karakteristik dioda, thrysitor dan TRIAC

7/27/2019 karakteristik dioda, thrysitor dan TRIAC

1/6

PERCOBAAN 1Karakteristik Dioda, Thyristor dan TRIAC

1. Karakteristik Diode

Dioda ialah jenis VACUUM tube yang memiliki dua buah elektroda. Diodatabung pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904. Struktur dan skema dari dioda, platediletakkan dalam posisi mengelilingi katoda sedangkan heater disisipkan di dalamkatoda. Elektron pada katoda yang dipanaskan oleh heater akan bergerak dari katodamenuju plate.

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

A. Dioda diberi tegangan nolKetika dioda diberi tegangan nol maka tidak ada medan listrik yang menarik

elektron dari katoda. Elektron yang mengalami pemanasan pada katoda hanya mampumelompat sampai pada posisi yang tidak begitu jauh dari katoda dan membentuk muatan ruang (Space Charge). Tidak mampunya elektron melompat menuju katodadisebabkan karena energi yang diberikan pada elektron melalui pemanasan olehheater belum cukup untuk menggerakkan elektron menjangkau plate.

B. Dioda diberi tegangan negativeKetika dioda diberi tegangan negatif maka potensial negatif yang ada pada

plate akan menolak elektron yang sudah membentuk muatan ruang sehingga elektrontersebut tidak akan dapat menjangkau plate sebaliknya akan terdorong kembali kekatoda, sehingga tidak akan ada arus yang mengalir.

C. Dioda 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 emisithermionic, pada situasi inilah arus listrik baru akan terjadi. Seberapa besar aruslistrik yang akan mengalir tergantung daripada besarnya tegangan positif yangdikenakan pada plate. Semakin besar tegangan plate akan semakin besar pula aruslistrik yang akan mengalir.

Oleh karena sifat dioda yang seperti ini yaitu hanya dapat mengalirkan aruslistrik 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.

Karakteristik Pada DiodaPenyearah 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 sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalamrangkaian elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas.


2/6

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).

Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambangdioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya inimengingatkan kita pada arus konvensional dimana arus mudah mengalir dari sisi P kesisi N.

Gambar karakteristik Dioda

Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor.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 adalahsemikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Denganstruktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.Sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletionlayer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudahdiketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektronsedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebasmerdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensialsisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akantergerak 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 aliranhole dari P menuju N, Kalau menggunakan terminologi arus listrik, maka dikatakanterjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Sebaliknya hal yang akan terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu denganmemberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritastegangan lebih besar dari sisi P.

Tentu akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupunsebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup

berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangiterjadinya arus. Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkanarus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi


3/6

konduktor. Tidak serta merta di atas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi(depletion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksiadalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.3 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat

dari bahan Germanium.Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memangada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown,dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisandeplesi.

2. Karakteristik Thyristor Thyristor merupakan salah satu tipe devais semikonduktor daya yang paling

penting dan telah banyak digunakan secara ekstensif pada rangkaian daya . Thyristor biasanya digunakan sebagai saklar/bistabil, beroperasi antara keadaan non konduksike konduksi. Pada banyak aplikasi, thyristor dapat diasumsikan sebagai saklar idealakan tetapi dalam prakteknya thyristor memiliki batasan karakteristik tertentu.Beberapa komponen yang termasuk thyristor antara lain PUT (Programmable Uni-

junction Transistor), UJT (Uni-Junction Transistor ), GTO (Gate Turn Off Thyristor),SCR (Silicon Controlled Rectifier), LASCR (Light Activated Silicon ControlledRectifier), RCT (Reverse Conduction Thyristor), SITH (Static Induction Thyristor),MOS-Controlled Thyristor (MCT).

Stuktur Thyristor

Ciri dari sebuah thyristor adalah komponen yang terbuat dari bahansemiconductor silicon. Walaupun bahannya sama, tetapi struktur P-N junction yangdimilikinya lebih kompleks dibanding transistor bipolar atau MOS. Komponenthyristor lebih digunakan sebagai saklar (switch) daripada sebagai penguat arus atautegangan seperti halnya transistor.

Struktur dasar thyristor adalah struktur 4 layer PNPN seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Sebuah thyristor dapat bekerja dan dapat disimulasikan terdiri darisebuah resistor R on, Sebuah induktor Lon, sebuah sumber tegangan DC V yangterhubung seri dengan Switch (SW). SW dikontrol oleh signal Logic yang yang

bergantung pada tegangan Vak, arus Iak dan signal Gate (G). Simulasi ini dapatdilihat pada Gambar 3.


4/6

Gambar 2 struktur Thrysior Gambar 3 simulasi kerja

Terdiri dari sebuah resistor R on, sebuah induktor Lon, sebuah sumber tegangan DC V yang terhubung seri dengan Switch (SW). SW dikontrol oleh signal

Logic yang yang bergantung pada tegangan Vak, arus Iak dan signal Gate (G).

Thrysior apabila dalam bentuk transistor

Dapat dilihat, I. Kolektor transistor Q1 tersambung pada base transistor Q2 dan sebaliknya kolektor

transistor Q2 tersambung pada base transistor Q1.

