Senin, 29 Desember 2014

Prinsip listrik Dasar Semikonduktor





Prinsip Dasar Semikonduktor

Semikonduktor merupakan elemen dasar dari  komponen elektronika seperti dioda, transistor dan  IC (integrated circuit).  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 tersebut memiliki susunan atom  yang sedemikian rupa sehingga elektronnya dapat bergerak bebas. 
Sebenarnya atom tembaga dengan lambang kimia Cu memiliki inti 29 ion (+) 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. 
Pada suhu kamar, elektron tersebut dapat bebas bergerak atau berpindah-pindah dari satu nucleus ke nucleus lainnya.  Jika diberi tegangan potensial listrik, elektron-elektron  tersebut dengan mudah berpindah yang kemudian dinamakan sebagai arus listrik.  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 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 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).  Pasir, kaca dan batu-batuan lain adalah bahan alam yang banyak mengandung unsur silikon. Dapatkah anda menghitung jumlah pasir dipantai.  Struktur atom kristal silikon, satu  inti atom (nucleus) masing-masing memiliki 4 elektron valensi.  Ikatan inti atom yang stabil adalah jika dikelilingi oleh 8 elektron, sehingga 4 buah elektron atom kristal tersebut membentuk ikatan kovalen dengan ion-ion atom tetangganya. Pada suhu yang sangat rendah (0oK),  struktur atom silikon divisualisasikan seperti pada gambar berikut.
Ikatan kovalen menyebabkan elektron tidak dapat berpindah dari satu inti atom ke inti atom yang lain. Pada kondisi demikian, bahan semikonduktor bersifat isolator karena tidak ada elektron yang dapat berpindah untuk menghantarkan listrik.  Pada suhu kamar, ada beberapa ikatan kovalen yang lepas karena energi panas, sehingga memungkinkan elektron terlepas dari ikatannya. Namun hanya beberapa jumlah kecil yang dapat terlepas, sehingga tidak memungkinkan untuk menjadi konduktor yang baik.  Ahli-ahli fisika terutama yang menguasai fisika quantum pada masa itu  mencoba memberikan doping pada bahan semikonduktor ini. 
Pemberian doping dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi bebas dalam jumlah lebih banyak dan permanen, yang  diharapkan akan dapat mengahantarkan listrik. Kenyataanya demikian, mereka memang iseng sekali dan jenius.  Tipe-N Misalnya pada 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 terbentuk  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. 

Resistansi
Semikonduktor tipe-p atau tipe-n jika berdiri sendiri tidak lain adalah sebuah resistor. Sama seperti resistor karbon, semikonduktor memiliki resistansi. Cara ini dipakai untuk membuat resistor di dalam sebuah komponen semikonduktor. Namun besar resistansi yang bisa didapat kecil karena terbatas pada volume semikonduktor itu sendiri.  
Dioda PN 
Jika dua tipe bahan semikonduktor P dan N dilekatkan pakai lem barangkali ya maka akan didapat sambungan P-N (p-n junction) yang dikenal sebagai dioda.Pada pembuatannya memang material tipe P dan tipe N bukan disambung secara harpiah, melainkan dari satu bahan (monolitic) dengan memberi doping (impurity material) yang berbeda. 
Jika diberi tegangan maju (forward bias), dimana tegangan sisi P lebih besar polaritasnya dari pada sisi N, elektron dengan mudah dapat mengalir dari sisi N mengisi kekosongan elektron (hole) di sisi P.
Sebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), dapat dipahami tidak  ada elektron yang dapat mengalir dari sisi N mengisi  hole di sisi P,  karena tegangan potensial di sisi N lebih tinggi.  Dioda akan hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga dapat diaplikasikan untuk rangkaian penyearah (rectifier). Dioda, Zener, LED, Varactor dan Varistor adalah beberapa komponen semikonduktor sambungan PN yang dibahas pada kolom khusus.  
Kita dapat menyelidiki karakteristik statik dioda, dengan cara memasang dioda seri dengan sebuah catu daya dc dan sebuah resistor.  Kurva karakteristik statik dioda merupakan fungsi dari arus ID, arus yang melalui dioda, terhadap tegangan VD, beda tegang antara titik a dan b (lihat gambar 1 dan gambar 2)

