Dioda dan Transistor
- Dioda Normal (Dioda PN Junction), Dioda jenis ini merupakan dioda yang paling sering ditemui dalam rangkaian elektronika, terutama pada rangkaian pencatu daya (power supply) dan rangkaian frekuensi radio (RF). Dioda jenis ini disebut juga Dioda Normal (Normal Diode) karena merupakan dioda standar yang paling umum digunakan ataupun Dioda Penyearah (Rectifier Diode) karena biasanya digunakan sebagai penyearah pada Pencatu Daya. Dioda ini juga dikenal dengan nama PN Junction Diode.
- Dioda Bridge (Bridge Diode), Dioda Bridge pada dasarnya adalah Dioda yang terdiri dari 4 dioda normal yang umumnya digunakan sebagai penyearah gelombang penuh dalam rangkaian Pencatu Daya (Power Supply). Dengan menggunakan Dioda Bridge ini, kita tidak perlu lagi merangkai 4 buah dioda normal menjadi rangkaian penyearah tegangan AC ke tegangan DC karena telah dikemas oleh produsen menjadi 1 komponen saja. Dioda Bridge ini memiliki 4 kaki terminal yaitu 2 kaki terminal Input untuk masukan tegangan/arus bolak-balik (AC) dan 2 kaki terminal untuk Output Positif (+) dan Output Negatif (-).
- Dioda Zener (Zener Diode), Dioda Zener adalah jenis dioda yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi di rangkaian reverse bias (bias balik). Karakteristik Dioda Zener ini adalah dapat melewatkan arus listrik pada kondisi bias terbalik (reverse bias) apabila tegangan mencapai titik tegangan breakdown-nya. Namun pada saat Forward bias (bias maju), Dioda Zener ini dapat menghantarkan arus listrik seperti Dioda normal pada umumnya. Dioda Zener dapat memberikan tegangan referensi yang stabil sehingga banyak digunakan sebagai pengatur tegangan (Voltage Regulator) pada pencatu daya (Power supply).
- Dioda LED (Light Emitting Diode), Dioda LED atau Light Emitting Diode merupakan jenis dioda yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju (Forward bias). LED ada yang berwarna merah, jingga, kuning, biru, hijau dan putih tergantung pada panjang gelombang (wavelength) dan jenis senyawa semikonduktor yang digunakannya. Dalam kehidupan sehari-hari, kita dapat menemukan aplikasi LED di lampu-lampu penerangan rumah maupun jalan raya, lampu indikator peralatan elektronik dan listrik, lampu dekorasi dan iklan serta backlight untuk TV LCD.
- Dioda Foto (Photodiode), Dioda Foto atau Photodiode adalah jenis Dioda yang dapat mengubah energi cahaya menjadi arus listrik. Dioda Foto ini sering digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi cahaya seperti pada sensor cahaya kamera, sensor penghitung kendaraan, scanner barcode dan peralatan medis. Dioda Foto ini dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu Dioda Photovoltaic yang menghasilkan tegangan seperti sel surya dan Dioda Photoconductive yang tidak menghasilkan tegangan dan harus diberikan sumber tegangan lain untuk penggerak beban.
- Dioda Laser (Laser Diode), Dioda Laser atau Laser Diode adalah jenis dioda yang dapat menghasilkan radiasi atau cahaya koheren yang dapat dilihat oleh mata dan spektrum inframerah ketika dialiri arus listrik. Dioda Laser ini sering digunakan pada perangkat audio/video seperti Player DVD dan Blueray, Laser pointer, Scanner Barcode, Alat ukur jarak dan Printer laser. LASER pada dasarnya adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
- Dioda Varactor (Varactor Diode), Dioda Varactor atau kadang-kadang disebut juga dengan Dioda Varicap adalah jenis dioda yang memiliki sifat kapasitas yang berubah-ubah sesuai dengan tegangan yang diberikan. Dioda Varactor ini sering digunakan di rangkaian-rangkaian yang berkaitan dengan frekuensi seperti osilator, TV Tuner dan Radio Tuner. Simbol Dioda Varactor atau Dioda Varicap ini dilambangkan dengan sebuah dioda yang ujungnya ditambahkan sebuah kapasitor.
