Induktor.
Induktor
adalah komponen listrik
yang digunakan sebagai beban induktif. Simbol induktor
seperti pada gambar di bawah ini :
Kapasitas
induktor dinyatakan dalam
satuan H (Henry) = 1000mH
(mili Henry). Kapasitas
induktor diberi lambang
L, sedangkan reaktansi induktif diberi lambang XL. Untuk
menentukan ggl induksi dari suatu kumparan dapat ditentukan persamaan sbb:
ε = -L . dI/ dt
dimana: ε = ggl induksi (V)
dI/ dt = kecepatan perubahan arus (A/s)
XL = ω L = 2π.f.L
Dimana:
f = frekuensi (Hz)
L = kapasitas inductor (H)
2.1
Transformator
Transformator atau trafo adalah alat yang digunakan
untuk mengubah tegangan bolak balik dari tegangan tertentu ke tgangan yang kita
kehendaki. Pada transformator mengalir tegangan primer (Vp) dan sekunder (Vs)
melalui banyaknya lilitan primer (Np)dan sekunder (Ns), yang dapat dituliskan
dalam persamaan sbb:
Vs . Np = Vp . Ns
Pada kenyataanya, trafo selalu mengalami kebocoran
yakni energi yang masuk lebih besar darpada energi yang keluar. Sehingga nilai
efisiensi (η) trafo dirumuskan sbb:
η = Vs. Is
x 100 %
Vp. Ip
Pada transformator mengalir tegangan primer (Vp) dan
sekunder (Vs) melalui banyaknya kuat arus primer (Ip)dan sekunder (Is), yang
dapat dituliskan dalam persamaan sbb:
Vs. Is = Vp. Ip
Pada transformator mengalir kuat arus primer (Ip) dan
sekunder (Is) melalui banyaknya lilitan primer (Np)dan sekunder (Ns), yang
dapat dituliskan dalam persamaan sbb:
Is. Ns = Ip. Np
2.1
Transistor
Transistor
merupakan peralatan yang mempunyai 3 lapis N-P-N atau P-N-P. Dalam rentang operasi, arus kolektor
IC merupakan fungsi dari
arus basis IB. Perubahan
pada arus basis
IB memberikan perubahan
yang diperkuat pada
arus kolektor untuk
tegangan emitor-kolektor VCE yang
diberikan. Perbandingan
kedua arus ini dalam orde 15 sampai 100.
Simbol untuk transistor dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Salah satu cara pemberian tegangan kerja dari
transistor dapat dilakukan seperti pada Gambar di bawah ini. Jika digunakan untuk jenis
NPN, maka tegangan Vcc-nya positif, sedangkan untuk jenis PNP tegangannya
negatif.
Arus Ib (misalnya Ib1) yang diberikan dengan mengatur
Vb akan memberikan titik kerja pada transistor. Pada saat itu transistor akan
menghasilkan arus collector (Ic) sebesar Ic dan tegangan Vce sebesar Vce1. Titik Q (titik kerja transistor) dapat
diperoleh dari persamaan sebagai berikut :
Persamaan garis beban = Y = Vce = Vcc - Ic x RL
Jadi untuk Ic = 0, maka
Vce = Vcc dan
untuk Vce = 0, maka diperoleh Ic =
Vcc/RL
Apabila
harga-harga untuk Ic
dan Ice sudah
diperoleh, maka dengan menggunakan karakteristik transistor yang bersangkutan, akan diperoleh titik kerja
transistor atau titik Q.
Pada umumnya
transistor berfungsi sebagai
suatu switching (kontak on-off).
Adapun kerja transistor yang berfungsi sebagai switching ini, selalu
berada pada daerah jenuh (saturasi) dan daerah cut off (bagian
yang diarsir pada Gambar 21). Transistor
dapat bekerja pada
daerah jenuh dan
daerah cut off-nya, dengan cara melakukan pengaturan
tegangan Vb dan rangkaian pada basisnya
(tahanan Rb) dan juga tahanan bebannya (RL). Untuk mendapatkan
on-off yang bergantian
dengan periode tertentu, dapat
dilakukan dengan memberikan tegangan Vb yang berupa pulsa, seperti pada Gambar
berikut.
Apabila Vb =
0, maka transistor
off (cut off), sedangkan apabila Vb=V1
dan dengan mengatur
Rb dan R1
sedemikian rupa, sehingga menghasilkan arus Ib yang akan menyebabkan
transistor dalam keadaan jenuh. Pada keadaan ini Vce adalah kira-kira sama
dengan nol (Vsat = 0.2 volt).
Pada kondisi Vb = 0, harga Ic = 0, dan berdasarkan
persamaan loop :
Vcc+ IcR1 + Vce= 0, dihasilkan
Vce= +Vcc
Pada kondisi Vb = V1, harga Vce= 0 dan Iv = I saturasi
untuk mendapatkan arus Ic, (I saturasi) yang cukup besar pada rangkaian
switching ini, umumnya RL didisain sedemikian rupa sehingga RL mempunyai
tahanan yang kecil.
Dioda Semikonduktor.