II. Rangkaian transistor yang demikian menunjukkan adanya loop penguatan arus di

bagian tengah. Dimana diketahui bahwa I c = BI b, yaitu arus kolektor adalah

penguatan dari arus base.

III. Jika misalnya ada arus sebesar I b yang mengalir pada base transistor Q2, maka

akan ada arus I c yang mengalir pada kolektor Q2. Arus kolektor ini merupakan arus

base I b pada transistor Q1, sehingga akan muncul penguatan pada pada arus

kolektor transistor Q1.

IV. Arus kolektor transistor Q1 tidak lain adalah arus base bagi transistor Q2.

V. Demikian seterusnya sehingga makin lama sambungan PN dari thyristor ini di

bagian tengah akan mengecil dan hilang. Tertinggal hanyalah lapisan P dan N di

bagian luar.

VI. Thyristor menjadi ON saat diberi arus trigger lapisan P yang dekat dengan

katoda. Karena letaknya yang dekat dengan katoda, pin gate ini bisa juga disebut

pin gate katoda ( cathode gate ).


5/6

3. Karakteristik TRIAC ( TRIode Alternating Current )TRIAC, atau Triode for Alternating Current (Trioda untuk arus bolak-balik)

adalah sebuah komponen elektronik yang kira-kira ekivalen dengan dua SCR yangdisambungkan antiparalel dan kaki gerbangnya disambungkan bersama. Nama resmi

untuk TRIAC adalah Bidirectional Triode Thyristor. Ini menunjukkan sakelar diarahyang dapat mengalirkan arus listrik ke kedua arah ketika dipicu (dihidupkan). Inidapat disulut baik dengan tegangan positif ataupun negatif pada elektrode gerbang.Sekali disulut, komponen ini akan terus menghantar hingga arus yang mengalir lebihrendah dari arus genggamnya, misal pada akhir paruh siklus dari arus bolak-balik.Hal tersebut membuat TRIAC sangat cocok untuk mengendalikan kalang AC,memungkinkan pengendalian arus yang sangat tinggi dengan arus kendali yangsangat rendah. Sebagai tambahan, memberikan pulsa sulut pada titik tertentu dalamsiklus AC memungkinkan pengendalian persentase arus yang mengalir melaluiTRIAC (pengendalian fase).

TRIAC

Struktur TRIAC sebenarnya sama dengan dua buah SCR yang arahnya bolak- balik dan kedua gate-nya disatukan. TRIAC biasa juga disebut thyristor bi-

directional (dua arah).Karakteristik TRIAC

Kurva karakteristik TRIACTRIAC bekerja mirip seperti SCR yang paralel bolak-balik, sehingga dapat

melewatkan arus dua arah. TRIAC tersusun dari lima buah lapis semikonduktor yang


6/6

banyak digunakan pada pensaklaran elektronik. TRIAC merupakan dua buah SCR yang dihubungkan secara paralel berkebalikan dengan terminal gate bersama.

Berbeda dengan SCR yang hanya melewatkan tegangan dengan polaritas positif saja, tetapi TRIAC dapat dipicu dengan tegangan polaritas positif dan negatif,

serta dapat dihidupkan dengan menggunakan tegangan bolak-balik pada Gate.TRIAC banyak digunakan pada rangkaian pengedali dan pensaklaran.Ada dua jenis TRIAC yaitu, Low-Current TRIAC dan Medium-Current

TRIAC. Low-Current TRIAC dapat mengontak hingga kuat arus 1 ampere danmempunyai maksimal tegangan sampai beberapa ratus volt. Medium-Current TRIACdapat mengontak sampai kuat arus 40 ampere dan mempunyai maksimal teganganhingga 1.000 volt.

Triac akan tersambung (on) ketika berada di quadran I yaitu saat arus positif kecil melewati terminal gate ke MT1,dan polaritas MT2 lebih tinggi dari MT1, saattriac terhubung dan rangkaian gate tidak memegang kendali, maka triac tetaptersambung selama polaritas MT2 tetap lebih tinggi dari MT1 dan arus yang mengalir lebih besar dari arus genggamnya (holding current/Ih), dan triac juga akantersambung saat arus negatif melewati terminal gate ke MT1,dan polaritas MT1 lebih

tinggi dari MT2, dan triac akan tetap terhubung walaupun rangkaian gate tidak memegang kendali selama polaritas MT1 lebih tinggi dari MT2. Selain dengan caramemberi pemicuan melalui teminal gate, triac juga dapat dibuat tersambung (on)dengan cara memberikan tegangan yang tinggi sehingga melampaui tegangan

breakover-nya terhadap terminal MT1 dan MT2, namun cara ini tidak diizinkankarena dapat menyebabkan triac akan rusak. Pada saat triac tersambung (on) makategangan jatuh maju antara terminal MT1 dan MT2 sangatlah kecil yaitu berkisar antara 0.5 volt sampai dengan 2 volt.

Documents

karakteristik dioda, thrysitor dan TRIAC