Teknik Las · Web view5 5 5 5 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 1 1 1 1 1 20 5 5 5 100 100 50 50 50 5 5 5 100 65...
Transcript of Teknik Las · Web view5 5 5 5 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 1 1 1 1 1 20 5 5 5 100 100 50 50 50 5 5 5 100 65...
Teknik Las
KARAKTERISTIK DAN PENGGUNAAN KOMPONEN DIODA dan TRANSISTOR
Untuk Sekolah Menengah Kejuruan
Bidang Keahlian : Teknik Elektro
Program Keahlian : Elektronika Komunikasi
Berdasarkan Kurikulum SMK yang Disempurnakan
(Kurikulum SMK Edisi 1999)
Penyusun :
Drs. Herry Sudjendro
Editor :
Drs. Asmuniv
U
Z
=
U
+
I
.
Z
=
18
+
(0,01 .
12
)
=
18
+
0,12
=
18,12 V
Z
Z
Z
W
DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAHPUSAT PENGEMBANGAN PENATARAN GURU TEKNOLOGI
VOCATIONAL EDUCATION DEVELOPMENT CENTER
JL. Teluk Mandar, Arjosari, Tromol Pos 5 Malang, 65102, Telp. (0341) 491239, Fax. (0341) 491342
KATA PENGANTAR
Modul ini diterbitkan untuk menjadi bahan ajar pada SMK Bidang Keahlian Teknik Mesin, memenuhi tuntutan pelaksanaan Kurikulum SMK yang disempurnakan (Kurikulum SMK edisi 1999).
Nilai kegunaan modul ini terletak pada pemakaiannya, karena itu kepada semua organisasi dan manajemen Pendidikan Menengah Kejuruan, diharapkan dapat berusahan untuk mengoptimalkan pemakaian modul ini.
Dalam pemakaian modul ini, tetap diharapkan berpegang kepada azas keluwesan, asas kesesuaian dan asas keterlaksanaan sesuai dengan karakteristik kurikulum SMK yang disempurnakan.
Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan menyampaikan terima kasih dan penghargaan kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penulisan naskah bahan ajar ini.
Jakarta, Agustus 2000
Direktur
Pendidikan Menengah Kejuruan
Dr. Ir. Gatot Hari Priowiryanto
NIP 130675814
PROFIL KOMPETENSI TAMATAN TINGKAT II
PROGRAM KEAHLIAN TEKNIK LAS
D.
Menguasai alat ukur listrik dan elektronika
D1.
Mengidentifikasi dan mengklasifikasi peralatan ukur listrik
D2.
Menguasai karakteristik macam-macam alat ukur listrik
D3.
Menginterpretasikan buku petunjuk pemakaian alat ukur listrik
D4.
Menggunakan Alat Ukur Listrik dan Elektronika
D5.
Merawat dan memperbaiki alat ukur listrik
E.
Menguasai konsep dasar teknik listrik dan elektronika
E1.
Menguasai dasar elektrostatika dan kemagnetan
E2.
Menguasai dasar akumulator
E3.
Menguasai komponen pasif
E4.
Menguasai hukum kelistrikan/rangkaian DC dan AC
E5.
Menguasai dasar-dasar mesin listrik AC/DC
E6.
Menguasai teori atom dan molekul
E7.
Menguasai sifat dan macam bahan penghantar dan isolator
E8.
Menguasai karakteristik dan penggunaan komponen semi konduktor
F.
Menguasai dasar teknik digital dan aplikasi sederhana
F1.
Menguasai Konversi bilangan
F2.
Menguasai gerbang-gerbang dasar
F3.
Menguasai Flip-Flop
F4.
Menguasai aritmatika logik
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ……………………………………………………..
i
PROFIL KOMPETENSI TAMATAN TINGKAT II PROGRAM KEAHLIAN ELEKTRONIKA KOMUNIKASI ………..……………………
ii
PENDAHULUAN …………………………………………………………
vii
TUJUAN UMUM PEMBELAJARAN ……………………………………
viii
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL ………………………………….
ix
Kegiatan Belajar 1
1
DIODA
1
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
1
2. Uraian Materi
1
2.1. Dasar pembentukan Dioda
1
2.2. Sifat dasar dari Dioda
1
2.3. Contoh Penggunaan
2
2.4. Harga Batas
2
2.5. Sifat Listrik Dari Dioda
3
2.6. Contoh Penggunaan Dioda
6
3. Lampiran
11
4. Lembar Evaluasi
12
5. Lembar Jawaban
13
Kegiatan Belajar 2
15
DIODA ZENER
15
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
15
2. Uraian Materi
15
2.1. Dasar Pembentukan dioda zener
15
2.2. Bahan Dasar Dioda Zener
15
2.3. Dasar Pembentukan Junction pn
16
2.4. Potensial Barier
17
2.5. Sifat Dasar Dioda Zener
19
2.6. Harga Batas Dioda Zener
22
2.7. Sifat Listrik Dioda Zener
24
2.8. Penggunaan Dioda Zener
28
3. Lampiran
36
4. Lembar Evaluasi
42
5. Lembar Jawaban
43
Kegiatan Belajar 3
44
TRANSISTOR BIPOLAR
44
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
44
2. Uraian Materi
44
2.1. Pembentukan Transistor Bipolar
44
2.2. Sifat Dasar Transistor
46
2.3. Harga Batas Transistor
49
2.4. Sifat Listrik Transistor Bipolar
57
2.5. Hubungan Dasar Transistor
64
2.6. Contoh Penggunaan Transistor
79
3. Lampiran
74
4. Lembar Evaluasi
76
5. Lembar Jawaban
78
Kegiatan Belajar 4
82
Pengukuran Kurva Sifat Dasar Dioda
82
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
82
2. Alat dan Bahan
82
3. Waktu
82
4. Keselamatan Kerja
83
5. Informasi
83
6. Lembar Kerja
83
7. Lembar Jawaban
89
Kegiatan Belajar 5
93
Praktik Penyearah Setengah Gelombang dan Gelombang Penuh
93
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
93
2. Alat dan Bahan
93
3. Waktu
94
4. Keselamatan Kerja
94
5. Informasi
94
6. Lembar Kerja
95
7. Lembar Jawaban
102
Kegiatan Belajar 6
108
Praktik Pengukuran Kurva Karakteristik Dioda Zener
108
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
108
2. Alat dan Bahan
108
3. Waktu
109
4. Keselamatan Kerja
109
5. Informasi
109
6. Lembar Kerja
110
7. Lembar Jawaban
110
Kegiatan Belajar 7
119
Praktik Pengukuran Kurva Karakteristik Transistor Bipolar
119
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
119
2. Alat dan Bahan
119
3. Waktu
120
4. Keselamatan Kerja
120
5. Informasi
120
6. Lembar Kerja
121
7. Lembar Jawaban
128
Kegiatan Belajar 8
131
Pengukuran Kurva Karakteristik Transistor Bipolar Dengan Menggunakan CRO
131
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
131
2. Alat dan Bahan
131
3. Waktu
131
4. Keselamatan Kerja
132
5. Informasi
133
6. Lembar Kerja
134
UMPAN BALIK
143
DAFTARA PUSTAKA
144
PENDAHULUAN
Untuk memenuhi kebutuhan implementasi kurikulum SMK edisi tahun 1999, maka perlu adanya modul yang relevan untuk membantu guru dalam mempersiapkan materi pembelajaran kepada siswa.
Diharapkan dengan adanya modul yang dipakai sebagai acuan para guru di SMK , akan tercapai keseragaman dalam mengimplementasikan / menjabarkan kurikulum edisi 1999. Dengan demikian akan tercapai kompetensi standard yang seragam di seluruh Indonesia.
Modul ini merupakan landasan teori dan praktik tentang pembentukan. sifat dasar, harga batas,karakteristik serta penggunaan dari komponen semikonduktor yang terdiri dari dioda, dioda zener serta transistor.
Semoga modul ini bermanfaat, dan sesuai dengan tuntutan para guru SMK
Penulis
Herry Sudjendro
TUJUAN UMUM PEMBELAJARAN
Diharapkan setelah mempelajari modul ini pemakai mampu memahami:
1. dasar pembentukan dari dioda, dioda zener dan transistor
2. sifat dasar dioda, dioda zener dan transistor
3. harga batas dioda, dioda zener dan transistor
4. sifat listrik dioda, dioda zener dan transistor
5. penggunaan dioda, dioda zener dan transistor
6. hubungan dasar transistor
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL
Modul ini berisikan teori dan praktik tentang Dioda, Dioda Zener maupun Transistor.
Setiap pembahasan praktik bisa memanfaatkan trainer yang mudah penggunaannya, namun tidak menutup kemungkinan untuk menggunakan papan percobaan lain yang relevan.
Trainer ini dilengkapi dengan terminal sederhana sehingga memudahkan untuk perbaikan.
Dengan model trainer yang mudah dibuat, diharapkan para guru bisa memperbanyak jumlah trainer, sehingga mencukupi kebutuhan siswa pada proses pembelajaran.
Modul ini sangat memungkinkan untuk belajar mandiri.
Kegiatan Belajar 1
DIODA
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
Setelah mempelajari modul ini diharapkan pemakai dapat :
· Memahami dasar pembentukan dioda
· Memahami sifat dasar dioda
· Memahami harga batas dioda
· Memahami sifat listrik dioda
· Memahami penggunaan dioda
2. Uraian Materi
2.1 Dasar Pembentukan Dioda
A
n
o
d
a
K
a
t
o
d
a
A
n
o
d
a
K
a
t
o
d
a
Gambar 1 Simbol Dioda
2.2 Sifat dasar dari dioda
Adapun sifat dasar dari Dioda adalah menyearahkan arus satu periode saja
(lihat gambar di bawah ini)
A
K
+
_
+
_
A
K
+
_
+
_
Input
Input
Output
Output
Dioda
Dioda
Gb.2 Sifat dasar dioda
2.3 Contoh Penggunaan
1 Untuk Pengaman Polaritas.
+
_
_
+
Dioda
Penerima
Radio
Gb.3 Pengaman Polaritas
2 Untuk Penyearah. (gb.2)
2.4 Harga Batas
Yang dimaksud dengan harga batas dari dioda adalah batas kemampuan maksimal dari suatu dioda baik arus maupun tegangannya.
