Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Penyusunan Pedoman Praktikum Dasar untuk Matakuliah Elektronika Daya T1 612005018 BAB II

(1)

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Dioda

Dioda merupakan piranti dua terminal yang berfungsi untuk menghantarkan / menahan arus. Dioda mempunyai simbol seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Simbol Dioda. menghantar, dalam penghitungan biasanya digunakan nilai 0.7V). Dioda akan sepenuhnya menghantar jika V_D V_TD.

(2)

Pada daerah dadal, tegangan balik bernilai sangat tinggi. Besar tegangan balik melebihi nilai tegangan yang disebut breakdown voltage (VBR). Arus balik

meningkat dengan cepat untuk tiap perubahan kecil pada tegangan balik.

Dioda ideal seharusnya langsung menghantar pada saat diberi bias maju (tegangan jatuh sama dengan nol) dan tidak melewatkan arus sama sekali saat diberi bias balik. Gambar grafik karakteristik V – I dioda ideal diberikan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Grafik Karakteristik V – I Dioda Ideal.

(3)

pada saat diberi bias balik, ada arus bocor walaupun sangat kecil yang mengalir melewati dioda tersebut. Gambar grafik karakteristik V – I dioda tak ideal diberikan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Grafik Karakteristik V – I Dioda Tak Ideal.

(4)

berubah dari bias maju ke bias balik. Idealnya waktu pemulihan balik bernilai nol, namun kenyataannya tidak demikian. Ada dua jenis reverse recovery time, yaitu soft dan abrupt. Gambar grafik soft reverse recovery time dan abrupt reverse recovery time diberikan pada Gambar 2.4 dan Gambar 2.5.

Gambar 2.4. Grafik Soft Reverse Recovery Time.

Gambar 2.5. Grafik Abrupt Reverse Recovery Time.

(5)

(6)

Gambar 2.6. Struktur Transistor npn.

Gambar 2.7. Struktur Transistor pnp.

(7)

Gambar 2.8. Simbol Transistor npn.

Gambar 2.9. Simbol Transistor pnp.

(8)

diberi bias balik. Pada mode jenuh, kedua persambungan diberi bias maju. Yang dimaksud dengan bias maju adalah kondisi yang mana arus mengalir dari daerah tipe p menuju ke daerah tipe n. Sebaliknya untuk bias balik adalah kondisi yang mana arus mengalir dari daerah tipe n menuju ke daerah tipe p. Ketiga mode operasi dan bias persambungannya dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Tiga Mode Operasi Transistor dan Bias Persambungannya.

Mode EBJ CBJ

Pancung Balik Balik Aktif Maju Balik

Jenuh Maju Maju

Pada mode operasi pancung, arus basis tidak cukup besar untuk mengalirkan arus kolektor, sehingga tegangan kolektor-emiter sangat besar (mendekati V_cc). Pada mode operasi aktif, perubahan yang terjadi pada arus basis akan semakin memperbesar arus yang mengalir melewati kolektor dan akan memperkecil tegangan kolektor-emiter. Pada mode operasi aktif, transistor dapat digunakan sebagai penguat (amplifier). Persamaan 2.2 digunakan untuk menghitung bati (gain) transistor.

B

Dengan: hFE adalah bati transistor,

C

(9)

B

I adalah arus basis.

Pada mode operasi jenuh, arus yang melewati kolektor sudah maksimal, sehingga dengan memperbesar arus basis tidak akan berpengaruh banyak terhadap arus kolektor. Pada saat transistor berada pada mode jenuh, nilai tegangan kolektor-emiter sangat kecil. Mode operasi pancung dan jenuh biasanya digunakan dalam pensaklaran (switching). Gambar 2.10 memperlihatkan grafik karakteristik IC - IB transistor

beserta tiga mode operasi transistor.

(10)

2.3. SCR

SCR adalah singkatan dari Silicon Controlled Rectifier (Penyearah Terkendali Silikon). SCR memiliki tiga buah pin, yaitu pin gerbang, pin anoda, dan pin katoda. SCR hampir sama dengan dioda. Bedanya dari dioda, SCR memiliki pin gerbang yang digunakan untuk memicu SCR agar dapat on.

SCR merupakan piranti semikonduktor struktur pnpn dengan tiga buah persambungan pn. SCR hanya dapat menghantarkan arus satu arah, yaitu arus dari pin anoda ke pin katoda. Gambar 2.11 dan Gambar 2.12 menunjukkan simbol dan struktur pnpn SCR.