- Dioda Tunnel (Tunnel Diode), Dioda Tunnel atau Dioda Terowongan adalah jenis dioda yang mampu beroperasi pada kecepatan yang sangat tinggi dan dapat berfungsi dengan baik pada gelombang mikro (Microwave). Dioda Tunnel ini biasanya digunakan di rangkaian pendeteksi frekuensi dan konverter. Dioda Tunner disebut juga dengan Dioda Esaki. Nama Esaki diambil dari nama penemu Dioda jenis ini.
- Dioda Schottky (Schottky Diode), Dioda Schottky merupakan jenis dioda dengan tegangan maju yang lebih rendah dari dioda normal pada umumnya. Pada arus rendah, tegangan jatuh bisa berkisar diantara 0,15V hingga 0,4V. tegangan ini lebih rendah dari dioda normal yang terbuat dari silikon yang memerlukan 0,6V. Dioda ini banyak digunakan pada aplikasi rectifier (penyearah), clamping dan juga aplikasi RF.
Fungsi transistor juga banyak sehingga tidak heran jika komponen ini banyak digunakan dalam perangkat alat elektronika. Namun, dalam pemasangannya transistor tidak boleh terbalik, karena setiap kaki memiliki peranannya masing-masing. Berikut adalah fungsi dari ketiga pada transistor.
- Emitter atau emitor (E) berfungsi untuk memancarkan/menyebarkan elektron.
- Base atau basis (B) berfungsi untuk mengendalikan/mengatur elektron.
- Collector atau kolektor (C) berfungsi untuk mengumpulkan/mengeluarkan elektron.
Fungsi transistor pada rangkaian elektronika variasinya sangatlah banyak. Namun pada dasarnya ada beberapa fungsi utama yang terdapat pada transistor, yaitu fungsi transistor sebagai saklar, sebagai penguat, sebagai gerbang logika, dan sebagai pembangkit osilator.
Fungsi transistor yang pertama adalah sebagai saklar elektronik. Berbeda dengan prinsip kerja saklar sederhana dan saklar elektromekanik pada relay, saklar elektronik pada transistor dikontrol secara elektrik yang dapat dikondisikan tanpa adanya komponen mekanik yang bekerja. Oleh karena itulah saklar dengan komponen transistor disebut dengan saklar elektronik.
Saklar elektronik yang menggunakan transistor memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan saklar mekanik biasa atau elektromekanik. Yakni kemampuan kecepatan tinggi dalam proses kondisi ON ataupun OFF. Selain itu saklar dengan komponen transistor tidak memiliki “aus” seperti halnya terjadi pada saklar mekanik yang seiring berjalannya waktu, sehingga saklar dengan transistor memiliki umur yang jauh lebih panjang.
Kegunaan transistor lainnya sebagai saklar adalah terdapat pada rangkaian driver motor stepper atau semua rangkaian driver yang menggunakan sistem pulsa sebagai kontrolnya. sistem driver motor dengan sistem pulsa dapat diibaratkan sebuat saklar yang di on dan di off secara terus menerus, hanya dengan kecepatan tinggi. Semakin tinggi kecepatan pulsa tersebut maka motor yang digerakan akan semakin cepat pula.
Sejarah Transistor
Transistor pertama kali
ditemukan pada tahun 1947 setelah dimulainya proyek pada tahun 1945 di sebuah
laboratorium industri terbesar pada masa itu yang bernama Bell
Laboratories. Laboratorium tersebut dimiliki oleh sebuah perusahaan telepon
raksasa yang bernama American Telephone and Telegraph (AT&T).
Penemu transistor adalah
John Barden, William Shockley, dan Walter Brattain. Setelah mengalami beberapa
kali eksperimen yang gagal, mereka menemukan titik terang ketika kolaborasi
Walter Brattain dan John Barden berhasil menghasilkan transistor pertama yang
bernama point-contact transistor pada 16 Desember 1947. Transistor
ini terbuat dari perpaduan foil emas dan lempengan germanium yang mampu
menghasilkan arus listrik yang lebih besar dari
yang diterima.
Shockley terkenal dengan transistor temuannya yang lebih kokoh, praktis dan lebih mudah dibuat dibandingkan dengan point-contact transistor. Transistor buatannya dikenal dengan nama Bipolar Junction Transistor (BJT) yang menjadi peninggalan utama dalam dunia elektronik.