Contoh : Dioda 1N4001
Dengan melihat data book dari dioda maka harga batas tegangan dan arus dapat diketahui.
Harga batas arus
= 1 Ampere
Harga batas tegangan= 50 Volt
Contoh Penerapannya :
Misalnya untuk peralatan / pesawat elektronika yang membutuhkan arus dibawah 1 Amper dengan tegangan dibawah 50 V maka dioda penyearah yang digunakan cukup dengan memakai dioda dengan type 1N 4001.
Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut ini :
C
Gb.4. Penyearah dioda dengan beban.
maka diodanya (D1,D2,D3,D4) cukup menggunakan dioda dengan type 1N 4001 sebanyak 4 buah. (lihat tabel pada lampiran)
2.5 Sifat Listrik dari Dioda
V
A
Gambar 5. rangkaian dioda catu maju (forward bias)
bias
B
Gambar 6. kurva sifat listrik (karakteristik) dioda catu maju (forward bias)
+
-
Gambar 7. rangkaian dioda catu mundur (reverse bias)
Gambar 8. Kurva sifat listrik ( karakteristik ) dioda dicatu mundur ( reverse bias )
Gambar.9. Karakteristik dioda
2.6. Contoh Penggunaan Dioda
2.6.1. Sebagai Penyearah Setengah Gelombang Dengan Beban Tahanan
+
_
Penyearah setengah gelombang
dengan beban tahanan
Gambar 10. Prinsip Kerja Penyearah Setengah Gelombang
Jika A positip ( + ), B negatip ( - ), maka dioda konduksi 1 bekerja , sehingga arus akan mengalir menuju RL dan kembali ke trafo.
Saat A negatip ( - ), B positip ( + ), maka dioda tidak konduksi/tidak bekerja sehingga arus tidak mengalir.
Kejadian ini berulang/muncul lagi terus-menerus sehingga bentuk gelombangnya dapat digambarkan sebagai berikut :
+
_
_
_
+
+
Gb.11. gelombang sinus dan pengaruh terhadap konduktansi dioda
2.6.2. Sebagai Penyearah Gelombang Penuh Dengan Dua Dioda
A
D1
RL
IF1
Uin
+
_
U1
U2
D2
IF2
UL
B
C
Rangkaian penyearah gelombang penuh
dengan dua dioda
Gambar 12 Penyearah gelombang penuh
Prinsip Kerja Dari Penyearah Gelombang Penuh Dua Dioda Dengan Beban Tahanan.
Perlu diketahui bahwa untuk rangkaian penyearah gelombang penuh dua dioda diperlukan transformator yang mempunyai CT (Center Tap). Gelombang sinyal pada titik A selalu berbeda phasa 180( terhadap titik C sedangkan titik B sebagai nolnya.
Jika titik A positip ( + ), titik C negatip ( - ), maka D1 akan konduksi kemudian arus IF1, akan mengalir menuju RL dan kembali ke trafo (titik B).
Jika titik C positip ( + ), titik A negatip ( - ), maka D2 akan konduksi kemudian arus IF2 akan mengalir menuju RL dan kembali ke trafo (titik B). Kejadian ini akan selalu berulang dan gelombang/sinyalnya dapat digambarkan sebagai berikut :
titik A
t
t
D1 konduksi
titik C
t
+
_
_
+
+
+
_
_
D1
D2
t
D2 konduksi
t
D1
D1
D2
D2
Sehingga UL gabungan D1 dan D2
Gambar 13. gelombang sinus dan hasil penyearah gelombang penuh
2.6.3. Sebagai Penyearah Gelombang Penuh Dengan Sistim Bridge (empat Dioda)
A
B
Uout
Uin
D4
D1
D2
D3
RL
IL
URL
Gambar 14. Gambar rangkaian penyearah gelombang penuh sistim bridge
Prinsip Kerja Penyearah Gelombang Penuh Sistim Bridge :
Jika A positip ( + ), B negatip ( - ), maka D1 konduksi arus I akan mengalir menuju RL dan D3 menuju titik B.
Saat B positip ( + ), A negatip ( - ), maka D2 konduksi arus I akan mengalir.menuju RL dan D4 menuju titik B.
Kejadian ini berulang secara kontinyu sehingga gelombang sinyalnya dapat digambarkan sebagai berikut :
t
t
D1,D3 konduksi
t
+
_
_
+
+
+
_
_
D1,D3 ON
D2,D4 ON
t
D2,D4 konduksi
t
D1
D1
D2
D2
Sehingga UL gabungan D1,D3,D2 dan D4
Gambar 15. gelombang sinus dan penyearahan gelombang penuh (sistem jembatan)
2.6.4. Sebagai Pengganda Tegangan
Uin
C1
D1
D2
C2
RL
UL
+
_
A
B
Gambar 16. Pengganda Tegangan
Prinsip Kerja Pengganda Tegangan
Jika titik B positip ( + ), maka D1 konduksi (ON), C1 akan termuati sampai U maksimum, pada siklus berikutnya. Titik A positip maka D2 konduksi (ON) sehingga C2 akan termuati sampai 2.U maksimum atau U.L = 2.U maksimum.
Gambar 17. Gelombang
Output sebagai berikut :
2Um
3. Lampiran
Diodes, Power Rectifier
Type
See
Construction
Peak Inverse Voltage (PIV)
Max. Rect.
Maxsimum Forward Voltage Drop
Maxsimum Reverse Current
Cuse
Lead
Note
(V)
Current (A)
(V)
at Ampere
(uA)
at Volts
Outline
Info.
1N3211
1N3212
1N3213
1N3214
1N3611
4
4
4
4
-
Si “
Si “
Si “
Si “
Si “
300
400
500
600
200
20
20
20
2-
1
1.2
1.2
1.2
1.2
1.1
20
20
20
20
2
1mA
1mA
1mA
1mA
1
300
400
500
600
200
-
-
-
-
-
105
105
105
105
104
1N3612
1N3613
1N3614
1N3670A
1N3671A
-
-
-
4
4
Si Junction
Si “
Si “
Si “
Si “
400
600
800
700
800
1
1
1
12
12
1-1
1-1
1-1
0.55
0.55
2
2
2
12
12
1
1
1
900
800
400
600
800
700
800
-
-
-
D0-4
DO-4
104
104
104
105
105
1N3672A
1N3673A
1N3675
1N3766
1N3767
4
4
-
-
-
Si “
Si “
Si “
Si “
Si “
900
1000
700
800
900
12
12
35
35
35
0.55
0.55
1.8
1.8
1.8
12
12
35
35
35
700
600
5mA
4mA
3mA
900
1000
700
800
900
D0-4
DO-4
D0-5
DO-5
D0-5
105
105
105
105
105
1N3768
1N3879
1N3879R
1N3880
1N3880R
-
-
-
-
-
Si
Si
Si
Si
Si
1000
50
50
100
100
35
6
6
6
6
1-8
1-4
1-4
1-4
1-4
35
6
6
6
6
2mA
3mA
3mA
3mA
3mA
1000
50
50
100
100
D0-5
D0-4
DO-4
D0-4
DO-4
105
105
106
105
106
1N3881
1N3881R
1N3882
1N3882R
1N3883
-
-
-
-
-
Si
Si
Si
Si
Si
200
200
300
300
400
6
6
6
6
6
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
6
6
6
6
6
3mA
3mA
3mA
3mA
3mA
200
200
300
300
400
D0-4
DO-4
D0-4
DO-4
DO-4
105
106
105
106
105
1N3883R
1N3889
1N3889R
1N3890
1N3890R
-
-
-
-
-
Si
Si
Si
Si
Si
400
50
50
100
100
6
12
12
12
12
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
6
12
12
12
12
3mA
3mA
3mA
3mA
3mA
400
50
50
100
100
DO-4
D0-5
DO-5
D0-5
D0-5
106
105
106
105
106
1N3891
1N3891R
1N3892
1N3892R
1N3893
-
-
-
-
-
Si
Si
Si
Si
Si
200
200
300
300
400
12
12
12
12
12
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
12
12
12
12
12
3mA
3mA
3mA
3mA
3mA
200
200
300
300
400
DO-5
D0-5
DO-5
D0-5
D0-5
105
106
105
106
105
1N3893R
1N3899
1N3899R
1N3900
1N3900R
-
-
-
-
-
Si
Si
Si
Si
Si
400
50
50
100
100
12
20
20
20
20
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
12
20
20
20
20
3mA
6mA
6mA
6mA
6mA
400
50
50
100
100
DO-5
D0-5
DO-5
D0-5
D0-5
106
105
106
105
106
1N3901
1N3901R
1N3902
1N3902R
1N3903
-
-
-
-
-
Si
Si
Si
Si
Si
200
200
300
300
400
20
20
20
20
20
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
20
20
20
20
20
6mA
6mA
6mA
6mA
6mA
200
200
300
300
400
DO-5
D0-5
DO-5
D0-5
D0-5
105
106
105
106
105
1N3903R
1N3909
1N3909R
1N3910
1N3910R
-
-
-
-
-
Si
Si
Si
Si
Si
400
50
50
100
100
20
30
30
30
30
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
20
30
30
30
30
6mA
10mA
10mA
10mA
10mA
400
50
50
100
100
DO-5
D0-5
DO-5
D0-5
D0-5
106
105
106
105
106
1N3911
1N3911R
1N3912
1N3912R
1N3913
-
-
-
-
-
Si
Si
Si
Si
Si
200
200
300
300
400
30
30
30
30
30
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
30
30
30
30
30
10mA
10mA
10mA
10mA
10mA
200
200
300
300
400
DO-5
D0-5
DO-5
D0-5
D0-5
106
105
106
105
106
1N3913R
1N4001
1N4002
1N4003
1N4004
-
-
-
-
-
Si
Si Junction
Si ‘
Si “
Si ‘
400
50
100
200
400
30
1
1
1
1
1-4
1-1
1-1
1-1
1-1
30
1
1
1
1
10mA
5
5
5
5
400
50
100
200
400
DO-5
D0-15
DO-15
D0-15
D0-15
106
104
104
104
104
1N4005
1N4006
1N4007
1N4245
1N4246
-
-
-
-
-
Si Junction
Si ‘
Si “
Si ‘
Si ‘
600
800
1000
200
400
1
1
1
1
1
1-1
1-1
1-1
1-1
1-1
1
1
1
1
1
5
5
5
1
1
600
800
1000
200
400
DO-15
D0-15
D0-15
-
-
104
104
104
104
104
1N4247
1N4248
1N4249
1N4383
1N4384
-
-
-
-
-
Si ‘
Si “
Si ‘
Si ‘
Si ‘
600
800
1000
200
400
1
1
1
30
30
1.2
1.2
1.2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
10
10
600
800
1000
200
400
-
-
-
DO-41
DO-41
104
104
104
104
104
4. Lembar Evaluasi
1.Gambarkan dasar pembentukan dari Dioda
2.Terangkan proses dasar pembentukan Dioda
3.Gambarkan simbol dari Dioda.