Dioda
semikonduktor dibentuk dengan
cara menyambungkan semi-konduktor
tipe p dan semikonduktor tipe n. Pada saat terjadinya sambungan (junction) p
dan n, hole-hole pada bahan p dan elektron-elektron pada
bahan n disekitar
sambungan cenderung untuk berkombinasi. Hole dan elektron yang berkombinasi ini
saling meniadakan, sehingga
pada daerah sekitar sambungan
ini kosong dari
pembawa muatan dan terbentuk daerah pengosongan (depletion
region).
Oleh
karena itu pada
sisi p tinggal
ion-ion akseptor yang bermuatan negatip dan pada sisi n
tinggal ion-ion donor yang bermuatan positip.
Namun proses ini tidak berlangsung terus, karena potensial
dari ion-ion positip
dan negatip ini
akan mengahalanginya.
Tegangan atau potensial
ekivalen pada daerah pengosongan
ini disebut dengan tegangan penghalang (barrier potential). Besarnya tegangan
penghalang ini adalah 0.2 untuk germanium dan 0.6 untuk silikon. Lihat Gambar 17.
Suatu dioda bisa diberi bias mundur (reverse bias)
atau diberi bias maju (forward bias) untuk mendapatkan karakteristik yang
diinginkan. Bias mundur
adalah pemberian tegangan
negatip baterai ke terminal anoda (A) dan tegangan positip ke terminal
katoda (K) dari suatu dioda. Dengan
kata lain, tegangan anoda katoda VA-K adalah negatip (VA-K < 0). Apabila
tegangan positip baterai dihubungkan ke terminal Anoda (A) dan negatipnya ke
terminal katoda (K), maka
dioda disebut mendapatkan
bias maju (foward bias). Lihat pada gambar berikut.
Kurva Karakteristik Dioda
Hubungan antara besarnya arus yang mengalir
melalui dioda dengan tegangan VA-K
dapat dilihat pada kurva
karakteristik dioda (Gambar 20).
Gambar 20
menunjukan dua macam
kurva, yakni dioda germanium (Ge) dan dioda silikon
(Si). Pada saat dioda diberi bias maju,
yakni bila VA-K
positip, maka arus
ID akan naik dengan
cepat setelah VA-K
mencapai tegangan cut-in (V). Tegangan cut-in (V) ini
kira-kira sebesar 0.2 Volt untuk dioda germanium dan 0.6 Volt
untuk dioda silikon. Dengan pemberian tegangan
baterai sebesar ini,
maka potensial penghalang
(barrier potential) pada
persambungan akan teratasi,
sehingga arus dioda mulai mengalir dengan cepat.
Bagian kiri bawah dari grafik pada Gambar 19 merupakan
kurva karakteristik dioda saat mendapatkan bias mundur. Disini juga terdapat dua kurva, yaitu untuk
dioda germanium dan silikon. Besarnya
arus jenuh mundur (reverse saturation
current) Is untuk dioda germanium adalah dalam orde mikro amper dalam
contoh ini adalah 1 μA. Sedangkan
untuk dioda silikon
Is adalah dalam orde nano amper dalam hal ini adalah 10 nA.
Apabila
tegangan VA-K yang
berpolaritas negatip tersebut dinaikkan terus,
maka suatu saat
akan mencapai tegangan patah (break-down) dimana arus Is
akan naik dengan tiba-tiba. Pada
saat mencapai tegangan
break-down ini, pembawa minoritas dipercepat hingga mencapai
kecepatan yang cukup tinggi
untuk mengeluarkan elektron valensi
dari atom. Kemudian elektron
ini juga dipercepat
untuk membebaskan yang lainnya
sehingga arusnya semakin
besar. Pada dioda biasa pencapaian
tegangan break-down ini
selalu dihindari karena dioda
bisa rusak.
Hubungan
arus dioda (ID) dengan tegangan dioda (VD) dapat dinyatakan dalam persamaan matematis yang
dikembangkan oleh W. Shockley, yaitu:
dimana:
ID = arus dioda (amper)
Is = arus jenuh mundur (amper)
e = bilangan
natural, 2.71828...
VD = beda tegangan pada dioda (volt)
n = konstanta,
1 untuk Ge; dan 2 untuk Si
VT = tegangan ekivalen temperatur (volt)
Harga Is suatu
dioda dipengaruhi oleh
temperatur, tingkat doping dan
geometri dioda. Dan konstanta n tergantung pada sifat konstruksi dan parameter
fisik dioda. Sedangkan harga VT
ditentukan dengan persamaan:
VT = k.T / q
dimana:
k =
konstanta Boltzmann, 1.381 x 10-23 J/K
(J/K artinya joule per derajat kelvin)
T =
temperatur mutlak (kelvin)
q = muatan
sebuah elektron, 1.602 x 10-19 C
Sebagaimana
telah disebutkan bahwa
arus jenuh mundur,
Is, dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti: doping, persambungan, dan
temperatur. Namun karena dalam
pemakaian suatu komponen dioda, faktor
doping dan persambungan
adalah tetap, maka
yang perlu mendapat perhatian
serius adalah pengaruh temperatur.
0 komentar:
Posting Komentar