Kelas X_SMK_Teknik-Otomasi-Industri_Agus

138Hukum Lenz Arah tegangan induksi yang ditimbulkan arus terus - menerus ,berlawanan dengan induksi medan magnet yang menyebabkannya .Pembangkitan tegangan melalui induksi .Induksi karena gerakan ( Prinsip generator )Gerakan kawat penghantar , sedemikian rupa sehingga memotong garis- garis gaya .medan ( yaitu perubahan jumlah garis - garis gaya aliran magnetik di dalam kawat penghantar ), maka pada kawat penghantar akan terjadi pergeseran atau perpindahan muatan .di dalam kawat penghantar terjadi tegangan induksi .Contoh : Penghantar angker dari generator arus searah, memotongsuatu medan kutub dengan Kece patan 40 m /s . Hitunglah teganganinduksi pada 148 penghantar, jika panjang penghantar dalam medan 200mm dan induksi celah udara sebesar 0,8 Tesla .Jawab : Uo = 0,8 Vs/m2 x 40 m/s x 0,2 m x 148 = 947 Volt = 950Dengan adanya tegangan induksi, mengakibatkan terbentuknya aruspada penghantar yang terletak pada medan magnit . Medan magnit inimembentuk resultante dengan kutub medan medan didalam penghantarterarah sedemikian rupa sehingga secara bersamaan medan ituterkonsentrasi di depan penghantar . dan selanjutnya penghantardirem .Pemakaian : Generator arus searah dan bolak balik, motor-motor .Induksi tetap ( Prinsip Transformator ) Setiap perubahan arus, mengakibatkan perubahan jumlah garis-garisgaya medan pada kedua kumparan ( perubahan flux magnet ) .Pada kumparan terjadi perpindahan muatan di dalam kumparan :yaitu terjadi induksi tegangan. ∆ Φ = perubahan aliran ∆ t = Waktu perubahan aliaran N = Jumlah lilitanUo = −N ∆Φ (V) Vs = V ∆t s

139Arus Pusar Gambar 2.85 Logam bergerak di dalam medan magnet (Prinsipgenerator)Logam ( benda penghantar ) yang digerakkan memotong medanmagnet maka di dalam benda logam tadi akan terjadi arus pusarArus pusar ini mengerem gerakkan benda logam tadi .Reduksi usaha pengereman : memakai bahan penghantar yang lebihjelek memutuskan lintasan arus dengan celah .Pemakaian : Pengereman arus pusar, pada instrumen penghitung danpengukur, pengukuran daya motor, dsb .Gambar 2.86 Logam di dalam medan magnet bolak balik (Prinsip trafo)Sebuah lilitan pada logam yang dilalui arus bolak-balik maka pada logamterjadi arus pusar.Arus pusar ini memanasi logam, dan merupakan rugi-rugi yang dikenalsebagai rugi-rugi arus pusar .Reduksi rugi-rugi arus pusar : memakai bahan penghantar yang lebihjelek, membuat inti magnet berlapis -lapis dan mengisolasi satu denganyang lain .Pemakain : Memperkuat induksi, tungku tanpa inti .

140Induksi sendiriGambar 2.87 Putus dan hubung rangkaian arus dengan dan tanpa induksi sendiriKetentuan :Setelah saklar dihubungkan maka lampu yang dihubungkan seperti seridengan kumparan, menyala lambat .Kesimpulan : Pada setiap perubahan medan maka di dalam kumparanakan terjadi tegangan induksi sendiri .− Setelah saklar dimasukkan maka terbangkitlah Uo, oleh karena itu susunanmedan mengakibatkan kenaikan arus terlambat− Setelah saklar dibuka maka terbentuklah Uo, oleh karena itu susunan medan mengakibatkan penurunan arus terlambat .Catatan : Induksi sendiri tertunda setiap perubahan arus !Induksi LKumparan dengan beberapa lilitan dan inti logam yang tertutupmempunyai usaha induksi sendiri yang kuat ( kumparan impedansi ) .Ketergantungan susunan kumparan ini dikenal sebagai induktansi L.Induktansi kumparan itu mempunyai sifat tumbuh kwadratis. Dia lebihbanyak tergantung pada sifat-sifat fisik inti logam dan dari ukurankumparan .Satuan untuk L : 1 henry ( 1 H ) .Suatu kumparan mempunyai induksi 1 H pada perubahan arus homogen1 A/S dengan tegangan 1 V 1H = 1V = 1Vs = 1Ω 1A/ s AUntuk tujuan perhitungan digunakan satuan Ω s .

1412.2.3. DIODA2.2.3.1. Dasar Pembentukan DiodaMaterial P Material N+++++ __ ___+++++ __ ___+++++ __ ___ Ga mbar Dioda Seb elum DifusiAnoda KatodaMaterial P Material N ++++_ +_ ___ ++++_ +_ ___ ++++_ +_ ___ Lapisan Pengos ongan Ga mbar Dioda Seb elum DifusiKatoda Anoda Gambar 2.88 Dioda

1422.2.3.2. DIODA ZENNER Semua dioda prinsip kerjanya adalah sebagai peyearah, tetapi karenaproses pembuatan, bahan dan penerapannya yang berbeda beda, makanama-namanya juga berbeda.Secara garis besar komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor adalah ringkas (kecil-kecil atau sangat kecil). Maka hampir-hampir kita tidak bisa membedakan satu sama lainnya. Hal ini sangatpenting untuk mengetahui kode-kode atau tanda-tanda komponentersebut.A. Bahan dasarBahan dasar pembutan komponen dioda zener adalah silikon yangmempunyai sifat lebih tahan panas, oleh karena itu sering digunakanuntuk komponen-komponen elektronika yang berdaya tinggi. Elektron-elektron yang terletak pada orbit paling luar (lintasan valensi) sangat kuatterikat dengan intinya (proton) sehingga sama sekali tidak mungkinelektron-elektron tersebut melepaskan diri dari intinya.B. Pembentukan junction pnPembentukan dioda bisa dilaksanakan dengan cara point kontak danjunction. Namun dalam pembahasan ini fokus pembahasan materidiarahkan pada cara junction.Pengertian junction (pertemuan) adalah daerah dimana tipe p dan tipe nbertemu, dan dioda junction adalah nama lain untuk kristal pn (kata diodaadalah pendekan dari dua elektroda dimana di berarti dua). Untuk lebihjelasnya lihat gambar dibawah ini. pn ++++ ____ ++++ ____ ++++ ____ Gambar 2.89 Dioda JunctionSisi p mempunyai banyak hole dan sisi n banyak elektron pita konduksi.Agar tidak membingungkan, pembawa minoritas tidak ditunjukkan, tetapicamkanlah bahwa ada beberapa elektron pita konduksi pada sisi p dansedikit hole pada sisi n.Elektron pada sisi n cenderung untuk berdifusi kesegala arah, beberapaberdifusi melalui junction. Jika elektron masuk daerah p, ia akanmerupakan pembawa minoritas, dengan banyaknya hole disekitarnya,pembawa minoritas ini mempunyai umur hidup yang singkat, segerasetelah memasuki daerah p, elektron akan jatuh kedalam hole. Jika initerjadi, hole lenyap dan elektron pita konduksi menjadi elektron valensi.

143Setiap kali elektron berdifusi melalui junction ia menciptakan sepasangion, untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini : Lapisan Pengosonganpn+++ _ + _ __+++ _ + _ __+++ _ + _ __ Gambar 2.90 Perpindahan elektron pada diodaTanda positip berlingkaran menandakan ion positip dan taanda negatipberlingkaran menandakan ion negatip. Ion tetap dalam struktur kristalkarena ikatan kovalen dan tidak dapat berkeliling seperti elektron pitakonduksi ataupun hole. Tiap pasang ion positip dan negatip disebutdipole, penciptaan dipole berarti satu elektron pita konduksi dan satu holetelah dikeluarkan dari sirkulasi.Jika terbentuk sejumlah dipole, daerah dekat junction dikosongkan darimuatan-muatan yang bergerak, kita sebut daerah yang kosong muatanini dengan lapisan pengosongan (depletion layer).C.Potensial BarierTiap dipole mempunyai medan listrik, anak panah menunjukkan arahgaya pada muatan positip. Oleh sebab itu jika elektron memasuki lapisanpengosongan, medan mencoba mendorong elektron kembali kedalamdaerah n. Kekuatan medan bertambah dengan berpindahnya tiapelektron sampai akhirnya medan menghentikan difusi elektron yangmelewati junction.Untuk pendekatan kedua kita perlu memasukkan pembawa minoritas.Ingat sisi p mempunyai beberapa elektron pita konduksi yang dihasilkansecara thermal. Mereka yang didalam pengosongan didorong olehmedan kedalam daerah n. Hal ini sedikit mengurangi kekuatan medandan membiarkan beberapa pembawa mayoritas berdifusi dari kanankakiri untuk mengembalikan medan pada kekuatannya semula.Inilah gambaran terakhir dari kesamaan pada junction : Lapisan Pengosongan_ +_ +_ +Gambar 2.91 Kesetimbangan pada Junction dioda