4.Terangkan sifat dasar dari Dioda !
5.Berilah ( 2 buah ) contoh penggunaan sifat dasar dari Dioda !
6.Apa yang dimaksud dengan harga batas dari dioda ?.
7.Sebutkan 2 macam harga batas yang terdapat pada dioda !.
8.Sebutkan harga batas dari dioda dengan type 1N 4002 !.
5. Lembar Jawaban
1. Gambar Dasar Pembentukan Dioda
2. Dasar Pembentukan Dioda adalah
Jika material P dan material N dihubungkan/disusun sedemikian rupa maka akan terjadilah hubungan PN junction dan lahirlah komponen aktif yang mempunyai dua elektroda yang diberi nama Dioda.
3. Gambar simbol dari Dioda
A
n
o
d
a
K
a
t
o
d
a
A
n
o
d
a
K
a
t
o
d
a
4. Sifat dasar Dioda menyearahkan arus hanya satu periode saja.
A
K
+
_
+
_
A
K
+
_
+
_
Input
Input
Output
Output
Dioda
Dioda
5. Contoh Penggunaan.
+
_
_
+
Dioda
Penerima
Radio
220V
D
C
6V
+
_
6. Yang dimaksud harga batas dari dioda adalah batas kemampuan maksimum dari dioda baik arus maupun tegangannya.
7.1. Harga batas arus dalam satuan Amper
7.2. Harga batas tegangan dalam satuan Volt
8.1. Harga batas arus 1N 4002 = 1 Amper
8.2. Harga batas tegangan 1N 4002 = 100 Volt
Kegiatan Belajar 2
DIODA ZENER
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
Setelah membaca modul ini diharapkan pemakai dapat:
· Memahami dasar pembentukan dioda zener
· Memahami sifat dasar dioda zener
· Memahami harga batas dioda zener
· Memahami sifat listrik dioda zener
· Memahami penggunaan dioda zener
2. Uraian Materi
2.1. Dasar pembentukan dioda zener
Semua dioda prinsip kerjanya adalah sebagai peyearah, tetapi karena proses pembuatan, bahan dan penerapannya yang berbeda beda, maka nama-namanya juga berbeda.
Secara garis besar komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor adalah ringkas (kecil-kecil atau sangat kecil). Maka hampir-hampir kita tidak bisa membedakan satu sama lainnya. Hal ini sangat penting untuk mengetahui kode-kode atau tanda-tanda komponen tersebut.
2.2. Bahan Dasar Dioda Zener
Bahan dasar pembutan komponen dioda zener adalah silikon yang mempunyai sifat lebih tahan panas, oleh karena itu sering digunakan untuk komponen-komponen elektronika yang berdaya tinggi. Elektron-elektron yang terletak pada orbit paling luar (lintasan valensi) sangat kuat terikat dengan intinya (proton) sehingga sama sekali tidak mungkin elektron-elektron tersebut melepaskan diri dari intinya.
2.3. Dasar Pembentukan Junction pn
Pembentukan dioda bisa dilaksanakan dengan cara point kontak dan junction. Namun dalam pembahasan ini fokus pembahasan materi diarahkan pada cara junction.
Pengertian junction (pertemuan) adalah daerah dimana tipe p dan tipe n bertemu, dan dioda junction adalah nama lain untuk kristal pn (kata dioda adalah pendekan dari dua elektroda dimana di berarti dua). Untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini.
Gambar 18. pembentukan zener dioda
Sisi p mempunyai banyak hole dan sisi n banyak elektron pita konduksi. Agar tidak membingungkan, pembawa minoritas tidak ditunjukkan, tetapi camkanlah bahwa ada beberapa elektron pita konduksi pada sisi p dan sedikit hole pada sisi n.
Elektron pada sisi n cenderung untuk berdifusi kesegala arah, beberapa berdifusi melalui junction. Jika elektron masuk daerah p, ia akan merupakan pembawa minoritas, dengan banyaknya hole disekitarnya, pembawa minoritas ini mempunyai umur hidup yang singkat, segera setelah memasuki daerah p, elektron akan jatuh kedalam hole. Jika ini terjadi, hole lenyap dan elektron pita konduksi menjadi elektron valensi. Setiap kali elektron berdifusi melalui junction ia menciptakan sepasang ion, untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini :
Gambar 19. junction zener dioda
Tanda positip berlingkaran menandakan ion positip dan taanda negatip berlingkaran menandakan ion negatip. Ion tetap dalam struktur kristal karena ikatan kovalen dan tidak dapat berkeliling seperti elektron pita konduksi ataupun hole. Tiap pasang ion positip dan negatip disebut dipole, penciptaan dipole berarti satu elektron pita konduksi dan satu hole telah dikeluarkan dari sirkulasi.
Jika terbentuk sejumlah dipole, daerah dekat junction dikosongkan dari muatan-muatan yang bergerak, kita sebut daerah yang kosong muatan ini dengan lapisan pengosongan (depletion layer).
2.4. Potensial Barier
Tiap dipole mempunyai medan listrik, anak panah menunjukkan arah gaya pada muatan positip. Oleh sebab itu jika elektron memasuki lapisan pengosongan, medan mencoba mendorong elektron kembali kedalam daerah n. Kekuatan medan bertambah dengan berpindahnya tiap elektron sampai akhirnya medan menghentikan difusi elektron yang melewati junction.
Untuk pendekatan kedua kita perlu memasukkan pembawa minoritas. Ingat sisi p mempunyai beberapa elektron pita konduksi yang dihasilkan secara thermal. Mereka yang didalam pengosongan didorong oleh medan kedalam daerah n. Hal ini sedikit mengurangi kekuatan medan dan membiarkan beberapa pembawa mayoritas berdifusi dari kanan kakiri untuk mengembalikan medan pada kekuatannya semula.
Inilah gambaran terakhir dari kesamaan pada junction :
Gambar 20. junction zener dioda
Beberapa pembawa minoritas bergeser melewati junction, mereka akan mengurangi medan yang menerimanya.
Beberapa pembawa mayoritas berdifusi melewati junction dan mengembalikan medan pada harga semula.
Adanya medan diantara ion adalah ekuivalen dengan perbedaan potensial yang disebut potensial barier, potensial barier kira-kira sama dengan 0,3 V untuk germanium dan 0,7 V untuk silikon.
Gb.21a Simbol
Gb.21b. Contoh Konstruksi
Gb.21c. Cara pemberian tegangan
2.5. Sifat Dasar Dioda Zener
Dioda zener berbeda dengan dioda penyearah, dioda zener dirancang untuk beroperasi dengan tegangan muka terbalik (reverse bias) pada tegangan tembusnya,biasa disebut “break down diode”
Jadi katoda-katoda selalu diberi tegangan yang lebih positif terhadap anoda dengan mengatur tingkat dopping, pabrik dapat menghasilkan dioda zener dengan tegangan break down kira-kira dari 2V sampai 200V.
2.5.1. 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 anoda diberi tegangan lebih positif terhadap katoda seperti gambar berikut.
Dalam kondisi demikian dioda zener akan berfungsi sama halnya dioda penyearah dan mulai aktif setelah mencapai tegangan barier yaitu 0,7V.
Gambar 22. dioda zener dalam arah forward
Disaat kondisi demikian tahanan dioda (Rz) kecil sekali .
Sedangkan konduktansi (
) besar sekali, karena tegangan maju akan menyempitkan depletion layer (daerah perpindahan muatan) sehingga perlawanannya menjadi kecil dan mengakibatkan adanya aliran elektron. Untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini.
N
P
_
_
_
+
+
+
d
e
p
l
e
t
i
o
n
l
a
y
e
r
G
+
_
A
K
a
d
a
a
l
i
r
a
n
e
l
e
k
t
r
o
n
Gambar 23. depletion layer pada dioda zener dalam arah forward
2.5.2. Dioda zener dalam kondisi Reverse bias.
Dalam kondisi reverse bias dioda zener kaki katoda selalu diberi tegangan yang lebih positif terhadap anoda.
Gambar 23. dioda zener dalam arah reverse
Jika tegangan yang dikenakan mencapai nilai breakdown, pembawa minoritas lapisan pengosongan dipercepat sehingga mencapai kecepatan yang cukup tinggi untuk mengeluarkan elektron valensi dari orbit terluar. Elektron yang baru dibebaskan kemudian dapat menambah kecepatan cukup tinggi untuk membebaskan elektron valensi yang lain. Dengan cara ini kita memperoleh longsoran elektron bebas. Longsoran terjadi untuk tegangan reverse yang lebih besar dari 6V atau lebih.
Efek zener berbeda-beda bila dioda di-doping banyak, lapisan pengosongan amat sempit. Oleh karena itu medan listrik pada lapisan pengosongan amat kuat. Jika kuat medan mencapai kira-kira 300.000 V persentimeter, medan cukup kuat untuk menarik elektron keluar dari orbit valensi. Penciptaan elektron bebas dengan cara ini disebut breakdown zener.
Efek zener dominan pada tegangan breakdown kurang dari 4 V, efek longsoran dominan pada tegangan breakdown yang lebih besar dari 6 V, dan kedua efek tersebut ada antara 4 dan 6 V. Pada mulanya orang mengira bahwa efek zener merupakan satu-satunya mekanisme breakdown dalam dioda. Oleh karenanya, nama “dioda zener” sangat luas digunakan sebelum efek longsoran ditemukan. Semua dioda yang dioptimumkan bekerja pada daerah breakdown oleh karenanya tetap disebut dioda zener.
Gambar 24. arus bocor dioda zener pada arah reverse
Didaerah reverse mulai aktif, bila tegangan dioda (negatif) sama dengan tegangan zener dioda,atau dapat
dikatakan bahwa didalam daerah aktif reverse (
) konduktansi besar sekali dan sebelum aktif (
) konduktansi kecil sekali.