Jenis-Jenis Transistor
Transistor bipolar atau transistor BJT ini memiliki dua tipe, yaitu NPN dan PNP. Bahan penyusun transistor tersebut adalah keping-keping semikonduktor tipe-P (Positif) dan tipe-N (Negatif) yang digabungkan. Misalnya pada transistor bipolar NPN, bahan semikonduktor tipe-P nya ditempatkan di antara dua bahan semikonduktor tipe-N nya. Jadi, NPN itu maksudnya adalah semikonduktor tipe-N, semikonduktor tipe-P, semikonduktor tipe-N, atau negatif-positif-negatif yang digabungkan! Nah, transistor bipolar tipe NPN ini terdiri dari atas emitor, basis, dan kolektor.
Karakteristik Transistor
Penggunaan fungsi dari transistor dapat dengan memanfaatkan karakteristik dari masing-masing daerah kerja sebuah transistor. Selain itu, dengan karakteristik transistor juga bisa digunakan untuk menganalisis arus dan tegangan transistor. Karakteristik masing-masing daerah operasi transistor diringkas seperti berikut:
- Daerah potong atau cutoff, Dioda emiter diberikan prategangan mundur yang mengakibatkan tidak terjadi pergerakan elektro yang menjadi arus basis, IB=0. Serta arus pada kolektro, IC=0 atau bisa juga disebut ICEO (arus kolektor ke emitter dengan harga arus basis yaitu 0).
- Daerah saturasi, Pada daerah ini dioda emiter diberi prategangan maju yang menyebabkan atis kolektor, IC akan meraih harga maksium, dengan tidak bergantung pada arus basis, IB, dan βdc. Hal tersebut membuat transistor menjadi komponen yang tidak bisa di control. Maka dari itu, untuk menjauhkan darah ini, dioda kolektor wajib diberi prategangan mundur dengan tegangan yang melebihi VC(sat), atau yang bisa disebut tegangan yang mengakibatkan dioda kolektor saturasi
Sebuah wafer tipis silikon murni dengan diameter 75 sampai 100 mm dan tebal 0,4 mm mengalami doping dengan impurity atom boron dengan konsentrasi 1015 sampai 1016 atom/cm3 dan wafer dengan resistivitas 25 sampai 26 ohm.cm
2. Tahap Kedua
Seluruh permukaan wafer kemudian dibuat lapisan silikon dioksida (sio2) setebal 1 mikro m sebgai lapisan pelindung terhadap dopant (bahan doping) selama dilakukan proses.
3. Tahap Ketiga
Sekarang, diatas seluruh permukaan dilapisi dengan photoresist dan diputar untuk mendapaatkan lapisan yang rata dengan ketebalan tertentu.
4. Tahap Keempat
Selanjutnya lapisan photoresist disinari dengan ultraviolet melewati masker untuk menentukan tempat-tempat yang akan dilakukan difusi. Pada tempat yang terkena radiasi sinar ultraviolet terjadi polimerisasi (mengeras), tapi pada tempat yang tidak tembus sinar ultraviolet tidak terjadi polimerisasi.
5. Tahap Kelima
Kemudian dilakukan proses development (pengembangan) untuk membersihkan photoresist yang tidak mengalami polimerisasi. Selanjutnya dilakukan proses etching untuk mengikis silikon dioksida yang tifak dilindungi photoresist. Sekarang ada permukaan wafer yang terbuka, tidak ditutupi oleh silikon oksida.
6. Tahap Keenam
Sisa photoresist dibersihkan/dihapus dan selanjutnya diseluruh permukaan wafer ditumbuhkan lapisan silikon tipis setebal 0,1 mikro m dan diatas silikon dioksida tipis dituang polisilikon untuk membuat gate.
7. Tahap Ketujuh
Sekali lagi dilakukan pelapisan photoresisist dan dengan menggunakan masker untuk membuat pola polisilikon dan lapisan silikon dibawahnya dikikis untuk membuka tempat-tempat dilakukan difusi impurity jenis-n untuk membuat source dan drain. Difusi ini dikerjakan dengan jalan memanasi wafer pada suhu tinggi dan diatas permukaan wafer dilewatkan gas pembawa impurity fosfor. Selama difusi polisilikon, silikon dioksida menjadi pelindung, proses itu disebut self-aligning.