1441. Beberapa pembawa minoritas bergeser melewati junction, mereka akan mengurangi medan yang menerimanya.2. Beberapa pembawa mayoritas berdifusi melewati junction dan mengembalikan medan pada harga semula.Adanya medan diantara ion adalah ekuivalen dengan perbedaanpotensial yang disebut potensial barier, potensial barier kira-kira samadengan 0,3 V untuk germanium dan 0,7 V untuk silikon. AK AKGambar 2.92a Simbol Zener Gambar 2.92b Contoh Konstruksi AK _+ Gambar 2.92c Cara pemberian tegangan2.2.3.3. SIFAT DASAR ZENNER Dioda zener berbeda dengan dioda penyearah, dioda zenerdirancang untuk beroperasi dengan tegangan muka terbalik (reversebias) pada tegangan tembusnya,biasa disebut “break down diode”Jadi katoda-katoda selalu diberi tegangan yang lebih positif terhadapanoda dengan mengatur tingkat dopping, pabrik dapat menghasilkandioda zener dengan tegangan break down kira-kira dari 2V sampai 200V.a) Dioda zener dalam kondisi forward bias. Dalam kondisi forward bias dioda zener akan dibias sebagai berikut:kaki katoda diberi tegangan lebih negatif terhadap anoda atau anodadiberi tegangan lebih positif terhadap katoda. Dalam kondisi demikian dioda zener akan berfungsi sama halnyadioda penyearah dan mulai aktif setelah mencapai tegangan barier yaitu0,7V.Disaat kondisi demikian tahanan dioda (Rz) kecil sekali. ∆ISedangkan konduktansi ( ) besar sekali, karena tegangan maju akan ∆Umenyempitkan depletion layer (daerah perpindahan muatan) sehingga

145perlawanannya menjadi kecil dan mengakibatkan adanya aliran elektron.Untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini. depletion layerP _ + N + _ _ +AK ada aliran +G_ e le ktr o nGambar 2.93 Dioda zener dalam kondisi forward biasb) Dioda zener dalam kondisi Reverse bias.Dalam kondisi reverse bias dioda zener kaki katoda selalu diberitegangan yang lebih positif terhadap anoda.Jika tegangan yang dikenakan mencapai nilai breakdown, pembawaminoritas lapisan pengosongan dipercepat sehingga mencapai kecepatanyang cukup tinggi untuk mengeluarkan elektron valensi dari orbit terluar.Elektron yang baru dibebaskan kemudian dapat menambah kecepatancukup tinggi untuk membebaskan elektron valensi yang lain. Dengan caraini kita memperoleh longsoran elektron bebas. Longsoran terjadi untuktegangan reverse yang lebih besar dari 6V atau lebih.Efek zener berbeda-beda bila dioda di-doping banyak, lapisanpengosongan amat sempit. Oleh karena itu medan listrik pada lapisanpengosongan amat kuat. Jika kuat medan mencapai kira-kira 300.000 Vpersentimeter, medan cukup kuat untuk menarik elektron keluar dari orbitvalensi. Penciptaan elektron bebas dengan cara ini disebut breakdownzener.Efek zener dominan pada tegangan breakdown kurang dari 4 V, efeklongsoran dominan pada tegangan breakdown yang lebih besar dari 6 V,dan kedua efek tersebut ada antara 4 dan 6 V. Pada mulanya orangmengira bahwa efek zener merupakan satu-satunya mekanismebreakdown dalam dioda. Oleh karenanya, nama “dioda zener” sangatluas digunakan sebelum efek longsoran ditemukan. Semua dioda yangdioptimumkan bekerja pada daerah breakdown oleh karenanya tetapdisebut dioda zener.

146 a rus b oco r P _ + N A _ + _ + K _G+ Gambar 2.94 Dioda zener dalam kondisi reverse biasDidaerah reverse mulai aktif, bila tegangan dioda (negatif) sama dengantegangan zener dioda,atau dapatdikatakan bahwa didalam daerah aktif reverse ( ∆I ) konduktansi besar ∆Usekali dan sebelum aktif ( ∆I ) konduktansi kecil sekali. ∆U2.2.3.4. KARAKTERISTIK ZENNER Karakteristik Dioda zener.Jika digambarkan kurva karakteristikdioda zener dalam kondisi forward bias dan reverse bias adalah sebagaiberikut. I fo rw ard ( m A ) d ae ra h te ga n ga n te mb u s R evers e ( V ) forw ar d ( v ) titik te g an ga n li ni er I re ve rse Gambar 2.95 Grafik Karakteristik Dioda ZenerHarga BatasHarga batas yang di maksud dalam pembahasan ini adalah suatuketerangan tentang data-data komponen dioda zener yang harus dipenuhi dan tidak boleh dilampaui batas maximumnya dan tidak bolehberkurang jauh dari batas minimumnya.Adapaun harga batas tersebut memuat antara lain keterangan tentangtegangan break down ( Uz ) arus maximumnya dioda zener ( Iz )tahanan dalam dioda zener ( Rd ). Semua harga komponen yangterpasang pada dasarnya akan mempunyai 2 kondisi yaitu :

1471. Kondisi normal , sesuai dengan ketentuannya2. Kondisi tidak normal , tidak sesuai dengan ketentuannya.a. Mungkin kurang dari ketentuannyab. Mungkin melebihi ketentuannyaUntuk alasan itu semua, maka kita perlu sekali memperhatikan data-datayang ada untuk setiap jenis komponen agar komponen yang digunakansesuai dengan yang diharapkan yaitu bisa bekerja baik dan tahan lama .Kondisi yang demikian dinamakan kondisi yang normal namun kondisiyang tidak normal adalah suatu kondisi yang perlu mendapatkanperhatian.Oleh karena itu kita perlu mempelajari harga batas dioda zener , agar kitadapat mengoperasikan komponen sesuai dengan data yang dimiliki .Sebab kondisi yang tidak normal terutama kondisi dimana komponendiberi tegangan melebihi batas maximumnya , maka komponen tersebutdapat rusak maka hal ini perlu sekali di antisipasi sehingga tidak akanterjadi kerusakan komponen akibat kesalahan pemberian bias. Maka disarankan setiap pemakai komponen sebelum merangkai harap melihatdata karakteristiknya seperti yang terlampir pada lembar informasi.Zenerdioden Leistung 500 mW max0,4 W Non-repetitive 30 W maxPHILIPS peak reverse power 200 0C maxTyp BZK 79 dissipation DO-35 Toleranz ± 5% Junction temperature 0,30 K / mWTechnische Daten Thermal resistance from Gehäuse junction to tie-pointTabel 2.29 Data karakteristik dioda zener PHILIPSArt.No Typ603278 Uz (v) rdiff SZ603279603277 at = 5 (Ω) = 5 (mV / =603243 Iztest mA at mA 0C)603244 5 max603245603247 min max Iztest max at Iztest mA603247 typ min typ603248603249 BZX79-C2V4 2,2 2,6 70 100 -3,5 - 0 BZX79-C2V7 2,5 2,9 75 100 -3,5 1,6 0 BZX79-C3V0 2,8 3,2 80 95 -3,5 - 0 BZX79-C3V3 3,1 3,5 85 95 -3,5 2,0 0 BZX79-C3V6 3,4 3,8 85 90 -3,5 - 0 BZX79-C3V9 3,7 4,1 85 90 -3,5 2,1 0 BZX79-C4V3 4,0 4,6 80 90 -3,5 - 0 BZX79-C4V7 4,4 5,0 50 80 -3,5 2,4 BZX79-C5V1 4,8 5,4 40 60 -2,7 - 0,2 BZX79-C5V6 5,2 6,0 15 40 -2,0 2,4

148603250 BZX79-C6V2 5,8 6,6 6 10 -0,4 - 1,2603251 BZX79-C6V8 6,4 7,2 6 15 -1,2 2,5603252 BZX79-C7V5 7,0 7,9 6 15 -2,5 - 2,5603253 BZX79-C8V2 7,7 8,7 6 15 -3,2 2,5603254 BZX79-C9V1 8,5 9,6 6 15 -3,8 - 3,7603255 BZX79-C10 9,4 10,6 8 20 -4,5 1,4603256 BZX79-C11 10,4 11,6 10 20 -5,4 - 4,5603257 BZX79-C12 11,4 12,7 10 25 6,0 0,8603258 BZX79-C13 12,4 14,1 10 30 7,0 - 5,3603259 BZX79-C15 13,8 15,6 10 30 9,2 1,2603260 BZX79-C16 15,3 17,1 10 40 10,4 - 6,2603261 BZX79-C18 16,8 19,1 10 45 12,4 2,3603264 BZX79-C24 22,8 25,6 25 70 18,4 - 7,0603266 BZX79-C30 28,0 32,0 30 80 24,4 3,0603267 BZX79-C33 31,0 31,0 35 80 27,4 - 8,0 4,0 - 9,0 4,6 10, -0 5,5 11, -0 6,4 13, -0 7,4 14, 0 8,4 16, 0 9,4 22, 11, 0 4 29, 12, 4 4 33, 14, 4 4 20, 4 26, 6 29, 7