2.5.3. Karakteristik Dioda zener.
Jika digambarkan kurva karakteristik dioda zener dalam kondisi forward bias dan reverse bias adalah sebagai berikut.
Gambar 25. Grafik Karakteristik Dioda Zener
2.6. Harga Batas Dioda Zener
Harga batas yang di maksud dalam pembahasan ini adalah suatu keterangan tentang data-data komponen dioda zener yang harus di penuhi dan tidak boleh dilampaui batas maximumnya dan tidak boleh berkurang jauh dari batas minimumnya.
Adapaun harga batas tersebut memuat antara lain keterangan tentang tegangan break down ( Uz ) arus maximumnya dioda zener ( Iz) tahanan dalam dioda zener ( Rd ). Semua harga komponen yang terpasang pada dasarnya akan mempunyai 2 kondisi yaitu :
1. Kondisi normal , sesuai dengan ketentuannya
2. Kondisi tidak normal , tidak sesuai dengan ketentuannya.
3. Mungkin kurang dari ketentuannya
4. Mungkin melebihi ketentuannya
Untuk alasan itu semua, maka kita perlu sekali memperhatikan data-data yang ada untuk setiap jenis komponen agar komponen yang digunakan sesuai dengan yang diharapkan yaitu bisa bekerja baik dan tahan lama . Kondisi yang demikian dinamakan kondisi yang normal namun kondisi yang tidak normal adalah suatu kondisi yang perlu mendapatkan perhatian.
Oleh karena itu kita perlu mempelajari harga batas dioda zener , agar kita dapat mengoperasikan komponen sesuai dengan data yang dimiliki . Sebab kondisi yang tidak normal terutama kondisi dimana komopenen diberi tegangan melebihi batas maximumnya , maka komponen tersebut dapat rusak maka hal ini perlu sekali di antisipasi sehingga tidak akan terjadi kerusakan komponen akibat kesalahan pemberian bias. Maka di sarankan setiap pemakai komponen sebelum merangkai harap melihat data karakteristiknya seperti yang terlampir pada lembar informasi pada lampiran.
2.7. Sifat Listrik Dioda Zener
2.7.1. Tegangan Breakdown dan Rating Daya
Gambar 1 menunjukkan kurva tegangan dioda zener . Abaikan arus yang mengalir hingga kita mencapai tegangan breakdown Uz . Pada dioda zener , breakdown mempunyai lekukan yang sangat tajam, diikuti dengan kenaikan arus yang hampir vertikal.Perhatikanlah bahwa tegangan kira-kira konstan sama dengan UZ pada arus test IZT tertentu di atas lekukan (lihat Gambar 1 ) .Dissipasi daya dioda zener sama dengan perkalian tegangan dan arusnya , yaitu :
Z
Z
Z
I
U
=
P
Misalkan, jika UZ = 12 dan IZ = 10 mA,
W
0,12
=
0,01
1,2
=
P
Z
´
Selama PZ kurang daripada rating daya PZ(max), dioda zener tidak akan rusak. Dioda zener yang ada di pasaran mempunyai rating daya dari 1/4 W sampai lebih dari 50 W .
Lembar data kerap kali menspesifikasikan arus maksimum dioda zener yang dapat ditangani tanpa melampaui rating dayanya . Arus maksimum diberi tanda IZM (lihat Gambar 1 . Hubungan antara IZM dan rating daya adalah :
Z
Z(max)
ZM
V
P
=
I
Uz
U
Iz
Iz
T
M
Gambar 26 . Kurva Tegangan Dioda Zener
2.7.2. 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 :
Sebagai contoh, jika kurva menunjukkan perubahan 80 mV dan 20 mA, impedansi zener adalah :
Lembar data menspesifikasikan impedansi zener pada arus tes yang sama di gunakan untuk UZ . Impedansi zener pada arus tes ini diberi tanda ZZT. Misalnya, 1N3020 mempunyai UZ 10 V dan
ZZT = 7( untuk IZT = 25 mA .
2.7.3. Koefisien Suhu
Koefisien suhu TC adalah perubahan (dalam persen ) tegangan zener per derajad Celcius.
Jika UZ = 10 V pada 250 C dan TC = 0,1%, maka
UZ = 10 V
(250C)
UZ = 10,01
(260C)
UZ = 10,02 V
(270C)
UZ = 10,03 V
(280C)
dan seterusnya .
Dalam rumus, perubahan tegangan zener adalah :
Diketahui TC = 0,004% dan U = 15V pada 250C, perubahan tegangan zener dari 250C sampai 1000C adalah
Oleh sebab itu, pada 1000C, UZ = 15,045 V
2.7.4. Pendekatan Zener
Untuk semua analisa pendahuluan, kita dapat melakukan pendekatan daerah breakdown sebagai garis vertikal. Ini berarti tegangannya konstan walaupun arus berubah. Gambar 2 menunjukkan pendekatan ideal suatu dioda zener. Pada pendekatan pertama, dioda zener yang bekerja dalam daerah ekuivalen dengan batere UZ volt.
I
Z
I
Z
+
_
_
+
I
Z
I
Z
U
Z
Z
Z
+
_
U
Z
U
Z
(a)
(b)
Gambar 27
Untuk memperbaiki analisa, kita memperhitungkan kemiringan dari daerah breakdown. Daerah breakdown tidak benar-benar vertikal, tetapi ada impedansi zener yang kecil. Gambar 2 menunjukkan pendekatan kedua dari dioda zener. Karena impedansi zener, tegangan zener total UZ adalah :
CONTOH 1
Dioda zener pada Gambar 3 mempunyai UZ = 10 V dan ZZT = 7 (. Tentukan harga UOUT dengan pendekatan ideal. Juga hitung minimum dan maksimum arus zener.
+
_
+
_
20 - 40V
820
W
I
Z
10V
+
_
20 - 40V
820
W
I
Z
10V
+
_
U
out
(a)
(b)
+
_
+
_
20 - 40V
820
W
I
Z
10V
7
W
(c)
Gambar 28
PENYELESAIAN
Tegangan yang dikenakan (20 sampai 40 V) selalu lebih besar dari tegangan breakdown dioda zener. Oleh sebab itu, kita dapat membayangkan dioda zener seperti batere dalam Gambar 3b. Tegangan outputnya adalah :
V
10
=
U
=
U
Z
OUt
Tak peduli berapa harga tegangan sumber antara 20dan 40 V, tegangan output selalu pada 10 V. Jika tegangan sumber 20 V, tegangan pada resistor pembatas-seri adalah 10 V , jika tegangan sumber 40 V, tegangan pada resistor pembatas-seri adalah 30 V. Oleh sebab itu, setiap perubahan 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 .
Arus zener maksimum terjadi jika tegangan sumber maksimum :
CONTOH 2
Gunakan pendekatan kedua untuk menghitung tegangan output minimum dan maksimum pada Gambar 28a
PENYELESAIAN
Contoh 2 memberikan ZZT = 7 (. Walaupun hal ini hanya benar pada arus tertentu, ZZT 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 :
V
10,09
=
0,0122(7)
+
10
=
Z
I
+
U
U
Z
Z(MIN)
Z
OUT(MIN)
@
dan
V
10,26
=
0,0366(7)
+
10
=
Z
I
+
U
U
Z
Z(max)
Z
OUT
@
Yang penting dari contoh ini adalah untuk menggambarkan regulasi tegangan (menjaga tegangan otput konstan). Di sini kita mempunyai sumber yang berubah dari 20 sampai 40 V, perubahan 100%. Tegangan output berubah dari 10,09 sampai 10,26 V, perubahan 1,7%. Dioda zener telah mengurangi perubahan input 100% menjadi perubahan output hanya 1,7%. Regulasi tegangan merupakan penggunaan utama dari dioda zener.
2.8. Penggunaan Dioda Zener
2.8.1. Contoh Penerapan Dioda Zener
Sesuai dengan sifat-sifat yang dimiliki, dioda zener dapat digunakan sebagai penstabil ataupun pembagi tegangan . Salah satu contoh adalah ditunjukkan gambar 29 .
Tegangan
dari filter
+
_
16V
l
14V
l
12V
5V
l
4V
l
3V
R
S
I
Z
Z
D
10V
R
L
10V
IR
L
Gambar 29. Penstabil tegangan pada output penyearah
+12V
_
Gambar 29 a.
Dioda Zener yang melindungi pemancar ( transceiver ) di dalam kendaraan mobil , terhadap loncatan-loncatan tegangan.
Adapun cara kerja rangkaian di atas adalah sebagai berikut :
2.8.1.1. 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 .
2.8.1.2. RS gunanya untuk membatasi tegangan yang masuk dalam rangkaian dan RL untuk beban atau output yang kita ambil tegangannya .
2.8.1.3. 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 terbagi dua , yaitu lewat RL dan ZD . Sedangkan dioda zener mempertahankan tegangan sebesar 10 Volt dan karena dioda ini di pasang paralel dengan RL maka dengan sendirinya tegangan output akan tetap sebesar 10 Volt .
2.8.1.4. 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).
2.8.1.5. 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 30 . Dengan cara tersebut kita akan mendapatkan beberapa macam tegangan yang diinginkan .
Gambar 30. Pembagi tegangan dengan dioda zener
Beberapa dioda zener dipasang berderet dan setiap dioda memiliki tegangan tersendiri ( tegangan zener ) . Dengan jalan seperti di atas maka kita akan mendapatkan tegangan-tegangan 30 V , 42 V dan 48,8 V .
Rumus untuk menyelesaikan rangkaian Stabilitas tegangan dengan Dioda Zener adalah sebagai berikut :
Gambar 31
· Arus pada RS :
· IZ = IS - IBB
· Tegangan-beban : URB = UZ
· Arus-beban :
B
Z
B
RB
U
=
IB
2.8.2. Contoh 1.
+
_
R
V
U
Z
Z
D
R
L
U
L
U
E
U
RV
I
L
I
Z
I
E
Gambar 32
Lihat gambar samping , apabila kita letakkan beban RL paralel terhadap dioda zener , maka akan didapatkan hubungan :
· UL = UZ
· IE = IZ + I1
· UE = UV + UZ
2.8.2.1. Apabila : RL= berubah-ubah ( IL( Konstan
UE= Konstan ( IE= Konstan
( pada UZ Konstan )
2.8.2.2. Apabila : RL= Konstan ( IL= Konstan ( pada UZ Konstan )
UE= .Konstan ( IE( Konstan
Sesuai dengan hukum Kirchoff 1 maka :
IE = IZ + IL
( IZ ini timbul disebabkan pengaruh tegangan input pada dioda zener serta impedansi yang terdapat dalam dioda zener ) .