Karakteristik statik dioda
 Karakteristik statik dioda dapat diperoleh dengan mengukur tegangan dioda (Vab) dan arus yang melalui dioda, yaitu ID. Dapat diubah dengan dua cara, yaitu mengubah VDD.Bila arus dioda ID kita plotkan terhadap tegangan  dioda Vab, kita peroleh karakteristik statik dioda. Bila anoda berada pada tegangan lebih tinggi daripada katoda (VD positif) dioda dikatakan mendapat bias forward. Bila VD negatip disebut bias reserve atau bias mundur.  Pada gambar 2 VC disebut cut-in-voltage, IS arus saturasi dan PIV adalah peak-inverse voltage.
Bila harga VDD diubah, maka arus ID dan VD akan berubah pula. Bila kita mempunyai karakteristik statik dioda dan kita tahu harga VDD dan RL, maka harga arus ID dan VD dapat kita  tentukan sebagai berikut. Dari gambar 1.
VDD = Vab + (I· RL) atau 
I = -(Vab/RL) + (VDD / RL)
Bila hubungan di atas kita lukiskan pada karakteristik statik dioda kita akan mendapatkan garis lurus dengan kemiringan (1/RL). Garis ini disebut
garis beban (load line). Ini ditunjukkan pada gambar 3.

Kita lihat bahwa garis beban memotong sumbu V dioda pada harga VDD yaitu bila arus I=0, dan memotong sumbu I pada harga (VDD/RL).  Titik potong antara karakteristik statik dengan garis beban memberikan harga tegangan dioda VD(q) dan arus dioda ID(q).
Dengan mengubah harga VDD kita akan mendapatkan garis-garis beban sejajar seperti pada gambar 3.  Bila VDD<0 dan |VDD| < VPIV maka arus dioda yang mengalir adalah kecil sekali, yaitu arus saturasi IS. Arus ini mempunyai harga kira-kira 1 µA untuk dioda silikon.


Gambar. 19. Dioda diberi Bias Maju





   Contoh ini untuk dioda germanium adalah 1μA. Sedangkan untuk dioda silikon Is adalah dalam orde  nano amper dalam hal ini 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.







Transistor Bipolar
Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan (junction). Sambungan itu  membentuk transistor PNP maupun NPN. Ujung-ujung terminalnya berturut-turut Base  selalu berada di tengah, di antara emitor dan kolektor.  Transistor ini disebut transistor bipolar,  karena struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kutup negatif mengisi kekurangan elektron (hole) di kutup positif. bi = 2 dan polar = kutup. Adalah William Schockley pada tahun 1951 yang pertama kali menemukan transistor bipolar.  urut disebut emitor, base dan kolektor, akan dijelaskan kemudian.
 