149CatatanUz = Tegangan Break down Zener rdiff = Tahanan beda fasa arustest zener 5 A Sz = Daya hantar thermalDiodes Zener1WMOTOROLAType 1 N 47...A* Pour applications indrustriellesDonnees tecniquesBoîtier DO-41Rth 150 K/WTj max 200 0 CGamme de temperature ...+ 50 0 CTabel 2.30 Data karakteristik dioda zener MOTOROLA Art. No Typ Uzt Izt Rzt Ir max Ur Iz m nom mA max µA V mA Ω601100 1N4728A 3,3 76 10 100 1 276601102 1N4730A 3,9 64 9 50 1 234601103 1N4731A 4,3 58 9 10 1 217601104 1N4732A 4,7 53 8 10 1 193601105 1N4733A 5,1 49 7 10 1 178601106 1N4734A 5,6 45 5 10 2 162601107 1N4735A 6,2 41 2 10 3 146601108 1N4736A 6,8 37 3,5 10 4 133601109 1N4737A 7,5 34 4 10 5 121601110 1N4738A 8,2 31 4,5 10 6 110601111 1N4739A 9,1 28 5 10 7 100601112 1N4740A 10 25 7 10 7,6 91601113 1N4741A 11 23 8 5 8,4 83601114 1N4742A 12 21 9 5 8,9 76601115 1N4743A 13 19 10 5 9,9 69601116 1N4744A 15 17 14 5 11,4 61601117 1N4745A 16 15,5 16 5 12,2 57601118 1N4746A 18 14 20 5 13,7 50601119 1N4747A 20 12,5 22 5 15,2 45601120 1N4748A 22 11,5 23 5 16,7 41601121 1N4749A 24 10,5 25 5 18,2 38601122 1N4750A 27 9,5 35 5 20,6 34601123 1N4751A 30 8,5 40 5 22,8 30601124 1N4752A 33 7,5 45 5 25,1 27601125 1N4753A 36 7 50 5 27,4 25601126 1N4754A 39 6,5 60 5 29,7 23601129 1N4757A 51 5 95 5 38,8 18

150 Catatan Uzt = tegangan Break down Zener Izt = Arus Zener Rzt =Tahanan Zener Irmax = Arus Reverse Maximum Vr = Tegangan Reverse Izm = Arus Zener MaximumTegangan Breakdown dan Rating DayaGambar 2.96 menunjukkan kurva tegangan dioda zener . Abaikan arusyang mengalir hingga kita mencapai tegangan breakdown Uz . Padadioda zener , breakdown mempunyai lekukan yang sangat tajam, diikutidengan kenaikan arus yang hampir vertikal.Perhatikanlah bahwategangan kira-kira konstan sama dengan UZ pada arus test IZT tertentu diatas lekukan (lihat Gambar 1 ) . Dissipasi daya dioda zener sama dengan perkalian tegangan danarusnya , yaitu : PZ = UZ IZMisalkan, jika UZ = 12 dan IZ = 10 mA,PZ = 1,2 × 0,01 = 0,12 WSelama PZ kurang daripada rating daya PZ(max), dioda zener tidak akanrusak. Dioda zener yang ada di pasaran mempunyai rating daya dari 1/4W sampai lebih dari 50 W . Lembar data kerap kali menspesifikasikan arus maksimum diodazener yang dapat ditangani tanpa melampaui rating dayanya . Arusmaksimum diberi tanda IZM (lihat Gambar 1 . Hubungan antara IZM danrating daya adalah : PZ (max) IZM = VZ Uz U I zT IzM Gambar 2.96 Kurva Tegangan Dioda Zener• Impendansi Zener Jika dioda zener bekerja dalam daerah breakdown, dengan tambahan tegangan sedikit menghasilkan pertambahan arus yang besar. Ini menandakan bahwa dioda zener mempunyai impedansi yang kecil. Kita dapat menghitung impedansi dengan cara :

151 ∆u ZZ = ∆iSebagai contoh, jika kurva menunjukkan perubahan 80 mV dan 20mA, impedansi zener adalah : ZZ = 0,08 = 4Ω 0,02 Lembar data menspesifikasikan impedansi zener pada arus tesyang sama di gunakan untuk UZ . Impedansi zener pada arus tes inidiberi tanda ZZT. Misalnya, 1N3020 mempunyai UZ 10 V dan ZZT = 7Ω untuk IZT = 25 mA .• Koefisien Suhu•+ Koefisien suhu TC adalah perubahan (dalam persen ) tegangan zenerper derajad Celcius. Jika UZ = 10 V pada 250 C dan TC = 0,1%, makaUZ = 10 V (250C) dan seterusnya .UZ = 10,01 (260C)UZ = 10,02 V (270C)UZ = 10,03 V (280C)Dalam rumus, perubahan tegangan zener adalah : ∆ UZ = TC × ∆T × UZDiketahui TC = 0,004% dan U = 15V pada 250C, perubahan teganganzener dari 250C sampai 1000C adalah ∆ UZ = 0,004 (10 -2 ) (100 - 25) 15 = 0,045 V Oleh sebab itu, pada 1000C, UZ = 15,045 V• Pendekatan ZenerUntuk semua analisa pendahuluan, kita dapat melakukan pendekatandaerah breakdown sebagai garis vertikal. Ini berarti tegangannya konstanwalaupun arus berubah. Gambar 2menunjukkan pendekatan ideal suatu dioda zener. Pada pendekatanpertama, dioda zener yang bekerja dalam daerah ekuivalen denganbatere UZ volt.

152 IZ IZ IZ IZ + ZZ + UZ _UZ + _ _ UZ (a) (b) Gambar 2.97 Pendekatan zener dengan bateraiUntuk memperbaiki analisa, kita memperhitungkan kemiringan daridaerah breakdown. Daerah breakdown tidak benar-benar vertikal, tetapiada impedansi zener yang kecil. Gambar 2 menunjukkan pendekatankedua dari dioda zener. Karena impedansi zener, tegangan zener total UZadalah : ΛUZ = UZ + IZ ZZ CONTOH 1 Dioda zener pada Gambar 2.98 mempunyai UZ = 10 V dan ZZT = 7 Ω. Tentukan harga UOUT dengan pendekatan ideal. Juga hitung minimum dan maksimum arus zener. (a) (b) + 820Ω 20 - 40V 7Ω _ IZ + 10 V _ (c)Gambar 2.98 Dioda zener dengan pendekatan ideal

153• PENYELESAIANTegangan yang dikenakan (20 sampai 40 V) selalu lebih besar daritegangan breakdown dioda zener. Oleh sebab itu, kita dapatmembayangkan dioda zener seperti batere dalam Gambar 3b. Teganganoutputnya adalah : UOUt = UZ = 10 VTak peduli berapa harga tegangan sumber antara 20dan 40 V, teganganoutput selalu pada 10 V. Jika tegangan sumber 20 V, tegangan padaresistor pembatas-seri adalah 10 V , jika tegangan sumber 40 V,tegangan pada resistor pembatas-seri adalah 30 V. Oleh sebab itu, setiapperubahan tegangan sumber, muncul pada resistor pembatas-seri.Tegangan output secara ideal konstan . Arus zener minimum IZ(min) terjadi pada tegangan sumber minimum. Dengan hukum Ohm . IZ(min) = UIN(min) - UZ 20 - 10 = = 12,2 mA R 820Arus zener maksimum terjadi jika tegangan sumber maksimum : IZ(max) = UIN( max) - UZ = 40 - 10 = 36,6 mA R 820CONTOH 2 Gunakan pendekatan kedua untuk menghitung tegangan output minimum dan maksimum pada Gambar 3aPENYELESAIAN Contoh 2 memberikan ZZT = 7 Ω. Walaupun hal ini hanya benar pada arus tertentu, ZZ T merupakan pendekatan yang baik untuk ZZ di mana saja dalam breakdown . Kita dapatkan IZ(min) = 12,2 mA dan IZ(Mak) = 36,6 mA. Jika arus ini mengalir melalui dioda zener pada Gambar 3c, tegangan minimum dan maksimumnya adalah : UOUT(MIN) ≅ UZ + IZ (MIN) ZZdan = 10 + 0,0122(7) = 10,09 V UOUT ≅ UZ + IZ (max) ZZ = 10 + 0,0366(7) = 10,26 VYang penting dari contoh ini adalah untuk menggambarkan regulasitegangan (menjaga tegangan otput konstan). Di sini kita mempunyaisumber yang berubah dari 20 sampai 40 V, perubahan 100%. Teganganoutput berubah dari 10,09 sampai 10,26 V, perubahan 1,7%. Dioda zenertelah mengurangi perubahan input 100% menjadi perubahan outputhanya 1,7%. Regulasi tegangan merupakan penggunaan utama daridioda zener.