2.8.3. Contoh 2
Dalam praktik, kedua jenis beban ( beban luar dan beban pada dioda zener sendiri ) akan saling mempengaruhi.
Arus zener maksimum akan terjadi , bila arus beban IL dalam keadaan paling kecil (minimum )
dan tegangan input UE pada waktu yang sama dalam keadaan paling besar , dan itu juga berarti IE dalam keadaan maksimum .
IZ max = IE max - IL min
Sebaliknya arus zener akan minimal bila tegangan input UE dalam keadaan (dan jugaIE) minimum dan arus beban dalam keadaan paling besar pada waktu yang sama . Arus zener yang minimum inilah yang di harapkan .
IZ min = IE min - IL max
Perhitungan rangkaian dasar :
Seperti telah dibicarakan di atas, yaitu masalah tegangan pada beban, arus maksimum, arus beban minimum serta tegangan inputnya, maka untuk perhitungan pada rangkaian stabilisasi, langkah-langkah untuk memilih dioda zener adalah sebagai berikut :
UZ = UL
( Perlu juga diperhatikan toleransi pada UZ min dan UZ max ).
2.8.4. Contoh 3
PV =
PV = Disipasi daya atau hilang daya pada dioda zener
1,45 = Faktor toleransi yang diberikan akibat adanya minority carrier ( pembawa minoritas ) yang terdapat dalam zener
adalah faktor
yang memperhitungkan temperatur medium
· Jika tidak ada spesifikasi ( tabel data ) maka diambil harga :
I Z min = 0,1 . IZ max
( IZ max diambil dari luar tabel tanpa tambahan pendinginan permukaan )
Tahanan depan RV :
Rumus diatas digunakan menghitung tahanan depan RV . Namun yang perlu diingat, adalah RV ini berbeda pada daerah yang diijinkan, yaitu di antara dua nilai ekstrem.
2.8.5. Contoh 4.
RV = UE max - UZ min ( Untuk arus dioda maksimum
IL min + IZ max
RV = UE min - UZ max ( Untuk arus dioda minimum
IL max + IZ min
Dua rumusan dasar RV min dan RV max telah diketahui, selanjutnya dalam kondisi tertentu :
RV min > RV max
Harga ini dapat dipenuhi bila
IZ max besar atau bila
Dipilih tegangan input lebih besar
Harga RV min dan RV max ini cukup besar dan sudah tentu didapatkan harga RV yang tertentu pula . Kedua nilai ekstrem ini juga memperhitungkan toleransi nilai tahanan yang berkisar di antara 5% atau 2%.
Dalam normalitas harga RV dipilih E24 atau E48 Dengan harga tahanan depan yang tinggi, maka hilang daya pada tahanan depan dan dioda zener akan menjadi kecil.
Maka sisi kerja yang lain akan memperbaiki fungsi stabilisasi.
Besarnya daya maksimum pada tahanan depan ditentukan oleh tegangan yang ada.
2.8.6. Contoh 5
Contoh Perhitungan :
Diketahui :
UL = 5,0 Volt
IL = 40 ............................... 100 mA
UE = 20 V ( 10%
TU = 40 ...............................500 C
1. Cara memilih tipe dioda zener :
UZ = UL = 5,0 V ( UZ max = 5,4 V, UZ min = 4,8 V sesuai tabel data ) .
PV = 1,45 . UZ . IL max
PV = 1,45 . 5 V . 0,1 A
PV = 0,725 W ( 1,366 - 0,400 )
PV = 0,725 W . 0,966 = 0,7 W
Dipilih tipe dioda ZD 5,1IZ max = 170 mA
IZ min = 0,1 . IZ max
= 17 mA.
Cara memilih tahanan depan :
RV min =
RV max =
Dipilih tahanan dengan
RV = 100 (/5 W
PRV =
3. Lampiran
Dioden
Diodes
Zenerdioden
0,4 W
PHILIPS
Typ BZK 79
Toleranz ( 5%
Technische Daten
Gehäuse DO-35
Leistung 500 mW max
Non-repetitive
peak reverse power
dissipation 30 W max
Junction temperature 200 0C max
Thermal resistance from
junction to tie-point 0,30 K / mW
Diodes Zener
0,4 W
PHILIPS
Type BZK 79
Tolerance ( 5%
Donnees tecniques
Boîtier DO-35
Puissance 500 mW max
Non-repetitive
peak reverse power
dissipation 30 W max
Junction temperature 200 0C max
Thermal resistance from
junction to tie-point 0,30 K / mW
Art.No
Typ
Uz (v)
at Iztest
min
= 5 mA
max
rdiff (()
at Iztest
typ
= 5 mA
max
SZ (mV / 0C)
at Iztest
min
= 5 mA
typ
max
603278
603279
603277
603243
603244
603245
603247
603247
603248
603249
603250
603251
603252
603253
603254
603255
603256
603257
603258
603259
603260
603261
603264
603266
603267
BZX79-C2V4
BZX79-C2V7
BZX79-C3V0
BZX79-C3V3
BZX79-C3V6
BZX79-C3V9
BZX79-C4V3
BZX79-C4V7
BZX79-C5V1
BZX79-C5V6
BZX79-C6V2
BZX79-C6V8
BZX79-C7V5
BZX79-C8V2
BZX79-C9V1
BZX79-C10
BZX79-C11
BZX79-C12
BZX79-C13
BZX79-C15
BZX79-C16
BZX79-C18
BZX79-C24
BZX79-C30
BZX79-C33
2,2
2,5
2,8
3,1
3,4
3,7
4,0
4,4
4,8
5,2
5,8
6,4
7,0
7,7
8,5
9,4
10,4
11,4
12,4
13,8
15,3
16,8
22,8
28,0
31,0
2,6
2,9
3,2
3,5
3,8
4,1
4,6
5,0
5,4
6,0
6,6
7,2
7,9
8,7
9,6
10,6
11,6
12,7
14,1
15,6
17,1
19,1
25,6
32,0
31,0
70
75
80
85
85
85
80
50
40
15
6
6
6
6
6
8
10
10
10
10
10
10
25
30
35
100
100
95
95
90
90
90
80
60
40
10
15
15
15
15
20
20
25
30
30
40
45
70
80
80
-3,5
-3,5
-3,5
-3,5
-3,5
-3,5
-3,5
-3,5
-2,7
-2,0
-0,4
-1,2
-2,5
-3,2
-3,8
-4,5
-5,4
6,0
7,0
9,2
10,4
12,4
18,4
24,4
27,4
-1,6
-2,0
-2,1
-2,4
-2,4
-2,5
-2,5
-1,4
-0,8
-1,2
-2,3
-3,0
-4,0
-4,6
-5,5
-6,4
-7,4
8,4
9,4
11,4
12,4
14,4
20,4
26,6
29,7
0
0
0
0
0
0
0
0,2
1,2
2,5
3,7
4,5
5,3
6,2
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
13,0
14,0
16,0
22,0
29,4
33,4
Catatan
Uz= Tegangan Break down Zener
rdiff= Tahanan beda fasa arus test zener 5 A
Sz= Daya hantar therma
Diodes
Diodes Zener
1 W
MOTOROLA
Type 1 N 47...A
Pour applications indrustrielles
Donnees tecniques
Boîtier DO-41
Rth 150 K/W
Tj max 200 0 C
Gamme de temperature ...+ 50 0 C
Art. No
Typ
Uzt
nom
Izt
mA
Rzt max
(
Ir max
(A
Ur
V
Iz m
mA
601100
601102
601103
601104
601105
601106
601107
601108
601109
601110
601111
601112
601113
601114
601115
601116
601117
601118
601119
601120
601121
601122
601123
601124
601125
601126
601129
1N4728A
1N4730A
1N4731A
1N4732A
1N4733A
1N4734A
1N4735A
1N4736A
1N4737A
1N4738A
1N4739A
1N4740A
1N4741A
1N4742A
1N4743A
1N4744A
1N4745A
1N4746A
1N4747A
1N4748A
1N4749A
1N4750A
1N4751A
1N4752A
1N4753A
1N4754A
1N4757A
3,3
3,9
4,3
4,7
5,1
5,6
6,2
6,8
7,5
8,2
9,1
10
11
12
13
15
16
18
20
22
24
27
30
33
36
39
51
76
64
58
53
49
45
41
37
34
31
28
25
23
21
19
17
15,5
14
12,5
11,5
10,5
9,5
8,5
7,5
7
6,5
5
10
9
9
8
7
5
2
3,5
4
4,5
5
7
8
9
10
14
16
20
22
23
25
35
40
45
50
60
95
100
50
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
7
7,6
8,4
8,9
9,9
11,4
12,2
13,7
15,2
16,7
18,2
20,6
22,8
25,1
27,4
29,7
38,8
276
234
217
193
178
162
146
133
121
110
100
91
83
76
69
61
57
50
45
41
38
34
30
27
25
23
18
Catatan
Uzt= tegangan Break down Zener
Izt= Arus Zener
Rzt=Tahanan Zener
Irmax= Arus Reverse Maximum
Vr= Tegangan Reverse
Izm= Arus Zener Maximum
Dioden
Diodes
Zenerdioden
1,3 W
PHILIPS
Typ BZK 85
Toleranz ( 5%
Technische Daten
Gehäuse DO-41
Leistung 1,3 W max
Non-repetitive
peak reverse power
dissipation max. 60 w
tp = 100 (S; tJ = 25 0C
Junction temperature 200 0C max
Thermal resistance
from junction to
tie-point = 110 K/W
Diodes Zener
1,3 W
PHILIPS