Transistor adalah komponen yang bekerja bisa sebagai sakelar (switch on/off) dan juga sebagai penguat  (amplifier). Transistor bipolar adalah  inovasi yang menggantikan transistor tabung hampa(vacum tube). Selain dimensi transistor bipolar yang relatif lebih kecil, disipasi dayanya juga lebih kecil sehingga dapat bekerja pada suhu yang lebih dingin.  Dalam beberapa aplikasi,  transistor tabung masih digunakan terutama pada aplikasi audio, untuk mendapatkan kualitas suara yang baik, namun konsumsi dayanya sangat  besar. Sebab untuk dapat melepaskan elektron, teknik yang digunakan adalah pemanasan filamen seperti pada lampu pijar.
Bias DC
Transistor bipolar memiliki 2 junction yang dapat disamakan dengan penggabungan 2 buah dioda.
Emiter-Base adalah satu junction dan Base-Kolektor junction lainnya. Seperti pada dioda, arus hanya akan mengalir  jika diberi bias positif, yaitu hanya jika tegangan pada material  P lebih positif daripada material N (forward bias).  Pada gambar ilustrasi transistor NPN berikut ini, junction base-emiter diberi bias  positif sedangkan base-colector mendapat bias negatif (reverse bias). 
Karena base-emiter mendapat bias positif maka seperti pada dioda, elektron mengalir dari emiter menuju base. Kolektor pada rangkaian ini lebih positif sebab mendapat tegangan positif. Karena kolektor ini lebih positif, aliran elektron bergerak menuju kutup ini. Misalnya tidak ada kolektor, aliran elektron seluruhnya akan menuju base seperti pada dioda. Tetapi karena lebar base  yang sangat tipis, hanya sebagian elektron yang dapat bergabung dengan hole yang ada pada base.  Sebagian besar akan menembus lapisan base menuju kolektor. Inilah alasannya mengapa jika dua dioda digabungkan tidak  dapat menjadi  sebuah transistor, karena persyaratannya adalah lebar base harus sangat tipis sehingga dapat diterjang oleh elektron. Jika misalnya tegangan base-emitor dibalik(reverse bias), maka tidak akan terjadi aliran elektron dari emitor menuju kolektor.  Jika pelan-pelan 'keran'  base diberi bias maju (forward bias), elektron mengalir menuju kolektor dan besarnya sebanding dengan besar arus bias base yang diberikan. Dengan kata lain, arus base mengatur banyaknya elektron yang mengalir dari emiter menuju kolektor.  Ini  yang dinamakan efek penguatan transistor, karena arus base yang kecil menghasilkan arus emiter-colector yang lebih besar. 
Istilah  amplifier (penguatan) menjadi salah kaprah, karena dengan penjelasan di atas sebenarnya yang terjadi bukan penguatan, melainkan arus yang lebih kecil mengontrol aliran arus yang lebih besar. Juga dapat dijelaskan bahwa base mengatur  membuka dan menutup aliran arus emiter-kolektor (switch on/off).Pada transistor PNP, fenomena yang sama dapat dijelaskan dengan memberikan bias seperti pada gambar berikut. Dalam hal ini yang disebut perpindahan arus adalah arus hole. 
Untuk memudahkan pembahasan prinsip bias transistor lebih lanjut, berikut adalah terminologi parameter transistor. Dalam hal ini arah arus adalah dari potensial yang lebih besar ke potensial yang lebih kecil.
IC : arus kolektor  
IB : arus base
IE : arus emitor             
VC : tegangan kolektor
VB : tegangan base        
VE : tegangan emitor
VCC : tegangan pada kolektor   
VCE : tegangan jepit kolektor-emitor
VEE : tegangan pada emitor      
VBE : tegangan jepit base-emitor
ICBO : arus base-kolektor         
VCB : tegangan jepit kolektor-base
 Perlu diingat, walaupun  tidak ada perbedaan pada saat mendoping bahan pembuat emitor dan kolektor, namun pada prakteknya emitor dan kolektor tidak dapat dibalik. 
Dari satu bahan silikon (monolitic), emitor dibuat terlebih dahulu, kemudian base dengan doping yang berbeda dan terakhir adalah kolektor. Terkadang
dibuat juga efek dioda pada terminal-terminalnya sehingga arus hanya akan terjadi pada arah yang dikehendaki. 



RESISTOR
Resistor atau  hambatan adalah suatu bahan / komponen yang berfungsi untuk mengatur / mengurangi besarnya kecepatan    dan kuantitas aliran elektron pada rangkaian listrik. Satuan hambatan  adalah OHM. Dalam keseharaiannya,  juga  biasanya digunakan Kilo Ohm, Mega OHM.
Ø 1 Kilo Ohm   =       1.000 Ohm
Ø 1 Mega Ohm = 1000.000. Ohm
Didalam sirkuit, sering dijumpai penulisan nilai resistor dengan
cara penulisan : 
Ø 6R8 = 6,8Ω
Ø 4K7 = 4,7 kΩ = 4700 Ω
Ø 3m3 = 3,3 MΩ = 3 300 000 Ω
Berbagai macam resistor yang ada di pasaran terbuat dari lilitan kawat, pita, film metal, film oksida metal, cermet, unsur karbon dan  lain-lain.  Apabila mengacu pada hukum Ohm, terdapat dua jenis resistor dalam elektronika yaitu:
Ø Resistor Linier 
Ø Resistor Non linier.

1) Resistor Linier
Resistor Linier adalah resistor yang biasa kita jumpai pada rangkaian listrik arus lemah yang bekerja sesuai dengan prinsip hukum ohm. 
Menentukan nilai tahanan pada resistor linier : 
Pengukuran menggunakan Ohm  meter, 
Ø membaca tanda warna pada bagian permukaan resistor dan atau penulisan angka dan huruf yang tertera pada permukaan resistor.  Simbol dari resistor ini adalah seperti gambar berikut :







Contoh resistor dengan menggunakan kode warna

 






ditentukan.