154CONTOH PENERAPAN DIODA ZENERSesuai dengan sifat-sifat yang dimiliki, dioda zener dapat digunakansebagai penstabil ataupun pembagi tegangan . Salah satu contoh adalahditunjukkan gambar 2.99 . 16V 5V l l 14V 4V l RS l 12V 3V + IRLTegangan IZdari filter _ 10V ZD RL 10V Gambar 2.99 Penstabil tegangan pada output penyearah+12V PERLENGKAPAN MOBIL 12V 10W _ Gambar 2.100 Penstabil tegangan pada sumberdaya perlengkapan mobil Dioda Zener yang melindungi pemancar ( transceiver ) di dalam kendaraan mobil , terhadap loncatan-loncatan tegangan. Adapun cara kerja rangkaian di atas adalah sebagai berikut :1. Bila dioda Zener yang kita pilih memiliki tegangan tembus sebesar 10 Volt , lihat gambar di atas, berarti tegangan output yang diperlukan adalah sebesar 10 V satabil .2. RS gunanya untuk membatasi tegangan yang masuk dalam rangkaian dan RL untuk beban atau output yang kita ambil tegangannya .3. Seandainya tegangan input ( tegangan dari filter ) itu naik , misalkan 16 Volt maka tegangan yang didrop oleh RL juga akan naik misalkan sebesar 12 Volt . Maka dioda zener akan menghantar . Arus akan

155terbagi dua , yaitu lewat RL dan ZD . Sedangkan dioda zenermempertahankan tegangan sebesar 10 Volt dan karena dioda ini dipasang paralel dengan RL maka dengan sendirinya tegangan outputakan tetap sebesar 10 Volt .4. Selanjutnya apabila tegangan input turun maka tegangan yang di drop oleh RS akan kurang dari 4 Volt dan tegangan yang di drop oleh RL pun akan kurang dari 10 Volt . Hal ini mengakibatkan dioda zener menyumbat dan arus hanya mengalir lewat RL saja . Dengan sendirinya tegangan output akan turun ( tegangan input turun menjadi 12 Volt.5. Kesimpulannya adalah bahwa tegangan output tidak akan melebihi dari 10 Volt tetapi dioda zener tidak menjamin tegangan tetap sebesar 10 Volt bila tegangan input dari filter itu turun .Contoh lain pemakaian dioda zener adalah seperti gambar 2.101 . Dengan cara tersebut kita akan mendapatkan beberapa macam tegangan yang diinginkan .+ R 30V 30V100V 42VOutput dari 12V 48,8Vpenyearah/filter 6,8V_ Gambar 2.101 Pembagi tegangan dengan dioda zenerBeberapa dioda zener dipasang berderet dan setiap dioda memilikitegangan tersendiri ( tegangan zener ) . Dengan jalan seperti di atasmaka kita akan mendapatkan tegangan-tegangan 30 V , 42 V dan 48,8V.Rumus untuk menyelesaikan rangkaian Stabilitas tegangan denganDioda Zener adalah sebagai berikut :

156 IS + RS IBB UI IZ ZD UZ RBB _ Gambar 2.102 Stabilitas tegangan dengan Dioda Zener • Arus pada RS : IS = Ui - UZ RS • IZ = IS - IBB • Tegangan-beban : URB = UZ • Arus-beban : IB B = UZ RB B2.2.4. DIODA VARACTOR Dalam bagian ini kita akan menjelaskan pengaruh yang terjadididalam dioda yang mengandung elemen kapasitansi .Nilai kapasitansi ini bergantung pada besar polaritas tegangan yang diterapkan pada dioda dan type sambungan yang dibuat selama prosesproduksi .Dalam praktek nilai kapasitansi tidak linier namun secara pendekatan (untuk mempermudah pemahaman ) dapat dianggap sebagai elemenyang linier .2.2.4.1. BIAS BALIK, KAPASITANSI PERSAMBUNGANTujuan Dioda PN diberi bias balik seperti di tunjukkan pada gambar 1 .Bila dioda bekerja dalam cara ini lubang-lubang didalam daerah P danelektron-elektron dalam daerah N bergerak menjauhi persambungan .Karena itu membentuk daerah penipisan , dimana penumpukanpembawa-pembawa telah di hilangkan .Panjang efektif L dari daerah depletion ( penipisan ) menjadi lebih besardengan bertambahnya tegangan balik UR , karena medan listrikbertambah sebanding dengan UR.Karena elektron dan lubang menjauhi sambungan , daerah penipisanyang terbentuk akan bermuatan negatif pada bahan type P sementara

157daerah penipisan yang terbentuk didalam bahan type N menjadibermuatan positif.Karena itu persambungan dengan bias balik akan bertingkah sepertikapasitor yang kapasitansinya secara teori berubah berbanding terbalikdengan tegangan UNP dari N ke PDalam praktek kapasitansi CR berbanding terbalik dengan pangkat 1/2atau 1/3 dari UNP , tergantung apakah elemen mempunyai sambunganpaduan atau sambungan yang di tumbuhkan . Dalam kecepatan tinggi (frekuensi tinggi ) kapasitansi dioda ini ebih kecil, biasanya urang dari5 PF .Pada arus yang besar dioda ini dapat sebesar 500 PF Gambar 2.103 Kapasitansi dioda bias balik Gambar 2.104 Karakteristik kapasitansi terhadap tegangan balikVaricap atau dioda varactor dibuat khusus untuk beropersi dalam modebias balik . Dapat dibuat untuk kapasitansi sampai dengan beratus-ratuspico Farrad jika diinginkan. Pemanfaatan dioda seperti ini adalah pada

158rangkaian Frekuensi Modulasi ( FM ) , dimana dioda yang dibias balikdiletakkan secara paralel denga suatu induktor.Frekuensi resonansi dan rangkaian bertala dapat di rubah dengan caramerubah UR. Maka jika UR adalah suatu sinyal suara, frekuensiresonansi akan sebanding dengan amplitudo sinyal suara , yaknifrekuensi akan termodulasi . Banyak sistem FM dibuat dengan prinsip ini.Persamaan yang berhubungan dengan kapasitansi lintas persambungandioda yang di bias balik oleh tegangan UR adalah : CR ≈ CC + CO ( 1 + 2 UR )nDimana : CC = Kapasitansi dioda CO = Kapasitansi dioda bila UR = 0 n = Antara 1/3 s/d 1/2Gambar kapasitansi dioda sebagai fungsi dari UR ditunjukkan padagambar 1(b) . Sifat ketidak linieran dari CR biasanya diabaikan dan suatunilai konstanta digunakan dalam perhitungan .2.2.4.2. BIAS MAJU , KAPASITANSI PENYIMPANANBila dioda dibias maju lebar daerah penipisan L berkurang dankapasitansi persambungan bertambah . Namun dalam keadaan biasmaju terjadi pengaruh kapasitansi yang lebih besar .Yang di modelkan sebagai suatu elemen penyimpan atau difusi ataukapasitansi . Kita misalkan bahwa waktu rata-rata yang diperlukan olehsebuah elektron untuk berpindah adalah + detik . (+ adalah waktu rata-rata dari elektron yang mengalir pada pita konduksi maupun pada pitavalensi) .maka arus rata-rata yang mengalir adalahID = 2 = IO . E VD/ VT Jika kita mendefinisikan kapasitansi penyimpanan tCS sebagai Cs = dQ kita temukan dengan mudah bahan : Cs = ID . t d VD VTMaka kapasitansi secara langsung sebanding dengan arus dioda majudan dapat menjadi sangat besar . Misalnya jika t = 1 ns dan ID = 1 mA ,maka Cs = 40 PF . Kapasitansi ini yang membatasi kecepatan switching (pensaklaran ) pada rangkaian-rangkaian logic penggunaan komponenpersambungan.