Type BZK 85
Tolerance ( 5%
Donnees tecniques
Boîtier DO-41
Puissance 1,3 W max
Non-repetitive
peak reverse power
dissipation max. 60 w
tp = 100 (S; tJ = 25 0C
Junction temperature 200 0C max
Thermal resistance
from junction to
tie-point = 110 K/W
Art. No
Typ
Working voltage
E24 (( 5%)
UZ (V)
at IZ test
min
nom
max
Test current at IZ test
(mA)
Differential
resistance
rdiff (()
at IZtest
max
Temperature
coefficient
SZ (mV / K)
at IZtest
min
max
Reverse Test
current voltage
IR ((A) VR (V)
at UR
max
603696
603697
603698
603699
603700
603701
603702
603703
603704
603705
603706
603707
603709
603710
603711
603712
603713
603714
603716
603717
603718
603719
603721
603722
603723
BZV85-C3V6
BZV85-C3V9
BZV85-C4V3
BZV85-C4V7
BZV85-C5V1
BZV85-C5V6
BZV85-C6V2
BZV85-C6V8
BZV85-C7V5
BZV85-C8V2
BZV85-C9V1
BZV85-C10
BZV85-C12
BZV85-C13
BZV85-C15
BZV85-C16
BZV85-C18
BZV85-C20
BZV85-C24
BZV85-C27
BZV85-C30
BZV85-C33
BZV85-C39
BZV85-C43
BZV85-C47
3,4
3,7
4,0
4,4
4,8
5,2
5,8
6,4
7,0
7,7
8,5
9,4
11,4
12,4
13,8
15,3
16,8
18,8
22.8
25,1
28
31
37
40
44
3,6
3,9
4,3
4,7
5,1
5,6
6,2
6,8
7,5
8,2
9,1
10
12
13
15
16
18
20
24
27
30
33
39
43
47
3,8
4,1
4,6
5,0
5,4
6,0
6,6
7,2
7,9
8,7
9,6
10,6
12,7
14,1
15,6
17,1
19,1
21,2
25,6
28,9
32
35
41
46
50
60
60
50
45
45
45
35
35
35
25
25
25
20
20
15
15
15
10
10
8
8
8
6
6
4
15
15
13
13
10
17
4
3
3
5
5
8
10
10
15
15
20
24
30
40
45
45
60
75
100
-3,5
-3,5
-2,7
-2,0
-0,5
0
0,6
1,3
2,5
3,1
3,8
4,7
6,3
7,4
8,9
10,7
11,8
13,6
18,3
20,1
22,4
24,8
29,6
34,0
37,4
-10
-10
0
0,7
2,2
2,7
3,6
4,3
5,5
6,1
7,2
8,5
10,8
12,0
13,6
15,4
17,1
19,1
24,3
27,5
32,0
35,0
43,0
48,3
52,5
50
10
5
3
3
2
2
2
1
0,7
0,7
0,2
0,2
0,2
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
1
1
1
1
2
2
3
4
4,5
5
6,5
7
8,4
9,1
10,5
11
12,5
14
17
19
21
23
27
30
3
Diodes
W
0,25
V
20
W
5
P
=
I
UZ
Z
ZM
=
=
Diodes Zener
5 W
Type BZK 40
Tolérance ( 5%
Bonne stabilité à long terme
Donnees tecniques
Boîtier T-18
Donnees Limites à TL = 25 0C (a II = 1 A)
dissipation Ptot 5 W
Température
de la cuche d’ arrêt Tj - 65
+ 150 0C
Resistance thermique RthJL 25 K/W
Tension directe UF
1,2 V
Art. No
Typ
UZ* *
(V)
IZT
(ma
Zzdyn
bei / à IZT
f = 1 kHz
bei
à
IR
((A)
bei
à
UR
(V)
IZ max
(mA)
bei / à
50 0C
603600
603601
603602
603603
603604
603605
603606
603607
603608
603612
603613
603614
603615
603616
603618
603619
603622
603626
603627
603628
603630
603631
603636
603645
BZV40C3V3
BZV40C3V6
BZV40C3V9
BZV40C4V3
BZV40C4V7
BZV40C5V1
BZV40C5V6
BZV40C6V2
BZV40C6V8
BZV40C9V1
BZV40C10
BZV40C11
BZV40C2
BZV40C13
BZV40C14
BZV40C15
BZV40C18
BZV40C24
BZV40C25
BZV40C27
BZV40C30
BZV40C33
BZV40C51
BZV40C100
3,3
3,6
3,9
4,3
4,7
5,1
5,6
6,2
6,8
9,1
10
11
12
13
14
15
18
24
25
27
30
33
51
100
380
350
320
290
260
240
220
200
175
150
125
125
100
100
100
75
65
50
50
50
40
40
25
12
3,0
2,5
2
2
2
1,5
1
1
1
2
2
2,5
2,5
3,0
3,5
3,5
4
5,0
5,5
6,0
8,0
10
27
90
300
150
50
10
10
1
1
1
10
7,5
5
5
2
1
1
1
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
1
1
1
1
1
1
1
1
5,2
6,9
7,6
8,4
9,1
9,9
10,6
11,5
13,7
18,2
19
20,9
22,8
25,1
39,8
76
780
770
750
710
680
640
590
540
480
360
330
300
275
225
240
220
185
138
133
121
109
98
64
33
Catatan
Uzt= Tegangan Break down Zener
Izt (ma)= Arus Zener Maksimum
Zzdyn= Daerah Dinamis Zener pada Frekuensi 1 Khz
Izmax= Arus Zener Maximum
Dioden
Diodes
Schutzdioden
SGS.THOMSON
Typ 1,5 KE...
Überspannugsschutz für Halbleiter
Maximale Belastung 1,5 kW / 1 ms
Tecnische Daten
Gehäuse CB-429
Toleranz
A + 5%
P + 10%
Diodes de protection
SGS.THOMSON
Typ 1,5 KE...
Protection contre les surtensions pour
les semi-conducteurs
Charge maximale 1,5 kW / 1 ms
Données techniques
Boîtier CB-429
Tolerance
A + 5 %
P + 10 %
Art. No
Typ
Arbeitsspannung
Tension de veille
V
Durchspannung
Tension d’ avalanche
V ( 1 mA )
Stossstrom
Courant de choc
A ( 1 ms max )
unidirektional/ unidirectionnel
60 04 14
60 04 16
60 04 20
60 04 26
60 04 28
60 04 32
60 04 36
60 04 38
60 04 44
60 04 46
60 04 48
60 04 50
60 04 12
60 04 18
60 04 22
60 04 24
60 04 30
60 04 34
60 04 40
60 04 42
15A
18A
20A
24A
27A
33A
36A
39A
51A
56A
62A
68A
150P
200P
220A
250A
300P
350A
400P
440P
12,8
15,3
17,1
20,5
25,7
28,2
30,8
33,3
43,6
47,8
53
58,1
128
171
188
213
256
299
342
376
15
18
20
24
27
33
36
39
51
56
62
68
150
200
220
250
300
350
400
440
71
59,5
54
45
40
33
30
28
21,4
19,5
17,7
16,3
7,2
5,5
4,6
5
5
4
4
3,5
bidirectional/bidirektionnel
60 04 74
60 04 60
60 04 64
60 04 66
60 04 70
60 04 72
60 04 52
60 04 54
60 04 56
60 04 58
60 04 62
8V2CA
22CA
33CA
39CA
56CA
75CP
100CP
150CA
200CP
220CA
320CP
7,02
18,8
28,2
33,3
47,8
64,1
85,5
128
171
188
273
8,2
22
33
39
56
75
100
150
200
220
320
124
49
33
28
19,5
14,6
11
7,2
5,5
4,6
4,5
KARAKTERISTIK BEBERAPA DIODA ZENER
Type
UZ
rata2 (V)
Jangkah
harga (V)
ID (ma)
rD (Ohm)
BZ 1
BZ 5
BZ 7
BZ 8
BZ12
BZY60
BZY63
BZY66
BZZ10
BZZ13
OA126/9
OA126/10
OA126/11
OA126/12
OA126/18
OAZ200
OAZ202
OAZ205
OAZ211
OAZ212
SZ6
SZ9
SZ12
SZ15
BZY5
BZY6
BZY12
BZY18
BZY20
ZL 100
ZL 120
ZL 180
ZL910/12
4,5
5,5
7,5
8,5
12
6,8
9,1
6,2
6,0
8,0
9
10
11
12
18
4,7
5,6
7,5
7,5
9,1
6
9
12
15
5,5
6,5
12
12
18
100
120
180
12
4 ...... 5
5 ...... 6
7 ...... 8
8 ...... 9
11 ... 13
6,4 ... 7,2
8,6 ... 9,6
5,3 ... 7,2
5,3 ... 6,6
7,1 ... 8,7
8,4 ... 9,6
9,4 ... 10,6
10,4 ... 11,6
11,4 ... 12,6
15,9 ... 20,1
4,4 ... 5,0
5,3 ... 6,0
7,1 ... 7,9
6,4 ... 8,7
7,7 ... 10,6
5,4 ... 6,6
8,4 ... 9,6
11,4 ... 12,6
14,4 ... 15,6
5 ........ 6
6 ........ 7
11 ..... 13
10,8 ... 13,3
16,2 ... 20
88 ... 110
107 ... 134
160 ... 200
10,8 ... 13,2
5
5
5
5
5
1
1
1
1
1
3
3
3
3
3
1
1
1
1
1
20
5
5
5
100
100
50
50
50
5
5
5
100
65
45
3
3
14
5
8
200
280
6
6,5
10
15
21
50
350
320
8,0
8,0
8,0
2
5
12
23
12
60
80
150
4
Catatan
Uz=Tegangan Zener
ID(ma)= Arus Dioda Zener
ID(ohm)= Tahanan Dalam Zener
4. Lembar Evaluasi
1. Bahan dasar yang digunakan untuk pembuatan komponen dioda zener adalah .....................................
2. Elektron valensi adalah elektron yang terletak pada ........….................
3. Daerah pertemuan (junction) antara kedua lapisan P-N disebut ...........
4. Daerah dekat junction dikosongkan dari muatan yang dapat bergerak, daerah ini kita sebut lapisan ……...…………..........................................
5. Untuk pendekatan kedua, kita perlu memasukkan pembawa …...........
6. Pembawa minoritas bergeser melewati junction akan ..........................
7. Pada suhu 25o potensial barier kira-kira sama dengan ........................ untuk germanium dan ............................................... untuk silikon.