Dengan menyesuaikan warna dan nilainya. Jingga = 3, Kuning = 4, Merah = 2 (dua digit nol),  Emas = ± 5 %. Maka nilai tahanannya adalah  3400 Ω dengan toleransi ±5% (3400×5%=170) artinya nilai tahanannya berada pada 3400 ± 170 Ω.  
Untuk menentukan nilai tahanan di bawah 10  Ω, jalur warna /strip ketiga adalah warna emas (gold) atau perak (silver)    yang berarti sebagai perkalian seper sepuluhan. Apabila jalur warna ketiga emas berarti angka kesatu dan kedua dikalikan dengan 0,1 dan apabila berwarna perak angka kesatu dan kedua dikalikan 0,01. Contoh : 






NO      Warna            Persentase             Kerusakan
1.        Coklat            1,0     % per 1000 jam
2.        Merah           0,1     % per 1000 jam
3.        Oranye          0,01   % per 1000 jam
4.        Kuning           0,001 % per 1000 jam
 
Resistor yang nilai tahanannya ditunjukkan langsung menggunakan angka dan huruf, dikenal dengan alpha numeric.   Selain besarnya nilai resistansi, juga langsung tertulis besarnya daya resistor. Makna angka dan huruf terdepan adalah besarnya daya, angka berikutnya menunjukkan nilai tahanan, huruf setelah angka di depan menunjukkan satuan pemangkatan dan huruf terakhir  menunjukkan nilai toleransi yang dimiliki. Berikut adalah nilai toleransi dari huruf tersebut :





2) Resistor Non linier
Nilai tahanan yang dimiliki tidak tetap, karena pengaruh dari luar. Prinsip kerja dari resistor ini adalah  timbulnya perubahan tahanan bergantung pada kondisi pemicunya. 
Resistor ini terdiri dari tiga jenis yaitu :
Ø Fotoresistor
Ø Thermistor
Ø Resistor yang tergantung pada tegangan listrik (VDR)

a) Fotoresistor (LDR= Light dependence resistor)
Foto  resistor ini bekerja berdasarkan sinar yang diterima, besarnya tahanan fotoresistor dalam kegelapan mencapai jutaan ohm dan turun beberapa ratus ohm apabila berada dalam keadaan terang. Komponen ini terbuat dari film cadmium sulfide yang memiliki tahanan yang besar apabila tidak terkena sinar.
Simbol fotoresistor dalam sirkuit adalah seperti gambar berikut :
 
     sekitarnya mengalami kenaikan. 
Aplikasi pemakaian pada kendaraan untuk jenis resistor ini banyak dimanfaatkan untuk mendeteksi temperature air pendingin mesin. Misalkan pada sistem pendingin yang menggunakan thermistor jenis  NTC (yang paling banyak diaplikasikan), naiknya suhu air pendingin akan menurunkan nilai tahanan termistor, menyebabkan arus lebih banyak mengalir, dan hasil penunjukan meteran akan bertambah.  
 
  c) VDR 
VDR (voltage dependence resistor). adalah jenis resistor yang nilainya bergantung pada tegangan listrik. VDR akan mengalami penurunan nilai tahanan apabila tegangan yang mengalir ditingkatkan. Perubahan tahanan yang terjadi adalah tidak linear, peningkatan tegangan dengan nilai yang sama akan menurunkan tahanan sampai sepersepuluh dari ukuran tahanan semula.
Simbol VDR
 



VDR digunakan untuk menahan tegangan yang naik secara tiba-tiba dan dalam jumlah yang besar guna melindungi sirkuit yang lainnya.

c. Rangkuman
Resistor dikelompokkan dalam 2 jenis yaitu resistor linier dan resistor tidak linier. Jenis resistor linier merupakan resistor yang nilainya mengacu pada hukum Ohm. Resistor tidak linier mempunyai tahanan yang dapat berubah apabila ada pengaruh dari luar seperti panas, cahaya maupun perubahan tegangan kerja pada rangkaian. 
Selain dengan melakukan pengukuran secara langsung menggunakan Ohm meter, nilai  tahanan resistor linier juga diberi tulisan atau pengkodean agar lebih memudahkan untuk mengetahui nilai resistor.  Pengkodean dapat berupa warna gelang ataupun tertulis langsung. 
Jenis resistor non linier yang banyak dimanfaatkan dalam biodang otomotif adalah  thermistor. Thermistor mempunyai ciri khas bahwa apabila terjadi perubahan  temperatur di sekitarnya maka nilai resistansinya akan berubah sesuai dengan besar perubahan temperatur. Jenis termistor adalah PTC  ( positive thermal coefficient ) dan NTC (negative thermal coefficient )

 










Besar arus (I1) yang melewati R1 adalah:
I1 = E/R1
I1 = 12 volt / 3 Ω = 4 amp.