1592.2.5. DIODA SCHOTTKYDioda Schottky menggunakan logam EMAS, PERAK ATAU PLATINApada SALAH SATU SISI ( N ) dan silikon yang di-dop ( N+ ) pada sisi lain.Sehingga dioda semacam ini adalah PIRANTI UNIPOLAR karenaelektron merupakan PEMBAWA MAYORITAS. pada kedua sisi junction. Gambar 2.105 Dioda SchottkyDioda Schottky dibuat dengan cara menggabungkan suatu logam sepertiemas , perak atau platina dengan silikon jenis n.Alat ini mempunyai penyimpanan muatan yang sangat kecil dan banyakdijumpai dalam penerapan sebagai saklar kecepatan tinggi.Suatu jenis logam itu berlaku sebagai acceptor bagi elektron biladigabungkan ke silikon type n. Selanjutnya elektron berdifusi dari silikonke logam tadi. Pada kontak penyearah , arus yang sangat kecil mengalirhingga tegangan UN melampaui tegangan minimum tertentu . Uj adalahtegangan yang diperlukan untuk mencapai kurva tegangan datar sepertigambar 2.106

160 Gambar 2.106 Elektron berdifusi dari silikon ke logam Difusi ini mengakibatkan terjadi penipisan elektron dekat sambunganpada bahan n dan cenderung bermuatan posistif.Bila daerah ini menjadi cukup lebar tegangan positif ini menghalangidifusi lebih lanjut. Degan kata lain bila tegangan positif cukup besardikenakan dari luar , seperti Gambar 2.107.

161 Gambar 2.107 Tegangan positif menghalangi difusi lebih lanjutElektron pada daerah n melihat tegangan posistif pada sisi metal danelektron mengalir. Pembaca harus mengerti tujuan dibuatnya kontakpenyearah , seperti yang dijelaskan diatas dan kontak ohmic , yangdibuat untuk menghubungkan daerah atau ke rangkaian luar., ( dalam suatu dioda PN silokon tegangan Uj sekitar 0,65 V).Penambahan nilai kecil tegangan UN diatas Uj mengakibatkanperubahan arus yang besar. Bila tegangan yang diterapkan pada diodadibalik sehingga bahan N dibuat posistif terhadap platina ( atau bahan P ), tegangan pada sisi N dari sambungan bertambah ( Gambar 1 (c) ).Gambar 2.108 Tegangan yang diterapkan pada dioda dibalik.

162Bila dioda Schottky dioperasikan dalam mode maju , arus elektronbergerak dari silikon type NKarena elektron bergerak melalui logam berimpendansi rendah wakturekombinasi τ sangat kecil , bernilai sekitar 10 ps.Ini beberapa kali lebih kecil dari yang didapati pada dioda silikon PN.Simbol rangkaian untuk dioda Schottky adalah Gambar (d)Gambar 2.109 Dioda Schottky dioperasikan dalam mode maju.Dioda mempunyai karakteristik Ui seperti dioda PN biasa kecuali bahwategangan dadal maju dari dioda adalah Uf ≈ 0,3 Volt.Dioda Schottky → Dioda yang tidak mempunyai LAPISANPENGOSONGAN atau PENYIMPANAN MUATAN → ia dapatdioperasikan NYALA DAN MATI lebih CEPAT dari pada dioda bipolar →banyak digunakan sebagai RANGKAIAN SAKLAR . ( SWITCHING )Dioda ini juga dapat digunakan untuk MENYEARAHKAN FREKUENSIDIATAS 300 MHz Dioda Schottky : biasanya mempunyai BATASANTEGANGAN YANG RENDAH DAN WAKTU UNTUK OPERASI YANGCEPAT.2.2.6. DIODA TUNNELDioda Tunnel adalah dioda khusus yang di bentuk dari semikonduktoryang dapat membentuk daerah transisi menjadi sangat sempit .Dioda Tunnel masih dalam kondisi normal apabila di gunakan padagelombang micro , penguat , oscilator dan pembalik frekwensi .Dioda Tunnel mempunyai karakteristik perlawanan negatif , yaitu padapemberian tegangan muka maju, apabila tegangan muka maju ditambahsecara perlahan-lahan, arus maju turut bertambah pula , lihat gambar 1 .Setelah sampai di titik penambahan tegangan muka maju tidakmenyebabkan arus di titik L , baru kemudian arus maju naik lagi .

163Ι DIODE TUNNEL P DIODE BIASA L U0Gambar 2.110 Karakteristik I = f ( U ) Dioda TunnelKarakteristik perlawanan negatif ini terjadi bila tegangan muka majunyaantara 200 sampai 300 mili volt .Dioda Tunnel ini dapat digunakan pada rangkaian osilator dengankarakteristik perlawanan negatifnya dapat mengembalikan tenaga yanghilang pada saat digunakan untuk berosilasi . PEMAKAIAN DIODA TUNNELSalah satu pemakaian Dioda Tunnel adalah sebagai peralatanpensaklaran pada kecepatan yang sanga tinggi , dikarenakan prosespenerowongan , yang pada dasarnya terjadi pada kecepatan cahaya .Waktu respon dibatasi hanya kapasitansi dioda yang mana ada padatingkat 1 sampai 10 pf, memungkinkan pensaklaran terjadi ( dari suatutitik awal kesuatu titik dekat puncak ) dengan waktu naik serendah 22 psecond .( waktu naik adalah waktu yang diperlukan untuk berubah darilevel 10% ke 90% )Dioda Tunnel juga di gunakan sebagai alat penyimpan memori logik .Rangakaian equivalent untuk sinyal kecil Dioda Tunnel ditunjukkan padagambar 3.Gambar 2.111 Rangkaian equivalent sinyal kecil Dioda Tunnel

164Rs biasanyan 1 sampai dengan 5 ohm , Ls dari 0,1 sampai 4 nH, dan Cdari 0,35 sampai 100pf .Induktansi dan kapasitansi yang sangat rendah memungkinkan DiodaTunnel di gunakan di dalam osilator microwave pada frekwensi didalamtingkat 10 GHz .Resistansi negatif dari Dioda Tunnel memungkinkan Dioda Tunnel digunakan didalam osilator relaksasi.2.2.7. TRANSISTOR Transistor Difusi Prinsip Pembuatan : Bahan dasar (tipe P atau N) yang didoping (dikotori) untuk memb ang- kitkan Difusi pada layer yang di harapkan MES A P lanar “Teknik untuk Ge” “Teknik untuk Si” Transistor Epitaksial Prinsip P embuatan : Bahan dasar dengan tahanan ohm rendah (tipe P dan N) yang ditipiskan, layer dengan tahanan tinggi melalui sus unan yang diton- jolkan, kemudian pembentukan layer mela- lui Difusi MESA Planar

165 Gambar 2.112 Prinsip pembuatan Transistor2.2.7.1. PROSES PEMBUATANContoh Langkah proses pembuatanTransistor - epitaksial - planar .1. Pada kristal N - Si dengan tahanan ohm rendah ( dengan dopingtinggi ) ; selanjutnya di gunakan pada lapisan tipis layer N - epitaksialdengan tahanan ohm tinggi . Dengan demikian layer pengaman di tengahoksidasi ( Si 0 )2. Di buatkan sebuah jendela ( jendela basis ) dalam layer Si 0 , dikotoridengan B ( Valensi 3 → tipe P pada layer penghantar basis) , kemudiandi tumbuhi / ditutupi layernya dengan Si 0 .3. Jendela emiter ditentukan dahulu dalam layer Si 0 lalu didopping (dikotori ) dengan phosphor → tipe N - menjadi layer penghantaremiter , lalu ditimbuni lagi dengan layer Si 0 .4. Menentukan jendela untuk tempat kedudukan kontak , lalu kontakmetal di tempatkan → akhirnya kutub kolektor .

166Penempatan akhir : – Perencanaan kotak– Pemasukan , mengupas dengan plastik buatan . ( Pembuatan miniatur )Sifat - sifatTransistor - epitaksial - Penguatan tinggi - kapasitas kecil - frekuensi cut-off tinggi - Tegangan beban ( UCE ) rendah- batasan modulasi ( Pencampuran yang saling mempengaruhi ) besar - arus beban kecil pada waktu hubungpendekGambar 2.113 Langkah proses pembuatan Transistor

1672.2.7.2. PENGARUH TEMPERATURSuatu semi konduktor pada kondisi temperatur yang besarmenghantar sendiri Ketentuan dasar :Temperatur bertambah, arus menjadi lebih besar . Temperaturberkurang, arus menjadi lebih kecilKetentuan itu berlaku bila suatu semi konduktor memperoleh panas daridalam semi konduktor itu sendiri dan menerima panas dari luar. Hasil dariuraian di atas, kurva karakteristiknya .Temperatur itu mempunyai pengaruh pada arus kolektor IC ( berturut-turutIE ), langsung berpengaruh pula pada– Arus bocor kolektor ICEO, ( Arus Kolektor-Emitor pada keadaan Basisterbuka )– Penguatan arus searah ( berturut-turut A ) Hal diatas adalah IC E pada + AV → lebih besar Hal diatas adalah IC E pada _ AV → lebih kecilAkibatnya → penghalauaan / pengendalioan temperatur harus diusahakan .2.2.7.3. KURVA KARAKTERISTIK IB (mA) 1 UBE IB 0, 5 0,4 UBE(V) 0,8Karakteristik Masukan( Input Characteristic )