8. Di ketahui dioda zener bertegangan 15 V dan arusnya 20 mA, tentukan dissipasi dayanya ?
9. Di ketahui jika dioda zener mempunyai rating daya 5 watt dan tegangan zener 20 V berapakah IZM ?
10. Dalam daerah breakdown dioda zener , perubahan 15 mV menghasilkan perubahan 2 mA. berapakah impedansi zener ?
11. Di ketahui tegangan breakdown (UZ) = 18 V dan impedansi zener (ZZT) = 12 ( jika arus yang mengalir pada zener 10 mA .
Berapakah tegangan total dioda zener tersebut ?
5. Lembar Jawaban
1. Bahan dasar yang digunakan untuk pembuatan komponen dioda zener adalah Silikon (Si)..
2. Elektron valensi adalah elektron yang terletak pada ..orbit paling luar.
3. Daerah pertemuan (junction) antara kedua lapisan P-N disebut daerah deplesi..
4. Daerah dekat junction dikosongkan dari muatan yang dapat bergerak, daerah ini kita sebut lapisan ..pengosongan..
5. Untuk pendekatan kedua, kita perlu memasukkan pembawa minoritas..
6. Pembawa minoritas bergeser melewati junction akan ..mengurangi medan yang menerimanya..
7. Pada suhu 25o potensial barier kira-kira sama dengan ..0,3 V.. untuk germanium dan ..0,7 V.. untuk silikon.
8. Pz = Uz . Iz
= 15V . 0,02A
= 0,3 Watt
9
10.
11.
Kegiatan Belajar 3
TRANSISTOR BIPOLAR
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
Setelah membaca modul ini diharapkan pemakai dapat:
· Memahami dasar pembentukan transistor bipolar
· Memahami sifat dasar transistor bipolar
· Memahami harga batas transistor bipolar
· Memahami sifat listrik transistor bipolar
· Memahami penggunaan transistor bipolar
· Memahami hubungan dasar transistor bipolar
2. Uraian Materi
2.1. Pembentukan transistro bipolar
“Teknik untuk Ge”
“Teknik untuk Si”
Layer Epitaksial
P
n
1
2
S
i
0
P
P
+
n
n
+
S
i
0
3
4
E
B
C
E
B
C
E
B
C
E
B
C
Gambar 33. Contoh Langkah proses pembuatan Transistor - epitaksial - planar
Pada kristal N - Si dengan tahanan ohm rendah ( dengan doping tinggi ) ; selanjutnya di gunakan pada lapisan tipis layer N - epitaksial dengan tahanan ohm tinggi . Dengan demikian layer pengaman di tengah oksidasi ( Si 0 )
Di buatkan sebuah jendela ( jendela basis ) dalam layer Si 0 , dikotori dengan B ( Valensi 3 ( tipe P ( pada layer penghantar basis) , kemudian di tumbuhi / ditutupi layernya dengan Si 0 .
Jendela emiter ditentukan dahulu dalam layer Si 0 lalu didopping ( dikotori ) dengan phosphor ( tipe N - menjadi layer penghantar emiter , lalu ditimbuni lagi dengan layer Si 0 .
Menentukan jendela untuk tempat kedudukan kontak , lalu kontak metal di tempatkan ( akhirnya kutub kolektor .
Penempatan akhir :
Perencanaan kotak
Pemasukan , mengupas dengan plastik buatan . ( Pembuatan miniatur )
Sifat - sifat
Transistor - 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 hubung pendek
2.2. Sifat Dasar Transistor :
2.2.1. Pengaruh Temperatur
Suatu semi konduktor pada kondisi temperatur yang besar ( menghantar sendiri
Ketentuan dasar :
bertambah, arus menjadi ( lebih besar
Temperatur
berkurang, arus menjadi ( lebih kecil
Ketentuan itu berlaku bila suatu semi konduktor memperoleh panas dari dalam semi konduktor itu sendiri dan menerima panas dari luar. Hasil dari uraian di atas, kurva karakteristiknya digambar seperti berikut ini
0,5
1
0,4
0,8
IB (mA)
UBE(V)
IB
UBE
50
100
10
20
IC (mA)
UCE(V)
ICEO
+ X
Gb.34 Karakteristik Masukan
Gb.35 Karakteristik Keluaran
( Input Characteristic )
( Output Characteristic )
Temperatur itu mempunyai pengaruh pada arus kolektor IC ( berturut-turut IE ), langsung berpengaruh pula pada
Arus bocor kolektor ICEO,( Arus Kolektor-Emitor pada keadaan Basis terbuka )
Penguatan arus searah ( berturut-turut A )
+ AV ( lebih besar
Hal diatas adalah ICE pada
- AV ( lebih kecil
Akibatnya ( penghalauaan / pengendalioan temperatur harus di usahakan .
2.2.2. Pengaruh Temeperatur terhadap UBE
Atas dasr pengalaman harganya di tentukan ( berlaku ) :(UBE/0C ( 2 m V/0C
Setiap temperatur10C tegangan Basis-Emitor sekitar 2 m V
Contoh : 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 V
Pengaruh temperatur ini diatasi dengan mereduksinya secara rangkaian teknik (seperti Kopling pelawan)
2.2.3. Sifat Frekuensi
( Bersifat dinamis ( berubah-ubah )
Sifat pada frekuensi tinggi
Penguatan arus berkurang
Amplitudo keluaran berkurang
Tahanan keluaran ( tahanan output ) atau impedansiberkurang
Mempengaruhi jalannya waktu ( periode ) pengisian muatan.
Pergeseran phasa pada masukan dan keluaran
Mengakibatkan perubahan pembuangan muatan kapasitas C
Pengertian : Suatu frekuensi, yang besarnya tertentu mempunyai harga penurunan pada frekuensi yang lebih rendah disebut : Frekuensi batas FG
Frekuensi batas : frekuensi dengan :
mempunyai penurunan sebesar 3 dB ( turun 3
deci - Bell )
Gambaran secara grafik :
Jalannya amplitudo :
Sinyal masukan
Sinyal keluaran
Ui
Uo
F(Hz)
FT
Frekuensi batas
t
t
SE
SA
SA
Mengambil /
menentukan
penguatan
10
10
10
2
4
6
Gambar 36.
SE = Konstan
Frekuensi batas bisa di pertinggi oleh bangunan konstruksi
yaitu ( Lapisan basis yang tipis , lapisan kolektor yang kecil
( Transistor frekuensi tinggi
2.3. Harga Batas Transistor
2.3.1. Pengantar :
Harga 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 apabila berlangsung melampaui waktu yang di tentukan , akan terjadi kerusakan / kehancuran elemen.
2.3.2. Temperatur maksimum dari lapisan penghalang dan rugi daya
Temperatur lapisan kolektor hendaknya tidak dilampaui.
VJ max (2000 C
Lapisan penghalang menjadi panas terutama karena adanya pemanasan sendiri , maksudnya karena adanya rugi daya PV
PV=UCE.IC
PV atau PO (disipasi ).
Saling bergantung PV ( VJ ( VJ : V adalah sebanding PV ! VJ max tidak di lampaui untuk membuat keadaan aman , caranya dengan mengeliminasi panas ( Pendingin antara, alat pendingin ( reduksi rugi daya .
Disini masih dapat terjadi rugi hantaran maksimum yang diijinkan dari keterkaitan dan ketergantungan dengan panas . Karena ( Pernyataan / Penentuan rugi daya maksimal yang dijinkan , PV max, juga tergantung 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 ! )
2.3.3. Penentuan 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 )
Gambar 37. Analisa grafis : PV dan ketergantungannya dengan VU
Rugi daya yang diijinkan dikurangi dengan pertambahan temperatur adalah linier.
Yaitu:
=
V
U
P
V
D
D
Konstan ( tahanan termis Rthju
Juga:
V
U
j
V
U
j
V
U
thju
P
V
max
V
0
P
V
max
V
P
V
R
-
=
-
=
=
-
D
D
Dengan demikian :
thju
thju
U
j
V
R
V
R
V
-
max
V
=
P
=
D
hubungan ohm tentang aliran panas
Contoh :Diketahui temperatur sekitar VU = 250 C , temperatur lapisan penghalang maksimal
Vj max = 2000 C, tahanan termis Rthju = 0,440C/mW
Berapa besar rugi daya yang diijinkan :
Jawab :
mW
400
(mW)
0,44
25
-
200
=
R
V
Δ
=
P
thju
V
»
Data lain yang menentukan besar tahanan termis Rthju ( daya hantar termis
thju
R
1`
ú
û
ù
ê
ë
é
c
mW
R
1
0
thju
( Pengurangan rugi daya tiap 0c
Dengan begitu :
V
Δ
.
R
I
=
P
thju
V
Contoh :Hitunglah rugi daya yang diijinkan pada suatu temperatur daerah sekitar
VU = 600C dari transistor type 2 N2904
Jawab :Daya hantar= 3,34 mW/0C
PV max
= 600 mW
Vj max
= 2000C
3,43.140
=
C
C
.
mW
60)
-
(200
3,43
=
V
Δ
R
1
=
P
0
0
thju
V
ú
û
ù
ê
ë
é
PV = 480 mW
Pemakaian rugi daya pada temperatur kotak / bodi :
Temperatur bodi VG atauTC’ tC
( Case = kotak )
Data rugi daya maksimum pada : VG = 250C, 450C (PV pada VC = 250C adalah data yang semu) Alat pendingin harus pada panas VU = 250C ( kalau dapat dipertahankan ini merupakan kondisi kerja yang sangat baik ) .
Rthjg
Rthgk
Vj maks
Rthku
Gambar 38. transistor daya pada pendingin
Tahanan termis bersama :
thku
thgk
thjg
th
R
=
R
+
R
=
R
Rthjg
= Data dalam lembar data transistor
Rthgk
= Tahanan antara / Penyekat ( kotak alat pendingin
0,1 - 0,3 0C/W ; Pada isolasi listrik ( Plat mika ) sebesar > 10C/W
Rthku
= Tahanan profil pendingin ( profil - daerah sekitar ; data dari perusahaan .
v
G
Pv
(Watt)
0
120
100
80
60
40
20
25
50
100
150
200
P ( V ) untuk transistor 2N 3055
P max
v
V
G
( C )
o
Gambar 39. Lukisan grafis : PV fungsi VG
Gambar rangkaian pengganti “ Listrik “ untuk aliran panas .
Rthjg
Rthgk
Rthku
D
jg
V
aliran panas P
V
sumber panas
V
gk
D
V
ku
D
Gambar 40.