            XL = 2.π. f.L ( Ohm )
            dimana :
                                    XL = reaktansi induktif ( )
                                    π  = 3,14
                                    f   = frekuensi
                                    L   = Induktansi dari induktor ( Henry )






Terdapat unsur R saja. Kalau sumber tegangannya adalah AC maka berlaku rumus:
                        Z  = V / I    (Ohm)
                        Z2 = R2 + XL2
                        Z   = R2 + XL2 
Diperoleh
                        XL2 = Z2 - R2 
                        XL   = Z2 - R2
dimana:
                        Z = Impedansi ( Ω )                        R = Tahanan ( )
                        V = Tegangan AC ( Volt )  XL = Reaktansi induktif (Ω )
                        I   = Arus  ( Ampere )























Veff = Vrms = (Vm / 2 )

Arus dioda yang mengalir melalaui beban RL adalah (i) dan dinyatakan dengan:
I = Im . Sin t.         Jika 0 ⍵t ≤ π        siklus positif.
I = 0                          Jika π ⍵t ≤ 2π     siklus negatif


dimana:














Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, maka Rf bisa diabaikan, sehingga:

            Apabila penyearah bekerja pada tegangan Vm yang kecil, untuk memperoleh haasil yang lebih teliti, maka tegangan cut-in dioda (Vc) perlu dipertimbangkan, yaitu:




Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan.

Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan ini bisa menggunakan sembarang trafo baik yang CT maupun yang biasa, atau bahkan bisa juga tanpa menggunakan trafo. Rangkaian dasarnya adalah seperti pada gambar 30


















β = βdc adalah penguatan arus, sering juga disebut dengan hFE.
αdc = IC/IE menunjukkan betapa dekatnya besar arus Kolektor dengan arus Emiter atau dapat dikatakan hampir sama.















Sebuah Transistor memiliki empat daerah Operasi Transistor :
  1.  Daerah Aktif
  2.  Daerah CutOff
  3.  Daerah Saturasi
  4.  Daerah Breakdown


Daerah Aktif
Daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, dimana arus IC konstans terhadap berapapun nilai VCE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus IC hanya tergantung dari besar arus IB. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah linear (linear region).

n  Jika hukum Kirchhoff mengenai tegangan dan arus diterapkan pada loop kolektor (Rangkaian CE), maka dapat diperoleh hubungan :
            VCE = VCC - ICRC
n  Dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah : 
            PD = VCE.IC  
n  Rumus ini mengatakan jumlah dissipasi daya transistor adalah tegangan kolektor-emitor dikali jumlah arus yang melewatinya


Dissipasi daya ini berupa panas yang menyebabkan naiknya temperatur transistor. Umumnya untuk transistor power sangat perlu untuk mengetahui spesifikasi PDmax. Spesifikasi ini menunjukkan temperatur kerja maksimum yang diperbolehkan agar transistor masih bekerja normal. Sebab jika transistor bekerja melebihi kapasitas daya PDmax, maka transistor dapat rusak atau terbakar. 

Daerah Saturasi
Daerah saturasi adalah mulai dari VCE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt (transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang mana tegangan VCE belum mencukupi untuk dapat menyebabkan aliran elektron.

Daerah Cut-Off
Jika kemudian tegangan VCC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE tertentu tiba-tiba arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cut-off yaitu dari keadaan saturasi (On) menjadi keadaan mati (Off). Perubahan ini dipakai pada system digital yang hanya mengenal angka biner 1 dan 0 yang tidak lain dapat direpresentasikan oleh status transistor OFF dan ON.  