168 IC (mA) +X 10 0 50 ICEO UCE(V) 10 20 Karakteristik Keluaran ( Output Characteristic ) Gambar 2.114 Kurva karakteristik transistorPengaruh Temeperatur terhadap UBEAtas dasar pengalaman harganya di tentukan ( berlaku ) :∆UBE/0C ≈ 2m V/0CSetiap temperatur10C tegangan Basis-Emitor sekitar 2 m VContoh : Berapa besar perubahan tegangan keluaran ( tegangan Output)UCE, jika V = 100C, V = 50, merupakan penguatan tegangan ∆ UCE = V . ∆ UBE . ∆ V = 50.2.10 ( m V )Penyelasaian : ∆ UCE = 1,000 m V = 1 VPengaruh temperatur ini diatasi dengan mereduksinya secara rangkaianteknik (seperti Kopling pelawan)Sifat Frekuensi→ Bersifat dinamis ( berubah-ubah )Sifat pada frekuensi tinggi – Penguatan arus berkurang Amplitudo keluaran – Tahanan keluaran ( tahanan output ) atau impedansi berkurang keluaran berkurang– Mempengaruhi jalannya waktu ( periode ) pengisian muatan Pergeseran phasa pada masukan dan keluaran– Mengakibatkan perubahan pembuangan muatan kapasitas CPengertian : Suatu frekuensi, yang besarnya tertentu mempunyai hargapenurunan pada frekuensi yang lebih rendah disebut : Frekuensi batas FGFrekuensi batas : frekuensi dengan : 2 ≈ 0707 mempunyai penurunan 2sebesar 3 dB ( turun 3 deci - Bell )

169 Gambar 2.115(a) Gambaran secara grafik : Gambar 2.116(b) Jalannya amplitudo : Frekuensi batas bisa di pertinggi oleh bangunan konstruksiyaitu → Lapisan basis yang tipis , lapisan kolektor yang kecil → Transistor frekuensi tinggiHarga karakteristik kerja :Merupakan sifat-sifat yang dimiliki oleh transistor, misalnya penguat arus(yang di tentukan oleh IC) frekuensi batas dsb .Harga batas kerja :Harga batasan-batasan maksimum ( Seperti : IC max, UCE max, PVmax )yang bila berlangsung melampaui waktu yang di tentukan , akan terjadikerusakan / kehancuran elemenTemperatur maksimum dari lapisan penghalang dan rugi dayaTemperatur lapisan kolektor hendaknya tidak dilampaui.VJ max ≈ 2000 C

170Lapisan penghalang menjadi panas terutama karena adanya pemanasansendiri , maksudnya karena adanya rugi daya PV.Harga batas karakteristik kerja : Merupakan sifat-sifat yang dimiliki oleh transistor, misalnya penguatarus (yang di tentukan oleh IC) frekuensi batas dsb .Harga batas kerja : Harga batasan-batasan maksimum ( Seperti : IC max, UCE max, PVmax )yang bila berlangsung melampaui waktu yang di tentukan , akan terjadikerusakan / kehancuran elemen.Temperatur maksimum dari lapisan penghalang dan rugi dayaTemperatur lapisan kolektor hendaknya tidak dilampaui.VJ max ≈ 2000 CLapisan penghalang menjadi panas terutama karena adanya pemanasansendiri , maksudnya karena adanya rugi daya PVPV UCE . IC PV atau PO (disipasi ).Saling bergantung PV → VJ → VJ : V adalah sebanding PV ! VJ max tidakdi lampaui untuk membuat keadaan aman , caranya denganmengeliminasi panas → Pendingin antara, alat pendingin → reduksirugi daya .Disini masih dapat terjadi rugi hantaran maksimum yang diijinkan dariketerkaitan dan ketergantungan dengan panas . Karena →Pernyataan / Penentuan rugi daya maksimal yang dijinkan , PV max, jugatergantung pada temperatur luar .Dua kasus rugi daya ( masing-masing terlihat dari lembar data ) PV max yang berkaiatan dengan temperatur sekitar .→ pada transistor-transistor kecil– PV max yang berkaitan dengan pemanasan `→ transistor-transistor besar ( harus ada alat pendingin ! )2.2.7.4. PENENTUAN RUGI :Rugi daya yang berkaitan dengan temperatur sekitar :Temperatur sekitar → VU’ atau , Tamb tamb( ambient = daerah sekitar )Petunjuk rugi daya maksimum untuk V = 250 C( Temperatur pemakaian )

171Analisa grafis : PV dan ketergantungannya dengan VU harga batas pada 25 C(mW ) Pv ( besar r ugi daya yang di mungk inkan PV max ) 400 Rugi day a PV yang masih diijink an300 B at as kerj a VJ max200 Rugi daya PV = 0 Pv ( IC = 0 )100 Vu 25 50 V (°C) 100 150 200Gambar 2.117 PV dan ketergantungannya dengan VU Rugi daya yang diijinkan dikurangi dengan pertambahantemperatur adalah linier. ∆ VUYaitu : ∆ PV = Konstan → tahanan termis RthjuJuga Rthju = ∆ VU = Vj max - VU : ∆ PV PV − 0 = Vjmax - VU PV Vj max - VU ∆ VDengan demikian : PV = = Rthju Rthjuhubungan ohm tentang aliran panasPV = UCE . IC PV atau PO (disipasi ).Saling bergantung PV → VJ → VJ : V adalah sebanding PV ! VJ max tidakdi lampaui untuk membuat keadaan aman , caranya denganmengeliminasi panas → Pendingin antara, alat pendingin →reduksi rugi daya .Disini masih dapat terjadi rugi hantaran maksimum yang diijinkan dariketerkaitan dan ketergantungan dengan panas . Karena →Pernyataan / Penentuan rugi daya maksimal yang dijinkan , PV max, jugatergantung pada temperatur luar .Dua kasus rugi daya ( masing-masing terlihat dari lembar data )– PV max yang berkaiatan dengan temperatur sekitar .→ pada transistor-transistor kecil– PV max yang berkaitan dengan pemanasan` → transistor-transistor besar ( harus ada alat pendingin ! )

172Penentuan rugi daya yang diijinkan :Rugi daya yang berkaitan dengan temperatur sekitar :Temperatur sekitar → VU’ atau , Tamb tamb( ambient = daerah sekitar )Petunjuk rugi daya maksimum untuk V = 250 C( Temperatur pemakaian )Contoh : Diketahui temperatur sekitar VU = 250 C , temperatur lapisan penghalang maksimal Vj max = 2000 C, tahanan termis Rthju = 0,440C/mWBerapa besar rugi daya yang diijinkan :Jawab : PV = ∆ V = 200 - 25 (mW) ≈ 400 mWData lain R thju 0,44yang menentukan besar tahanan termis Rthju → daya hantar termis1`Rthju 1  mW ⇒ Pengurangan rugi daya tiap 0c Rthju  0 c  I Dengan begitu : PV = .∆V RthjuContoh : Hitunglah rugi daya yang diijinkan pada suatu temperatur daerah sekitar VU = 600C dari transistor type 2 N2904Jawab : Daya hantar = 3,34 mW/0C PV max = 600 mW Vj max = 2000CPV = 1  mW. 0C  Rthju ∆ V = 3,43(200- 60)  0C   = 3,43.140 PV = 480 mWPemakaian rugi daya pada temperatur kotak / bodi :Temperatur bodi VG atauTC’ tC ( Case = kotak )Data rugi daya maksimum pada : VG = 250C, 450C (PV pada VC = 250Cadalah data yang semu) Alat pendingin harus pada panas VU = 250C (

173kalau dapat dipertahankan ini merupakan kondisi kerja yang sangat baik ). Rt hjg Rthku Rthgk Vj maks Gambar 2.118 PendinginTahanan termis bersama :Rth = R thjg + R thgk = R thkuRthjg = Data dalam lembar data transistorRthgk = Tahanan antara / Penyekat → kotak alatpendingin 0,1 - 0,3 0C/W ; Pada isolasi listrik ( Plat mika ) sebesar >10C/WRthku = Tahanan profil pendingin → profil - daerahsekitar ; data dari perusahaan . Pv Pv max (Watt) 1 20 Pv( VG ) untuk tr ansistor 2N 30 55 1 00 VG 80 10 0 150 200 ( oC ) 60 40 20 0 25 50 Gambar 2.119 Grafik : PV fungsi VGSifat listrik yang di maksud adalah kurva karakteristik transistor berupasuatu grafik yang memperlihatkan kaitan satu sama lain dari parameter -parameter tertentu .Dari kurva karakteristik , kita dapat mengetahui sifat-sifat transistorKURVA KARAKTERISTIK INPUT IB = f ( UBE )

174 + UCC RC P RB IB A UCE V UBE 0V Gambar 2.120(a) Rangkaian transistor dengan 1 PotensiometerPada gambar 2.120(a) , besarnya IB dapat di kontrol dengan UBE . Untukmengubah-ubah UBE di gunakan potensio meter P . Resistor RB berfungsisebagai pembatas arus IB .Gambar dibawah ini ( Gambar 2.120(b) ) memperlihatkan kurvakarakteristik input IB = f ( UBE ) IB ( A ) 50 UCE = 2V 40 6V 30 8V 20 10 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 U BE ( V ) Gambar 2.120(b) kurva karakteristik input IB = f ( UBE )Diatas tegangan 0,7 V kenaikan UBE yang kecil , menyebabkan kenaikanyang relatif besar pada IB . Tetapi dibawah 0,6 V , kenaikan yang samadari UBE menyebabkan kenaikan sangat kecil pada IB . Pada beberapaharga UCE tertentu, kurva mengalami sedikit penggeseran .

