Laporan Scr, Diac, Triac

LABORATORIUM ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK - UNIVERSITAS UDAYANA

LAPORAN PRAKTIKUM DASAR ELEKTRONIKA

KELOMPOK 6 : I Gede Nova Priana (0904405032)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2010

PERCOBAAN IV SCR, DIAC, TRIAC

4.1

Tujuan Percobaan

1.Mengamati pengaturan daya dengan SCR, DIAC, TRIAC. 2.Mengetahui cara kerja SCR, DIAC, TRIAC. 4.2

Tinjauan Pustaka

a. Sejarah Scr, Triac dan Diac Scr, Triac dan Diac atau Thyristor berasal kata dari bahasa Yunani yang berarti ‘pintu'. Dinamakan demikian barangkali karena sifat dari komponen ini yang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan ditutup untuk melewatkan arus listrik. Ada beberapa komponen yang termasuk thyristor antara lain PUT (programmable uni-junction transistor), UJT (uni-junction transistor ), GTO (gate turn off switch), photo SCR dan sebagainya. Namun pada kesempatan ini, yang akan kemukakan adalah komponen-komponen thyristor yang dikenal dengan sebutan SCR (silicon controlled rectifier), TRIAC dan DIAC. Pembaca dapat menyimak lebih jelas bagaimana prinsip kerja serta aplikasinya.

Gambar kontruksi SCR(b) dan simbol TRIAC(a)

b.

Struktur Thysistor Ciri-ciri utama dari sebuah thyristor adalah komponen yang terbuat dari

bahan semiconductor silicon. Walaupun bahannya sama, tetapi struktur P-N junction yang dimilikinya lebih kompleks dibanding transistor bipolar atau MOS. Komponen thyristor lebih digunakan sebagai saklar (switch) ketimbang sebagai penguat arus atau tegangan seperti halnya transistor.

Gambar UJT Struktur dasar thyristor adalah struktur 4 layer PNPN seperti yang ditunjukkan pada gambar-1a. Jika dipilah, struktur ini dapat dilihat sebagai dua buah struktur junction PNP dan NPN yang tersambung di tengah seperti pada gambar-1b. Ini tidak lain adalah dua buah transistor PNP dan NPN yang tersambung pada masing-masing kolektor dan base.

Gambar Struktur thyristor Jika divisualisasikan sebagai transistor Q1 dan Q2, maka struktur thyristor ini dapat diperlihatkan seperti pada gambar-2 yang berikut ini.

Gambar visualisasi dengan transistor Terlihat di sini kolektor transistor Q1 tersambung pada base transistor Q2 dan sebaliknya kolektor transistor Q2 tersambung pada base transistor Q1. Rangkaian transistor yang demikian menunjukkan adanya loop penguatan arus di bagian tengah. Dimana diketahui bahwa Ic = β Ib, yaitu arus kolektor adalah penguatan dari arus base. Jika misalnya ada arus sebesar Ib yang mengalir pada base transistor Q2, maka akan ada arus Ic yang mengalir pada kolektor Q2. Arus kolektor ini merupakan arus base Ib pada transistor Q1, sehingga akan muncul penguatan pada arus kolektor transistor Q1. Arus kolektor transistor Q1 tidak lain adalah arus base bagi transistor Q2. Demikian seterusnya sehingga makin lama sambungan PN dari thyristor ini di bagian tengah akan mengecil dan hilang. Tertinggal hanyalah lapisan P dan N dibagian luar. Jika keadaan ini tercapai, maka struktur yang demikian tidak lain adalah struktur dioda PN (anoda-katoda) yang sudah dikenal. Pada saat yang demikian, disebut bahwa thyristor dalam keadaan ON dan dapat mengalirkan arus dari anoda menuju katoda seperti layaknya sebuah dioda.

Gambar Thyristor diberi tegangan

Bagaimana kalau pada thyristor ini kita beri beban lampu dc dan diberi suplai tegangan dari nol sampai tegangan tertentu seperti pada gambar 3. Apa yang terjadi pada lampu ketika tegangan dinaikan dari nol. Ya betul, tentu saja lampu akan tetap padam karena lapisan N-P yang ada ditengah akan mendapatkan reverse-bias (teori dioda). Pada saat ini disebut thyristor dalam keadaan OFF karena tidak ada arus yang bisa mengalir atau sangat kecil sekali. Arus tidak dapat mengalir sampai pada suatu tegangan reverse-bias tertentu yang menyebabkan sambungan NP ini jenuh dan hilang. Tegangan ini disebut tegangan breakdown dan pada saat itu arus mulai dapat mengalir melewati thyristor sebagaimana dioda umumnya. Pada thyristor tegangan ini disebut tegangan breakover Vbo. c.

SCR (Silicon Controlled Rectifier) SCR (Silicon Controlled Rectifier) adalah piranti 3 (tiga) terminal yang

digunakan untuk mengatur arus yang melalui suatu beban. Untuk mengatur arus yang cukup besar yang melalui Anoda-Katoda, hanya diperlukan arus yang kecil dari Gate. Selama arus Anoda-Katoda tetap mengalir, arus Gate dapat dihilangkan setelah satu kali melakukan penyulutan.