Rangkaian Driver LED
Misalkan pada rangkaian driver LED di atas, transistor yang digunakan adalah transistor dengan β = 50. Penyalaan LED diatur oleh sebuah gerbang logika (logic gate)  dengan arus output high = 400 uA dan diketahui tegangan forward LED, VLED = 2.4 volt. Lalu pertanyaannya adalah, berapakah seharusnya resistansi RL yang dipakai.
 

n  IC = β IB = 50 x 400 uA = 20 mA
n  Arus sebesar ini cukup untuk menyalakan LED pada saat transistor cut-off. Tegangan VCE pada saat cut-off idealnya = 0, dan aproksimasi ini sudah cukup untuk rangkaian ini. 
n  RL        = (VCC - VLED - VCE) / IC
                        = (5 - 2.4 - 0)V / 20 mA
                        = 2.6V / 20 mA
                        = 130 Ohm  

Daerah Breakdown
Dari kurva kolektor, terlihat jika tegangan VCE lebih dari 40V, arus IC menanjak naik dengan cepat. Transistor pada daerah ini disebut berada pada daerah breakdown. Seharusnya transistor tidak boleh bekerja pada daerah ini, karena akan dapat merusak transistor tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai tegangan VCEmax yang diperbolehkan sebelum breakdown bervariasi. VCEmax pada data book transistor selalu dicantumkan juga.

Garis Beban Transistor
Garis beban sangat penting dalam menggambarkan karakteristik sebuah Transistor, garis beban mencakup setiap kemungkinan titik operasi rangkaian.
Dengan kata lain bila hambatan pada Basis bervariasi mulai dari nol sampai tak terhingga maka akan menyebabkan Arus Basis (IB) menjadi berubah sehingga Arus Colector (IC) dan VCE pun akan bervariasi pada daerah masing-masing.
Bila kita menggambarkan nilai IC dan VCE untuk tiap nilai IB yang mungkin, maka kita akan memperoleh gambaran mengenai Grafik GAris Beban, dengan kata lain Garis Beban adalah sebuah Kesimpulan Visual dari semua yang memungkinkan Titik Operasi Transistor

Titik Jenuh
Terjadi bilamana hambatan pada Basis terlalu kecil sehingga arus kolektor menjadi sangat besar dan tegangan kolektor emitor menjadi rendah mendekati nol, pada keadaan ini Transistor berada pada kondisi Jenuh artinya Arus  Kolektor meningkat mendekati nilai maksimum.

Titik Cutoff
Keadaan dimana garis Beban berpotongan dengan daerah Cutoff Kurva Colektor hal ini disebabkan karena arus kolektor adalah sangat kecil, sehingga titik cutoff hampir menyentuh ujung bawah garis beban, dengan kata lain Titik cutoff menyatakan bahwa Tegangan Colektor Emitor adalah tegangan maksimum yang mungkin dalam rangkaian.


Dari gambar berikut ini tentukan garis beban dan titik kerja Q transistor jenis silikon berikut.
                                                             +Vcc= 30 Volt

                    R1= 6 KΩ             Rc= 2K2
 


                    R2=1K5               RE=700Ω





GERBANG-GERBANG LOGIC DASAR
Persamaan Fungsi Outputnya                 F = A · B
Persamaan Outputnya       F = A + B


Persamaan Outputnya    F = ( A . B )                                       (3.10)
Dan Tabel kebenarannya adalah sebagai berikut:
Persamaan Outputnya    F = ( A + B )                                      (3.11)


Lembar evaluasi
1.  Gambarkan simbol dari Gerbang NAND 4 masukan, Persamaan Fungsi , Tabel Kebenaran, Rangkaian Persamaan dan Diagram Pulsa
2.  Gambarkan simbol dari Gerbang NOR 4 masukan, Persamaan Fungsi , Tabel Kebenaran, Rangkaian Persamaan dan Diagram Pulsa! 
3.  Dari persamaan rangkaian listrik AND, buatlah!
     a.  Simbol gerbang dasar
     b.  Fungsi logika
     c.  Tabel kebenaran
     d.  Diagram pulsa
4.  Dari persamaan rangkaian listrik AND, buatlah!
     a.  Simbol gerbang dasar
     b.  Fungsi logika
     c.  Tabel kebenaran
     d.  Diagram pulsa
5.  Dari persamaan rangkaian listrik EX – OR, buatlah!
     a.  Simbol gerbang dasar
     b.  Fungsi logika
     c.  Tabel kebenaran
     d.  Diagram pulsa
6.  Pada persamaan rangkain listrik EX – NOR, buatlah!
     a.  Simbol gerbang dasar
     b.  Fungsi logika
     c.  Tabel kebenaran
    d.  Diagram pulsa

Tidak ada komentar:

Posting Komentar