175 RB IB + UCCP1 A IC RC A P2 V 0VGambar 2.121(a) Rangkaian transistor dengan 2 Potensiometer Lihat gambar 2.121(a). Pada harga IB tertentu IC ditentukan oleh UCE .Besarnya UCE dapat diubah-ubah dengan potensiometer P2Gambar 2.121(b) , memperlihatkan kaitan antara arus output IC dantegangan output UCE pada IB = Konstan I C ( mA ) IB = 6 0 µ A6 50 µ A54 40 µA3 30µ A2 20 µ A 10 µ A1 0 µA0 3 6 9 15 18 UCE ( V )Gambar 2.121(b) Hubungan arus output IC dengan tegangan output UCE pada IB = KonstanPada UCE 0,1 V - 0,3 V arus IC mencapai harga optimum . Dalam hal inikatakan transistor bekerja pada kondisi saturasi . Pada IB = 0 , IC = ICEO = 0 dan UCE = UCE . Dalam hal ini transistorbekerja pada kondisi cut off ( tidak menghantar )KURVA BESARAN MASUKAN DAN KELUARANKaitan antara arus basis IB dan arus kolektor IC pada UCE = konstan disebut Forward Transfer Characteristic . IB dapat di kontrol dengan UBEdemikian pula IC . Dengan mengatur P1, UBE , IB dan IC dapat diubah-ubah. ( lihat gambar 2.122(a) )

176Sedangkan gambar 2.122(b) memperlihatkan hubungan IB dan IC . Setiapperubahan pada IB menyebabkan perubahan pada IC makin besar IB ,makin besar pula IC .Perbandingan IC di sebut faktor penguatan arus rangkaian common IBEmitor , di simbolkan dengan h FE .Jadi : IC = h FE IB + UCC RC P RB A IC A IB UBE UCE 0V Gambar 2.122(a) Forward Transfer Characteristic I C ( mA ) 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 6 0 70 I B ( µA ) Gambar 2.122(b) Hubungan IB dan ICHasil penguatan sinyal besar( Pengendalian sinyal besar )Penguat transistor dalam rangkaian emitor bersama :masukan : Arus bolak-balikkeluaran : Tegangan bolak-balik

177 UQ Rv R UR ijA ijE E IBV ic UC E UA t t 0 Gambar 2.123(a) Pengendalian Sinyal BesarTerjadilah untuk tegangan sinyal ∆ UR = - ∆ UCEPertengahan Rv terdapat arus tetap ⇒ titik kerja Uce =15V Ic 25 0 µ A 200 µ A 150 µ AUce =1,5V Titik ker ja 100 µ A karakte ristik dasar Ga ris ke rja un tuk p engen dalian 50 µ A lua rIB U [V] 2 50 1 50 50 5 10 15 20[ µA ] IBvV UA Sinyal keluaran cacat UA tGambar 2.123(b) Gambar Posisi Titik Kerja - Operasi Penguat

1782.2.7.5. HUBUNGAN DAS AR TRANSISTORDari ketiga hubungan transistor , terdapat satu pola hubungan dimanarangkaian input setara atau sama dengan rangkaian out put Rangkaianinput → penguatan besar Rangkaian out put → hasilpenguatan besar• Hubungan BasisHubungan Pemakaian bersama : basisBesaran input : IE , UEB p = ∆I C Besaran out put : IC , UCB ∆IEPerbandingan pembawa hf b , simbol yang lain :arus ( mengenai titik kerja )h2Ib , fbPerbandingan pembawa arussimbol yang lain :searah ( besarnya relatif konstan )A = IC hFB , HFB , FB IEDengan hubungan basis , besarnya tegangan iperluas , tetapi tanpapenguatan arus .• Hubungan EmiterHubungan pemakaian bersama : Emiter→ Pemakaian yang utama dalam beberapa rangkaian yang berbeda ,Pemakaian secara universal. R IB + _ + UBE IE UCE _ Gambar 2.124 Hubungan Pemakaian Emiter Bersama

179Besaran input : IB , UBE Besaran out put : IC , UCEPenguatan arus : dari basis (input) ke kolektor (output)Perbandingan pembawa arus : ∆ I C ( Penguatan arus ) ∆IBadalah : IE = IB + IC ; IB = IE-IC → ∆ IB = ∆ IE - ∆ ICataupun : ∆ IE = ∆ I C Juga : p ∆I B = ∆I C -∆-IC =∆IC ( 1 - 1 p p = ∆ I ( 1 -p p C ∆ IC p PenguatanArus ∆ IB =1-ppenguatan arus β = ∆IC Simbol yang lain : ∆IB hFE , H 21e , p FE Β = IC Simbol yang lain :Penguatan arus searah I B hFE , HFE , p FE Dengan hubungan emiter dimaksudkan untuk memperkuattegangan dan arus !∆ UCE = V ∆ UBE (mA) IB D 1 UCE = 10V C 0,75 0,5 B 0,25 A UBE 0,2 0,4 0,6 0,8 (V) Gambar 2.125 Dioda dalam keadaan arah maju ( forward)

180 IC D IB = Parameter (mA) IB = 1 mA 100 75 C IB = 0,75 mA B IB = 0,5 mA 50 A IC IB 25 IB = 0,25 mA UCE 5 10 15 20 (V ) Gambar 2.126 Dioda dalam keadaan arah balik ( reverse ) Tahanan out put : CE ICU CE rBE = ∆ UCE ∆ IC (mA) IC D 100 C 75 B IC 50 IB A 25 0,25 0,5 0,75 IB 1 (mA) Gambar 2.127 Grafik pengaturan arus ( grafik pembawa arus )

181(mA) IC D 100 C75 B50 A25 UBE 0,2 0,4 0,6 0,8 (V)Gambar 2.128 Grafik pengaturan tegangan ( grafik pembawa hybrid )• Hubungan Kolektor ( cc ) atau emiter penghasilHubungan pemakain bersama : kolektor→ berlawanan fungsinya ( sifat - sifatnya ) dengan hubungan basis .-(U-UBC) IE IB -U _ -UEC +_ IC+ -UBCGambar 2.129 Hubungan pemakaian kolektor bersamaBesaran input : IB , UBE Besaran ouput : IE , UECPembawa arus : dari basis ( input ) ke emiter ( out put )Rangkaian input 2 pengaturan dari 1 memberikan dan mempunyai fungsihubungan yang sama → ( hal ini ) berkaintan dengan kesamaanpolaritas dari rangkaian input dan out put sebagaimana pada hubunganbasis dan emiter .

