MPKE - Dasar-Dasar Elektronika

  • View
    298

  • Download
    7

Embed Size (px)

Transcript

Teknologi Dan Rekayasa

KK.1 Dasar Dasar Elektronika

Tujuan Pembelajaran: 1. Memahami konsep dasar elektronika

2. Memahami simbol komponen elektronika3. Memahami sifat-sifat komponen elektronika pasif

4. Menggambar karakteristik komponen elektronika.

Pendahuluan Penggunaan komponen elektronika sangat luas , bahkan pada sistem pengendali statis semi konduktor sebagai bagian dari elektronika akan menggantikan peranan kendali mekanik, keuntungan lain dapat berfungsi rangkap, sebagai rangkaian elektronik dan pengendali statis Penggunaan semikonduktor sebagai relay memiliki kelebihan tertentu lebih cepat dan teliti dibanding relay mekanik. Transistor dan thyristor dapat digunakan sebagai switch untuk memutus atau menyambungkan hubungan antara sumber dengan beban.Teknologi dan Rekayasa

Semi KonduktorBahan semikonduktor adalah suatu bahan yang memiliki tahanan jenis yang berada diantara bahan isolator dan bahan konduktorTabel Tahanan Jenis BahanNo 1. 2. 3. Jenis bahan Jenis isolator Jenis semikonduktor Jenis konduktor Tahanan jenis 107 s/d 1023m 10-6 s/d 107 m 10-8 s/d 10-6 m

Teknologi dan Rekayasa

Semi KonduktorBahan semikonduktor lainnya yang dapat dipergunakan dalam komponen photo elektris antara lain adalah 1. Atom silikon dan atom germanium Susunan suatu atom terdiri dari sejumlah elektron yang bergerak beredar mengelilingi inti atom menurut garis peredaran atau orbit tertentu. Setiap garis orbit membentuk suatu lapangan (kulit atom) dengan jumlah elektron sesuai aturan 2 n2, n adalah nomor kulit atom. Valensi adalah elektron yang berada pada bagian paling luar dari susunan atom. dal elektron yang berada pada bagian paling luar dari susunan atom Teknologi dan Rekayasa

Semi KonduktorSilikon (Si) memiliki 14 elektron, 2 elektron kulit pertama dan 8 elektron kulit kedua dan sisanya 4 elektron. Germanium (Ge) memiliki 32 elektron, kulit pertama 2 elektron, kulit kedua 8 elektron, kulit ketiga 18 elektron dan sisanya 4 elektron. Atom Si dan Ge memiliki valensi 4 (elemen tetravalent). a. Atom germanium b. Atom silikon

Teknologi dan Rekayasa

Semi konduktor Struktur kristal semikonduktor Ikatan kovalen Contoh, dua buah atom hidrogen memiliki sebuah elektron valensi, maka kedua atom tersebut membuat satu ikatan kovalen Kristal semikonduktor Jika sejumlah atom tetravalent, maka setiap satu atom mengadakan ikatan kovalen dengan empat atom disekelilingnya, melalui empat ikatan kovalen dari elektron valensiTeknologi dan Rekayasa

Semi konduktor Kristal tipe N Kemampuan untuk menghantarkan arus listrik pada kristal semikonduktor murni dapat dilakukan dengan menambah (doping) sejumlah kecil unsur lain kedalam kristal murni, sehingga dihasilkan kristal semikonduktor extrinsic. Kristal yang terbentuk disebut kristal tipe N. Sedangkan atom pentavalent yang berfungsi pendoping disebut atom donor

Teknologi dan Rekayasa

Semi konduktor

Gambar Struktur Kristal Tipe NTeknologi dan Rekayasa

Semi konduktor Kristal tipe P Atom trivalent sebagai pendoping disebut atom akseptor dan kristal yang terbentuk disebut kristal tipe P

Gambar Struktur Kristal Tipe P

Teknologi dan Rekayasa

Semi konduktor PN Junction Semikonduktor Jika dua kristal semikonduktor tipe P dan N dibentuk dala satu lapisan, maka terjadi gabungan dan disebut PN junction Selanjutnya terjadi peristiwa difusi elektron bebas pada daerah transisi kristal N ke transisi PTeknologi dan Rekayasa

Semi konduktor

Gambar Difusi Elektron dari N menuju P

Gambar Deplection Region PN JunctionTeknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen ElektronikaDioda semikonduktorDioda, semikonduktor adalah suatu PN junction yang memiliki dua elektroda yang dihubungkan dengan masing-masing lapis kristal P dan N. Pada PN junction elektroda yang tersambung dengan krital N disebut kathoda (K) dan elektroda yang tersambung dengan kristal P disebut anoda (A).Teknologi dan Rekayasa

P

N

Bentuk fisis PN junction dioda semikonduktor

Komponen-Komponen ElektronikaDioda semikonduktor Prategangan maju (forward bias) Rangkaian forward bias dioda ditunjukkan pada gambar, terjadi jika Anoda (kristal P) mendapat potensial + terhadap kathoda (kristal N) atau dengan kata lain jika Anoda (A) dihubungkan pada kutub + baterai dan Kathoda (K) disambung dengan kutub baterai

Teknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronika

Gambar Forward Bias Pada Dioda SemikonduktorTeknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronika Prategangan balik (reverse bias) Jika tegangan atau potensial kathoda (kristal N) lebih positif terhadap anoda (kristal P) atau A mendapat tegangan negatif () baterai dan K mendapat tegangan positif (+) baterai, maka terjadi reverse bias dioda. Gambar menunjukkan rangkaian reverse bias dioda

Teknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronika

Gambar Rangkaian Dioda Reverse BiasTeknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronika Karakteristik dioda Pada bias forward terdapat tegangan konduk (turn on

voltage)untuk dioda germaium kurang lebih 0,2 volt dan 0,6

volt untuk dioda silikon

Teknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronika Mengenal kode atau simbol dioda Pada sistem pengkodean dioda di Eropa, terdiri dari dua atau tiga huruf diikuti oleh suatu nomor seri a. Huruf pertama Menyatakan bahan untuk membuat dioda A: germanium dan B : silikon b. Huruf kedua Menyatakan fungsinya, A: dioda umum atau biasa dan B: dioda dayaTeknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronikac. Huruf ketiga Menyatakan dioda tipe industri, yaitu tipe-tipe yang memenuhi syarat lebih tinggi, sedangkan

nomor serinya tidak memiliki arti teknisContoh: BY 127, artinya dioda terbuat dari silikon dan fungsinya sebagai dioda daya

Teknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronika Percobaan dioda untuk penyearah setengah gelombang a. Peralatan dan bahan yang digunakan Peralatan yang digunakan pada percobaan adalah: Voltmeter DC, Voltmeter AC, dan Osciloscope. Bahan yang digunakan adalah dioda, tahanan, transformator step down, dan kabel penghubung

Teknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronika Dioda ZenerK

A

Simbol

Karakteristik

Simbol dan Karakteristik Zener DiodaTeknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen ElektronikaPrinsip Kerja Dioda Zener Jika tegangan reverse dihubungkan pada PN junction, deplection layer bertambah lebar karena elektron dan hole ditolak junction. Lebar deplection layer bergantung kadar doping, jika digunakan silikon dengan doping tinggi, maka dihasilkan deplection layer yang sempit. Jika tegangan reverse dihubungkan menimbulkan medan listrik yang kuat pada dioda dan jika tegangan reverse mencapai tegangan zener Uz, maka medan listrik yang dibangkitkan sangat kuat sehingga banyak elektron akan terlepas dari daya tarik intinya disertai dengan kenaikan arus reverse secara mendadak. Keadaan ini disebut dengan zener break down.

Sebelum terjadi zener break down, elektron-elektron dari minority carrier memperolah tenaga kinetik yang besar sehingga pada saat menabrak atom akan menimbulkan ionisasi dan menimbulkan elektron baru, semakin banyak elektron yang dihasilkan dan arus reverse naik dengan cepat. Peristiwa semacam ini disebut avalence break down.Teknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen ElektronikaDioda zener dioda sebagai penstabil teganganMisal tegangan input Ui berasal dari output sebuah perata arus dan tegangannya tidak stabil dan beban RL berubah-ubah. Padahal yang dikehendaki tegangan di antara ujung-ujung RL stabil maka dipasang dioda zener dan tahanan R1 yang dipilih sehingga tegangan pada zener sama dengan Uz.

Gambar penstabil Tegangan dengan Dioda ZenerTeknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronika Penstabil tegangan pada beban bervariasi Jika tegangan turun karena Rl yang berubah besar (naik), maka I1 turun sehingga Uz naik sehingga Iz naik, IT.R1 naik dan Uz turun lagi ke harga semula. Sebaliknya, jika beban berubah turun, maka IL naik, IT naik dan Uz turun sehingga Iz turun, IT turun dan IT.R1 turun dan Uz akhirnya naik lagi ke harga semula. Berdasarkan dua kondisi tersebut, walaupun beban (IL) berubahubah maka tegangan pada beban tetap stabil, demikian juga Uz dan yang selalu berubah adalah Iz mengikuti perubahan arus beban (IL), Jika IL sama dengan nol, maka arus maksimum yang mengalir pada zener tidak boleh melebihi Iz maksimum yang diijinkanTeknologi dan Rekayasa

Percobaan dioda zener Alat dan bahan yang digunakan: Us = Regulated power supply 0 30 VDC V1 = Voltmeter 0-5 Volt DC V2 = Voltmeter 0-10 volt DC Osc = Osiloscope mA = mili amperemeter0-50 mA

Rp = Potentiometer T = Transformator step down 220V/6V

D2 = Dioda zener R1 = 100 R2 = 200 Kabel penghubung, secukupnyaTeknologi dan Rekayasa

Buat rangkaian percobaan dengan menggunakan bahan dan peralatan untuk percobaan rangkaian forward bias seperti ditunjukkan Gambar Hidupkan sumber dan siapkan tegangan Us sebesar 4 Volt Atur potensiometer pelan-pelan, sehingga tegangan pada dioda zener naik dengan perubahan tegangan 0,1 volt tiap tahap (dari penunjukan voltmeter

Teknologi dan Rekayasa

Pada setiap tahap, catat besarnya arus yang mengalir = Iz dengan membaca mA, masukkan pada Tabel Dari hasil pengamatan anda, buat grafik karakteristik dioda zener pada tempat yang disediakan (Gambar ) Amati bagaimana pengaruh perubahan panas terhadap dioda zener di dalam rangkaian, tetapkan besar arus tertentu dan panaskan dioda zener dengan solder dan amati penunjukan mili amperemeterTeknologi dan Rekayasa

Tabel Hasil Percobaan Forward Bias Zener Dioda

Gambar Grafik Hubungan Tegangan dan Arus Forward Bias Zener Diode

Teknologi dan Rekayasa

Transisto