(11)

Gambar 2.12. Struktur pnpn SCR.

(12)

Gambar 2.13. SCR dari Dua Buah Transistor.

SCR dapat diaktifkan dengan cara memberikan arus positif pada pin gerbangnya dan tegangan pada pin anoda harus lebih positif daripada tegangan pada pin katoda. Tanpa memberi tegangan positif pada pin gerbangnya, SCR juga tetap dapat diaktifkan dengan cara memberi tegangan anoda-katoda yang sangat besar melebihi tegangan dadalnya (Breakover Voltage / VBO). Namun cara pengaktifan

seperti itu dapat merusak SCR.

(13)

gerbang. Selain arus holding, ada juga arus latching (latching current). Arus latching adalah arus SCR minimum yang diperlukan agar SCR tetap dalam keadaan on saat gerbang dipicu sesaat (dinyalakan lalu langsung dimatikan). Arus latching lebih besar daripada arus holding. Grafik karakteristik V – I SCR dapat dilihat pada Gambar 2.14.

(14)

2.4. TRIAC

TRIAC merupakan singkatan dari Triode for Alternating Current (trioda untuk arus bolak-balik). TRIAC memiliki fungsi dan karakteristik yang hampir sama dengan SCR, hanya bedanya TRIAC dapat menghantar dua arah. Karena dapat menghantar dua arah, maka TRIAC tidak mengenal anoda dan katoda, melainkan Main Terminal (MT). TRIAC memiliki tiga pin yaitu pin gerbang, pin Main Terminal 1 (MT₁), dan pin Main Terminal 2 (MT₂). Simbol TRIAC diberikan pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15. Simbol TRIAC.

(15)

pada pin gerbangnya. TRIAC beroperasi pada dua buah kuadran, yaitu kuadran I dan kuadran III. TRIAC beroperasi pada kuadran I apabila tegangan dan arus pada pin gerbang positif terhadap pin MT₁. Sebaliknya, TRIAC beroperasi pada kuadran III apabila tegangan dan arus pada pin gerbang negatif terhadap pin MT₁. Grafik karakteristik V – I TRIAC diberikan pada Gambar 2.16.

(16)

Sebuah TRIAC dapat dibuat dari dua buah SCR seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.17 berikut.

Gambar 2.17. Rangkaian Ekivalen TRIAC.

2.5. MOSFET

(17)

Gambar 2.18. Simbol MOSFET Enhancement Tipe n.

Gambar 2.19. Simbol MOSFET Enhancement Tipe p.

Ada tiga daerah kerja MOSFET, yaitu daerah cut-off (V_GS V_T), daerah linier atau triode (VDS VGS VT), dan daerah saturasi atau pinch-off (VDS VGS VT).

(18)

tegangan penguras-sumber, maka MOSFET yang beroperasi pada daerah linier digunakan sebagai saklar. Pada daerah saturasi, apabila nilai tegangan penguras-sumber diperbesar, arus penguras relatif tetap. Pada daerah pinch-off, MOSFET digunakan sebagai penguat tegangan. Gambar 2.20 memperlihatkan gambar grafik karakteristik VDS– ID MOSFET dan tiga daerah operasinya.

(19)

2.6. IGBT

IGBT adalah singkatan dari Insulated Gate Bipolar Transistor. IGBT memiliki tiga pin, yaitu pin gerbang, pin kolektor, dan pin emiter. Ada dua tipe IGBT, yaitu tipe n dan tipe p. Simbol IGBT tipe n dan tipe p dapat dilihat pada Gambar 2.21 dan Gambar 2.22.

Gambar 2.21. Simbol IGBTTipe n.

(20)

IGBT menggabungkan kelebihan yang dimiliki oleh MOSFET dan BJT. IGBT memiliki hambatan masukan yang sangat besar seperti MOSFET dan memiliki rerugi yang rendah saat keadaan on seperti BJT. Oleh karena itu, sebuah IGBT dapat dibuat dari sebuah MOSFET dan sebuah transistor BJT seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.23.

Gambar 2.23. Rangkaian Ekivalen IGBT Tipe n.

Karena IGBT adalah keluarga transistor, maka IGBT juga memiliki tiga daerah kerja, yaitu cut-off (V_GE V_T), aktif (V_CE V_GE V_T), dan saturasi (V_CE V_GE V_T). Gambar 2.24 memperlihatkan grafik karakteristik VCE – IC IGBT dan daerah

(21)