λArah getar
DIODA DAN TRANSISTOR
D. Light Emiting Dioda (LED)
Yaitu jenis dioda yang mampu menghasilkan cahaya apabila pada dioda tersebut bekerja arus listrik dengan arah forward bias/bias arus maju. Arus listrik juga akan bekerja hanya pada arus bias maju. LED didesign dengan rumah atau ncase dari bahan epoxy transparan. Warna cahaya yang dihasilkan dapat dibuat sesuai dengan dopping bahan LED.
Bahan Ajar Fisika Teknik 2015
176
Gambar 10.4 Light Emiting Diode E. Phothodioda Sambungan P-N
Gambar 10.5 Simbol diode
Merupakan sambungan dioda P-N yang jika dikenai cahaya tahanan baliknya berubah menjadi lebih kecil. Dalam gelap, tahanan baliknya sangat besar sehingga tidak menghantarkan arus listrik. Simbol dioda ini adalah seperti pada gambar 10.5 di atas. Pemasangan dioda ini harus dalam prasikap balik, seperti ditunjukan pada gambar 10.6. Kegunaan dioda ini adalah untuk saklar, alat deteksi, alat komunikasi optik dan lainnya.
Gambar 10.6 Rangkaian dioda zener 10.1.4 Aplikasi Dioda
Dioda mempunyai beberapa fungsi, antara lain: 1. Untuk penyearah arus
Dioda banyak diaplikasikan pada rangkaian penyerah arus (rectifier) power suplai atau konverter AC ke DC. Dipasar banyak ditemukan dioda seperti 1N4001, 1N4007 dan lain-lain.Masing-masing tipe berbeda tergantung dari arus maksimum dan juga tegangan breakdwon-nya.
Bahan Ajar Fisika Teknik 2015
177
Zener banyak digunakan untuk aplikasi regulator tegangan (voltage regulator).Zener yang ada dipasaran tentu saja banyak jenisnya tergantung dari tegangan breakdwon-nya.Di dalam datasheet biasanya spesifikasi ini disebut Vz (zener voltage) lengkap dengan toleransinya, dan juga kemampuan dissipasi daya. 3. Untuk indikator
Dapat menggunakan dioda LED, misalnya untuk indikator angka-angka pada kalkulator menggunakan LED yang disusun sesuai peraga sevent segment.
4. Sebagai saklar
Dapat menggunakan photo dioda sambungan P-N, misalnya digunakan sebagai saklar dari rangkaian yang menggerakan motor untuk menarik pintu garasi. Jika dioda terkena sorot lampu mobil tahanan baliknya turun sehingga terdapat arus yang menggerakkan motor melalui relay.
10.2 Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektot (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.
Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya
.
10.2.1Prinsip Kerja Transistor
Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda.
Bahan Ajar Fisika Teknik 2015
178 A. BJT
Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut.
Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua diode yang terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).
Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguat elektronik. Rasio antara arus pada koletor dengan arus pada basis biasanya dilambangkan dengan β atau hFE
B. FET
. β biasanya berkisar sekitar 100 untuk transistor-transisor BJT.
FET juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dala(m satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat diubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut.
FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET (JFET) dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET (MOSFET). Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk sebuah diode dengan kanal (materi semikonduktor antara Source dan Drain). Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah diode antara grid dan katode. Dan juga, keduanya (JFET dan tabung vakum) bekerja di "depletion mode", keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input.
FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dari tegangan gate dibandingkan dengan source saat FET menghantarkan listrik. Jika kita ambil N-channel FET sebagai contoh: dalam depletion mode, gate adalah negatif dibandingkan dengan source, sedangkan dalam enhancement mode, gate adalah positif. Untuk kedua mode, jika tegangan gate dibuat
Bahan Ajar Fisika Teknik 2015
179
lebih positif, aliran arus di antara source dan drain akan meningkat. Untuk P-channel FET, polaritas-polaritas semua dibalik. Sebagian besar IGFET adalah tipe enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe depletion mode.
10.2.2 Karakteristik Transistor A. Karakteristik Input
Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor. Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.