Tahanan dalam
Penurunan temperatur
( tegangan termis )
( V = ( Vjg + ( Vgk + ( Vku
Penghitungan pemakaian panas sebagaimana penghitungan pada sebuah rangkaian seri pemakaian Listrik.
Persesuaian Formal :
Arus I
Aliran panas
PV
Tegangan U
Penurunan Panas
( V
Tahanan R
Tahanan termis
Rth
Berlaku hubungan
th
U
j
th
V
R
V
-
V
=
R
V
Δ
=
P
Rth= Tahanan termis total .
Perhitungan :
Contoh :
1. Seorang akan menentukan rugi daya PV yang diijinkan .
Diketahui : Rthjg = 7,5 0C/W ; Rthgk 0,2 0C/W
Rthku = 6,8 0C/W
Vjmax = 200 0C ; VU = 25 0C
Penyelesaian :
Watt
12
=
6,8
0,2
7,5
25
-
200
=
R
R
R
VU
-
max
V
=
R
V
Δ
=
P
thku
thgk
thjg
j
th
V
+
+
+
+
Pilihlah alat pendingin untuk transisto 2 N 3055 yang rugi dayanya PV = 30 W . Temperatur sekitar VU = 450C ( RthGK diabaikan ) .
Jawab :
Dari data :
C
W/
0,657
=
R
1
;
C
200
V
0
thjg
0
jmax
=
Jadi (
thku
thjg
U
max
j
th
V
R
-
R
V
-
V
=
R
V
Δ
=
P
ú
û
ù
ê
ë
é
W
C
1.52
-
30
45
-
200
=
R
-
P
V
-
V
=
R
0
thjg
V
U
max
j
thKU
[
]
pendingin
alat
tahanan
W
C
3,64
=
Rt
0
hku
®
ú
û
ù
ê
ë
é
( Dapat memilih dari tabel profil yang di berikan )
Temperatur bodi/kotak :
U
thku
V
G
thku
U
G
V
+
R
.
P
=
V
;
R
V
-
V
=
Pv
EMBED Equation.2
[
]
C
154
=
C
45
+
3,64
.
30
=
V
0
0
G
2.3.4. Harga-harga yang lain
· Tegangan kolektor -emiter maksimal
Tegangan kolektor -emiter maksimum yang diijinkan dengan basis terbuka .
( Tegangan tembus ! )
Simbol yang lain :
B VCEO ( V ( BR ) CEO )
Breakdown Voltage Collektor Emiter
( tegangan dadal kolektor - Emiter )
· Tegangan basis- emiter maksimal
Tegangan basis - emiter maksimum yang diijinkan dengan kolektor terbuka
( Misalnya : penggunaan sebagai saklar )
Simbol yang lain : B V BEO
· Arus kolektor maksimal
I
C
max
Besarnya arus kolektor maksimum yang diijinkan ( dapat dilihat pada buku data transistor )
Jika malampaui harga-harga maksimal transistor akan rusak .
2.3.5. Harga batas kerja dalam daerah grafik karakteristik
PV max = 30 W
( VG = 450C )
[ A ]
I
C
arus kolektor maksimum
hiperbola rugi daya, Pv maks
daerah kerja
1
2
3
4
5
5
10
20
30
40
50
U
CE
[ V ]
tegangan kolektor
/emitor maksimum
Gambar 41. kurva disipasi daya
PV = UCE . Ic ( 30 W = Konstan !
UCE ( v )
5
7,5
10
15
20
30
40
50
IC ( A )
6
4
3
2
1,5
1
0,75
0,6
Harga batas kerja adalah : harga yang statis/tetap .
Dalam waktu yang singkat diperbolehkan memberlakukan sebuah harga maksimum .
misal:IC max, PV max
Tetapi awas ! hati-hati !
2.4. Sifat Listrik Transistor Bipolar
Sifat listrik yang di maksud adalah kurva karakteristik transistor berupa suatu grafik yang memperlihatkan kaitan satu sama lain dari parameter - parameter tertentu .
Dari kurva karakteristik , kita dapat mengetahui sifat-sifat transistor
2.4.1. Kurva Karakteristik Input IB = f ( UBE )
P
RB
A
V
IB
UBE
UCE
RC
+ UCC
0V
Gambar 42
Pada gambar 1-a , besarnya IB dapat di kontrol dengan UBE . Untuk mengubah-ubah UBE di gunakan potensio meter P . Resistor RB berfungsi sebagai pembatas arus IB .
Gambar dibawah ini ( Gambar 1-b ) memperlihatkan kurva karakteristik input IB = f ( UBE ) .
50
40
30
20
10
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
BE ( V )
B ( A )
6V
8V
CE = 2V
U
U
I
m
Gambar 43
Diatas tegangan 0,7 V kenaikan UBE yang kecil , menyebabkan kenaikan yang relatif besar pada IB . Tetapi dibawah 0,6 V , kenaikan yang sama dari UBE menyebabkan kenaikan sangat kecil pada IB . Pada beberapa harga UCE tertentu, kurva mengalami sedikit penggeseran .
2.4.2. KURVA KARAKTERISTIK OUTPUT IC = f ( UCE )
P1
RB
A
IB
+ UCC
0V
A
V
IC
RC
P2
Gambar 44
Lihat gambar 44 . Pada harga IB tertentu IC ditentukan oleh UCE . Besarnya UCE dapat diubah-ubah dengan potensiometer P2
Gambar 45 , memperlihatkan kaitan antara arus output IC dan tegangan output UCE pada IB = Konstan .
1
2
3
4
5
6
0
C ( mA )
I
3
6
15
18
9
I
B = 6
0
m
A
50
m
A
40
m
A
20 A
10 A
0 A
U
CE ( V )
30
m
A
m
m
m
Gambar 45
Pada UCE 0,1 V - 0,3 V arus IC mencapai harga optimum . Dalam hal ini katakan transistor bekerja pada kondisi saturasi .
Pada IB = 0 , IC = ICEO = 0 dan UCE = UCE . Dalam hal ini transistor bekerja pada kondisi cut off ( tidak menghantar ) .
2.4.3. KURVA BESARAN MASUKAN DAN KELUARAN
Kaitan antara arus basis IB dan arus kolektor IC pada UCE = konstan di sebut Forward Transfer Characteristic . IB dapat di kontrol dengan UBE demikian pula IC . Dengan mengatur P1, UBE , IB dan IC dapat diubah-ubah . ( lihat gambar 3-a )
Sedangkan gambar 3-b memperlihatkan hubungan IB dan IC . Setiap perubahan pada IB menyebabkan perubahan pada IC makin besar IB , makin besar pula IC .
Perbandingan
di sebut faktor penguatan arus rangkaian common Emitor ,
di simbolkan dengan h FE .
Jadi :
Gambar 46
1
2
3
4
5
6
7
0
10
20
30
40
50
60
70
C ( mA )
I
I
m
B ( A )
Gambar 47
Stabilisasi Titik Kerja :
Hasil penguatan sinyal besar
( Pengendalian sinyal besar )
Penguat transistor dalam rangkaian emitor bersama :
masukan: Arus bolak-balik
keluaran: Tegangan bolak-balik
: Arus bolak-balik
UQ
E
0
Rv
U
R
I
BV
R
ic
ij
E
ij
A
U
CE
U
A
t
t
gb.48
Terjadilah untuk tegangan sinyal ( UR = - ( UCE
Pertengahan Rv terdapat arus tetap ( titik kerja
karakteristik dasar
untuk pengendalian
luar
Titik kerja
Garis kerja
[ V ]
[
Gambar 49. Posisi Titik Kerja - Operasi Penguat
Posisi titik kerja ( tingkatan operasi pada sinyal nol ) hal ini penting menentukan keadaan daerah kendali luar dan macam operasi penguat.
Dua hal perbedaan :
Titik kerja ( A ) di dalam ( di tengah ) daerah kendali luar
Penguat bekerja pada klas A
Titik kerja ( A ) di bawah batas daerah kendali luar
Penguat bekerja pada klas B
F u n g s i
Sinyal secara keseluruhan akan dilewatkan, untuk sinyal kecil, sebagaimana penguatan sinyal besar
Hanya setengah sinyal saja yang dilewatkan ( penyearah setengah gelombang, untuk penguatan sinyal besar rangkaian bersama dua penguat klas B .
- melewatkan sinyal penuh
- push pull dengan prinsip penguat klas B
Kombinasi penguat klas A dan B
· Push pull penguat A - B
Penguat Push pull, mengalirkan arus tetap yang lebih kecil .
Sifat fisis klas penguat
Penguat klas A
· hanya satu tegangan catu
· kerugian daya besar, pada sinyal sudah nol
· efisiensi lebih kecil
Penguat push pull klas B
· kebanyakan dengan dua tegangan catu ( ( )
· kerugian daya kecil
· efisiensi besar
· memakai banyak rangkaian
Penempatan dan penstabilan titik kerja
Penstabilan ( Pengurangan kuat perambatan panas
Kopling lawan arus searah
Kopling lawan tegangan searah
Tahanan NTC penghantar panas
Metoda setengah tegangan catu
tahanan dengan Stabilisator
tahanan tetap
2.5. Hubungan Dasar Transistor
2.5.1. Pengantar
Dari ketiga hubungan transistor , terdapat satu pola hubungan
dimana rangkaian input setara atau sama dengan rangkaian out put
Rangkaian input(penguatan besar
Rangkaian output(hasil penguatan besar
Gambar 50
2.5.2. Hubungan Basis
Hubungan Pemakaian bersama : basis
Gambar 51. Hubungan basis
Besaran input : IE , UEB
Besaran out put : IC , UCB
Perbandingan pembawa
simbol yang lain :
arus ( mengenai titik kerja )
hfb , h2Ib , fb
Perbandingan pembawa arus
simbol yang lain :
searah ( besarnya relatif konstan )
hFB , HFB , FB
Dengan hubungan basis , besarnya tegangan diperluas , tetapi tanpa penguatan arus
2.5.3. Hubungan Emiter
Hubungan pemakaian bersama : Emiter
( Pemakaian yang utama dalam beberapa rangkaian yang berbeda , Pemakaian secara universal.
+
_
+
_
R
IB
UBE
IE
UCE
Gambar 52. Hubungan emitor
Besaran input : IB , UBE