungkanrangkaian ke jala-jala listrik.
Gambar 4.3 Percobaan dengan SCR
2. Atur osiloskop pada 10 Volt/Div, 5 mS/Div, kopling DC dan Trigger pada
posisi Internal. Gunakan hanya salah satu kanal saja. Amati bentuk
gelombang pada beban. Kemudian amati pula Anoda-Katoda SCR.
Perhatikan : Gunakan Probe 1:10. Selama memindah-mindahkan probe
dari suatu titik pengamatan ke titik pengamatan yang lain, matikan saklar
daya pada modul.
3. Atur lagi osiloskop pada 0.5 Volt/Div (pengaturan lainnya tetap). Amati
bentuk gelombang pada kapasitor dan Gate-Katode SCR.
4. pengamatan langkah 2 dan 3 dilakukan untuk dua macam firing delay
angle yang berbeda dengan mengubah potensio 500K. Ukur besarnya
hambatan potensio untuk tiap pengamatan.
5. Buatlah rangkaian seperti gambar 4.4 Lakukan pengamatan seperti
sebelumnya
23
Gambar 4.4 Percobaan SCR Gelombang Full Wave
B. TRIAC dan DIAC
Gambar 4.5 Percobaan dengan TRIAC
1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 4.5 lakukan pengamatan bentuk
gelombang pada beban (10 V/Div), A1 – A2 (10 V/Div), kapasitor (2 V/Div)
dan pada G – A1 (0.05 V/Div). Pengamatan dilakukan untuk dua sudut
yang berbeda. Apakah simetris sudut sulut belahan positif dan belahan
negative ?
2. Ulangi percoban diatas dengan menggantikan resistor 1K dengan DIAC
(gambar 4.6). Bagaimanakah perbedaan dengan sebelumnya ?
24
Gambar 4.6 Percobaan dengan TRIAC DIAC
V. Tugas Pendahuluan
1. Tambahkan dasar teori minimal 20 halaman dari sumber yang berbeda
lengkap dengan daftar pustaka!
2. Cari gambar rangkaian lain yg menggunakan DIAC dan TRIAC.jelaskan
cara kerja dan kegunaannya!
VI. Pertanyaan
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan SCR, TRIAC, dan DIAC!
2. Jelaskan perbedaan - perbedaan SCR, TRIAC, dan DIAC!
3. Berikan penjelasan tentang fungsi dan karakteristik dari SCR, TRIAC,
dan DIAC!
4. Terangkan cara kerja osilator relaksasi dengan SCR.
5. Apakah keuntungan-keuntungan penggunaan SCR dan TRIAC pada
pengaturan daya ?
6. Buatlah contoh aplikasi – aplikasi yang menggunakan SCR, TRIAC, dan
DIAC!
7. Menurut data dan analisa yang anda buat, apakah yang akan terjadi jika
hambatan pada masing – masing rangkaian diatas dikurangi, jelaskan dengan
analisa matematis!
8. Mengapa pada rangkaian R diganti dengan diac nyala lampu pada saat
potensio diputar bisa lebih terang dan lebih redup, jelaskan dengan analisa
matematis!
25
9. Bagaimanakah hubungan antara konstanta waktu jaringan RC pada
Gate dan besarnya sudut tunda penyalaan ?
10. Berikan kesimpulan anda pada masing – masing percobaan diatas!
26