8. Tahap Kedelapan
Penumpukan lapisan silikon dioksida tebal diseluruh permukaan lagi, dan diatasnya dilapisi dengan photoresist untuk membuka tempat-tempat di gate polisilikon, disource dan drain untukk membuat sambungan.
9. Tahap Kesembilan
Kemudian diatas seluruh permukaan wafer dituangkan lapisan aluminium setebal 1 mikro m, selanjutnya lapisan aluminium dilapisi photoresist dan diatasnya diberi masker untuk membentuk pola interkoneksi yang diinginkan.
- Pengaplikasi sebagai saklar elektronik. Berbeda dengan prinsip kerja saklar sederhana dan saklar elektromekanik pada relay, saklar elektronik pada transistor dikontrol secara elektrik yang dapat dikondisikan tanpa adanya komponen mekanik yang bekerja. Oleh karena itulah saklar dengan komponen transistor disebut dengan saklar elektronik. Saklar elektronik yang menggunakan transistor memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan saklar mekanik biasa atau elektromekanik. Yakni kemampuan kecepatan tinggi dalam proses kondisi ON ataupun OFF. Selain itu saklar dengan komponen transistor tidak memiliki “aus” seperti halnya terjadi pada saklar mekanik yang seiring berjalannya waktu, sehingga saklar dengan transistor memiliki umur yang jauh lebih panjang.
- Pada pengaplikasian fungsi transistor sebagai penguat, ada beberapa konfigurasi rangkaian yang digunakan, antara lain pengikut basis (common basis), pengikut kolektor (common collector), dan pengikut emitor (common emitor). Yang mana secara detailnya akan dijelaskan pada artikel tersendiri. Sebuah penguat transistor pada dasarnya terdiri dari dua parameter yang dikuatkan, yakni penguatan arus dan penguatan sinyal. Pada rangkaian amplifier audio, jenis sinyal yang dikuatkan adalah sinyal AC dengan frekuensi 20-20kHz. Sedangkan contoh kegunaan transistor pada penguatan arus adalah terjadi pada rangkaian power supply atau catu daya.
- Pengaplikasi sebagai Osilator merupakan rangkaian elektronika yang dapat menghasilkan sinyal dengan amplitudo dan frekuensi tertentu. Pada dasarnya prinsip pembangkitan getaran frekuensi digunakan komponen L-R-C, yakni perpaduan antara induktor, resistor dan kapasitor sehingga menghasilkan resonansi tertentu. Namun agar frekuensi dapat dibangkitkan, LRC saja tidaklah cukup, diperlukan sebuah komponen aktif transistor. Kegunaan osilator pada rangkaian elektronika sangatlah beragam tergantung frekuensi peruntukannya, antara lain untuk keperluan radio, audio, bahkan power supply switching digunakan osilator. Karena perkembangan teknologi semakin pesat, saat ini osilator banyak dibangkitkan dengan menggunakan komponen yang sudah terintegrasi didalamnya yang disebut dengan Integrated Circuit (IC). Didalam sebuah IC bisa terdapat banyak sekali transistor dan komponen lainnya sehingga dapat dikemas menjadi jauh lebih ringkas.
Bambang Tri Wahyo Utomo, S. K. (2006). PERANCANGAN
PENGENDALI MODEL TANGAN ROBOT MENGGUNAKAN VOLUME SUARA MANUSIA | Jurnal Ilmiah
Teknologi Informasi Asia. 1(1), 29–42.
https://jurnal.stmikasia.ac.id/index.php/jitika/article/view/4
Debataraja, A., Mawardi, L., & Manurung, R. V. (2011). Studi awal MEMS pada mikrofabrikasi divais transistor bipolar NPN. Jurnal Ilmiah Elite Elektro, 2(2), 88–94.
Rahayu, S., & Kustija, J. (2019). Aplikasi Transistor
Darlington Pada Rangkaian Inverter Portable. Energi & Kelistrikan, 10(2),
119–128. https://doi.org/10.33322/energi.v10i2.229
Surjono, H. D., & Ph, D. (2007). Elektronika : Teori
dan Penerapan BAB 1 Dioda.
http://staffnew.uny.ac.id/upload/131666733/pendidikan/Elektronika+-+Teori+dan+Penerapan-BAB1-sc.pdf
Komentar
Posting Komentar