182 IC + IB + IE R UE _ _ UB Gambar 2.130 Hubungan basis dan EmiterPerubahan pada UE - sama dan diikuti → perubahan pada UA → EmiterPendekatan harga : Emiter mengikuti basispenghasilharganya kembali : IE = IB + ICdan juga : ∆ IE = ∆ IB + ∆ I CPerbandingan arus pembawa : ∆IE ( Penguatan arus ) ∆IB Maka : ∆ I E = ∆ I B + ∆ I C = 1 + ∆ I E ∆IB ∆I B ∆IB dengan demikian penguatan arus : Hubungan kolektor atau emiter penghasil menyediakan kemungkinan besar terjadinya penguatan arus tetapi tanpa penguatan tegangan ( pelemahan ) Tabel 2.31 Pendisain bersama ( harga yang benar )Penguatan Arus Hubungan Hubungan Emiter PenghasilPenguatan Emiter BasisTegangan Tinggi ( 100 ) Rendah ( 1 ) Tinggi ( 100 )Tahanan Input Tinggi ( 250 ) Tinggi ( 200 ) Rendah ( 0,95 )Tahanan Out put Cukup ( 600 ) Rendah ( 50 ) Tinggi ( 50 K ) Tinggi ( 50 K ) Tinggi ( 1 M ) Rendah ( 100 )

1832.2.8. TRANSISTOR EFEK MEDAN ( FET )Keluarga Transistor (Semi Konduktor) : BIPOLAR JUNCTION TR ANSIST OR NPN PNPTRANSIST OR SALURAN N JF ET SALURAN P D MOSFET FET SALURAN N SALURAN P MOSFET SALURAN N SALURAN P E MOSF ET⇒ Gambar (1-a) ini menunjukkan struktur suatu FET saluran N. FET ini terdiri dari batang semi konduktor type N yang pada kedua sisinya diapit bahan semi konduktor type P.⇒ FET memiliki 3 elektroda, yakni; Source (S), Gate (G), dan Drain (D). Antara (G) dan (S) dipasang tegangan UGG yang merupakan reverse bias bagi gate (G)⇒ Karena dioda antara (G) dan (S) mengalami reverse bias, maka timbulah Depletion Layer pada junction (lihat gambar 1-b)⇒ Supaya terjadi aliran antara (S) dan (D) , maka antara kedua elektroda ini dipasang sumber tegangan (UDD).⇒ Besar kecilnya arus yang mengalir tergantung lebarnya Depletion Layer tadi.⇒ Jika UGG besar, Depletion Layer akan menjadi sedemikian lebarnya sehingga hampir menutup saluran antara (D) dan (S).Karena pada Depletion Layer tidak ada pembawa muatan, berarti bahwajumlah. pembawa muatan pada saluran menjadi kecil.⇒ Jika UGG kecil, Depletion Layer cukup tipis dan saluran antara (S) dan (D) cukup lebar, dengan demikian arus yang mengalir cukup besar.Jadi tegangan gate menentukan besarnya arus yang mengalir antara (D -S). Karena G dalam kondisi reverse bias, arus (G) dianggap samadengan nol D D N N G + G S __ P P UD D UGG S+Gambar 2.131 Struktur J FET

184Gambar 2.132 Menunjukkan simbol dari J FET bila ujungpanah dari gatemenuju garis vertikal yang melambangkan saluran, J FET dengan saluranN (Gb. 132-a) sebaliknya bila ujung panah meninggalkan saluran maka JFET tersebut adalah J FET dengan saluran P. DDGG SS Gambar 2.132 Simbol dari J FETRangkaian Dasar membuat Karakteristik JFET. _ A V UDS + V UGS _ UDDUGG +Gambar 2.133 Rangkaian Dasar membuat Karakteristik JFETMenganalisa Sifat Kurva JFET.Kanal N.ID V GS = 0 Up VGS = -1 VGS = -2 VGS = -3 VDS VGS = -4 4 15 30Gambar 2.134 Kurva JFET.Kanal N.

185Pada gambar 2.134, menunjukkan bahwa makin negatipUGS, makin kecilarus ID- Pada kondisi normal JFET selalu bekerja pada bagian karakteristik yang hampir mendatar, atau dengan kata lain JFET dioperasikan dengan tegangan drain yang lebih besar dari UK ( tegangan Knee ) tetapi lebih kecil dari tegangan breakdownnya.- Lihat gambar 1-b, maka Uds harus dibuat lebih besar dari 4 Volt tetapi lebih kecil dari 30 V. Dan demikian pula UGS harus diantara ( 0 s/d 4V )- Tegangan Knee untuk lengkung karakteristik yang paling atas disebut pinch off voltage (Up),jadi bila pada lembar data tertulis Up=4 Volt, JFET tersebut harus dioperasikan dengan tegangan UDS yang lebih besar dari 4 Volt.- Dari gambar kurva 1-b, dapat kita lihat bahwa pada tegangan UGS= -4 V arus drain hampir = 0. Nilai UGS yang menyebabkan ID = 0 ini disebut Gate Source Cut Off Voltage (UGS = Off).- Up dan UGS (off) memiliki hubungan penting yaitu nilai mutlak Up = nilai mutlak UGS (off) hanya tandanya yang berbeda; Up = 4 V UGSoff = -4 V Hal ini berlaku untuk semua JFET dan harus diingat bahwa pada lembaran data JFET hanya akan disebutkan nilai (UGS off) saja.- Lengkung karakteristik yang paling atas dibuat dengan tegangan gate = 0, keadaan ini disebut juga Sharted Gate Contition, karena sama dengan keadaan dimana gate dihubung singkat dengan source.Arus drain sepanjang bagian yang hampir mendatar dianggap sama, walau tegangan drain diubah-ubah dan pada lembar data arus ini disebut Idss.- Pada gambar kurva tampak bahwa jarak antara garis-garis mendatar itu tidak sama meskipun selisih UGS untuk tiap-tiap garis tetap 1 Volt. Hal ini dikenal sebagai Square low behavior dan ini merupakan salah satu keunggulan FET dari Transistor BJT. Harga Batas Harga batas yang di maksud dalm permasalahan ini adalah suatu keterangan tentang data- data komponen Fet dan Mosfet yang harus di penuhi dan tidak boleh dilampaui batas maksimumnya , dan tidak jauh berkurang dari baras minimumnya . Adapun harga batas tersebut antara lain memuat tentang : VDS mak , ID mak , Tj mak , PTOT mak , VGS (off) / VGTH , IDSS / ID on , GFS , RDS , CISS , CRSS .

186 Keterangan tentang harga batas dan bagaimana cara menggunakannya pelajarilah keterangan dan penjelasan tentang Tabel di bawah ini : Dengan mengetahui data harga batas tersebut, kita dapat menggantikan fet dengan Type yang lain , asal data harga batas dan typenya sama .Judul kolomVDS MAX = Rating tegangan drain sourceID MAX = Batas maksimum arus drainTJ MAX = Batas maksimum suhu pertemuanPTOT MAX = Batas maksimum disipasi daya komponenVGS(off)/ VGTH = Tegangan pinch-off ( VGS(off)) atau tegangan ambang (VGTH)IDSS/ IDON = Arus jenuh drainGFS = Traskonduktansi pada arus drain jenuhRD = Resistansi drain-source pada arus drain jenuhCISS = Kapasitas masukan pada gateCRSS = Kapasitas umpanbalik pada drainSATUANA = ApereCmA = Derajad CelciusmnmS = MiliamperemWCmWF = MinimummWHmx = MiliSiemen (mili-mho atau mA/V)P = Miliwatt, kemasan pada 250 CS = Miliwatt, udara bebas 250 Ctp = Miliwatt, dengan heatsink, suhu lingkungan 250 CµAµS = MaksimumVWC = Pikofarad (mengacu pada CDSS dan Crss )WF = Siemen (mho atau Amp/Volt)WH = Typical = Mikroampere = MikroSiemen (µmho atau µA/V) = Volt = Watt, kemasan pada 250 C = Watt, udara bebas 250 C = Watt, dengan heatsink, suhu lingkungan 250 Ckalau satuan muncul ditengah-tengah nilai, hal ini menunjukkan posisikoma desimal; misalnya 3P5 = 3,5P = 3,5 pikofarad, RO 15 = 15 mohm =0,015 ohm

187Kode kolom ‘Package & Pinout’Penjelasan lebih lanjut mengenai sistem dan gambar yang berhubungandiberikan dalam penandaan kelompok susunan kakiTiga huruf yang terdapat pada kolom ini digunakan untuk menjelaskanpenggunaan dalam terapan. Kode dibedakan untuk terapan pada sistemindustri, konsumer dan terapan khusus.1. Terapan industri (huruf pertama A, R, S, U atau V)(Huruf pertama) (Huruf kedua) (Huruf ketiga)A = Audio H = Arus tinggi A = AmplifierI = IndustriR = RF L = Arus rendah B = BidirectionalS = SHF M = Arus menengah C = ChooperU = UHF E = TeganganV = VHF ekstra tinggi G = Pemakaian Umum H =Tegangan tinggi L = Bocoran rendah N = Noise rendah S = Sakelar V = Resistansi Variabel2. Terapan konsumer (huruf pertama Fatau T)FRH = Radio AM/FM, pemakaian umum, penguatan menengahFRM = Radio AM/FM, pemakaian umum, penguatan menengahFVG = FM dan VHF (TV), pemakaian umumTIA = TV , penguat IFTIG = TV , penguat IF ,penguatan terkontrolTLH = TV , output horizontal (line), tegangan tinggiTLM = TV , output horizontal (line), tegangan mediumTLE = TV , output horizontal (line), tegangan ekstra tinggiTUG = TV , penguat UHF , penguatan terkontrolTUM = TV , pencampur UHFTUO = TV , osilator UHFTVE = TV , output horizontal (line), tegangan ekstra tinggiTVH = TV , output horizontal (line), tegangan, tinggiTVM = TV , output horizontal (line), tegangan medium