Gambar SCR dan Identifikasi Terminal

Bila SCR digunakan pada arus AC, maka hanya akan mengalir arus ke satu arah saja, seperti halnya pada dioda. Pada pengaturan daya AC dengan SCR dikenal istilah sudut tunda penyulutan (firing delay angle) yaitu periode yang hilang sebelum SCR tersulut. Rangkaian penyulut pada Gate dapat berupa R mapun RC. Dengan rangkaian RC akan dapat diatur firing delay angle dalam jangkah yang lebar.

SCR mempunyai elektroda kendali (Gerbang) terpisah dan seperti juga torostor lainnya, SCR mempunyai perilaku seperti tabung tiratron. Namun tidak tidak seperti triac, SCR hanya dapat terkonduksi dalam satu alat saja. Anodanya harus dapat dibuat positif dan katodanya dibuat negatif. SCR banyak digunakan dalam rangkaian penyearah terkendali, pengubah dan rangkaian kendali serta penyaklaran. SCR dapat digunakan tersendiri, digabung dengan SCR lainya atau digabung dengan diac, triac, transistor konvensional, transistor unijunction atau lampu-lampu neon. Daerah kerja SCR meliputi jangkah yang lebar, dari 1,7 A sampai 35 A dan 100 V sampai 700 V. SCR adalah komponen spasi 4 lapis (pnpn) rangkaiannya seperti pada gambar berikut :

Gambar SCR. (a) Susunannya. (b) Susunan ekivalen. (c) Rangkaian ekivalen. (d) Lambang rangkaian Elektroda-elektroda yang dimiliki SCR terdiri dari anoda, katoda dan elektroda gerbang atau kendali. SCR biasanya bekerja dengan anoda positif. Apabila anoda diberi tegangan muka negatif terhadap katoda maka, arus yang mengalir dengan tajam akibat jebol bandangan. Bandangan ini merupakan kondisi on SCR. Apabila tegangan gerbang = 0, maka SCR akan menutup arus dari dua arah dan berada pada keadaan off. Seperti pada tabung tiratron, sekali keadaan konduksi tercapai maka elektroda gerbangnya tidak dapat mengendalikan arus anoda sampai tegangan

anoda katodanya diputuskan. Karena SCR bukan komponen dua arah maka secara otomatis akan off dan kendali gerbangnya aktif kembali jika tegangan AC yang diberikan ke anoda berada pada siklus sebaliknya. Keluaran sebuah SCR dapat diubah ubah secara halus dengan mengubah fasa picu gerbang. Makin awal sinyal pemicu tiba pada setengah siklus positf tegangan anoda maka maka makin lama siklus anoda yang mengalir, maka makin besar pula harga dari arus tersebut. Dengan menggunakan sebuah SCR, suatu arus anoda yang besar dapat disaklarkan dengan menggunakan arus gerbang yang kecil.Untuk mengerti tentang cara kerja dari SCR kita bisa terangkan ini dengan sebuah rangkaian elektronik persegi sebagai berikut:

Gambar Cara kerja dari SCR dengan sebuah rangkaian elektronik persegi Saat kita menghubungkan SCR ke sumber tegangan, plus (+) dan minus (-) ke K dan jangan menyuplai tegangan ke gate(G) ,kedua transisitor dalam keadaaan cutoff. Menyuplai pulsa (bahkan untuk waktu yang sangat pendek) ke gate menyebabkan transistor Q2 terhubung. Penghubungan ini menciptakan aliran arus yang pokok untuk transisitor Q1. Arus ini terhubung dan menyebabkan aliran yang rata ke base Q2. Aliran ini menjaga transistor Q2 dalam keadaan terhubung, yang mana menjaga transistor Q1 dalam keadaan terhubung walaupun pulsa dalam gate dalam keadaan berhenti.

Karakteristik SCR terlihat pada gambar berikut:

Gambar Karakteristik SCR Dalam tegangan belakang SCR seperti diode. Ini tidak akan terhubung sampai alat ini breaks-over. Komponen SCR dirancang untuk break-over tegangan yang tinggi) dalam hal ini untuk menghindari situasi ini). Vx lebih besar dari 400 V. Sebuah SCR dapat mempunyai tegangan dadal-jenuh (breakover) yang berkisar dari 50V sampai lebih dari 2500V tergantung pada nomor tipenya. SCR biasanya dirancang untuk operasi penutupan picu dan pembukaan arus rendah. Cara kerjanya adalah SCR tersebut akan terbuka terus sampai gerbangnya menerima masukan picu. Setelah itu SCR akan menutup dan bertahan dalam keadaan ini walaupun sinyal picu telah berlalu. Satu-satunya cara untuk membuka kembali SCR itu adalah cara pemutusan arus rendah. SCR biasanya dipandang sebagai suatu piranti yang menghalangi tegangan kecuali jika disambung dengan suatu picu. Karena itu, dalam lembar data yang bersangkutan , tegangan dadal-jenuh sering kali disebut tegangan penghalang

maju.

Misalnya

saja

SCR

2N4444

mempunyai

tegangan

penghalang-maju sebesar 600V. Ini berarti bahwa selama tegangan catu lebih kecil dari 600V, SCR tidak akan beralih keadaan. Penutupan saklar ini hanya dapat dilakukan dengan picu gerbang. Karena gerbang SCR dihubungkan dengan basis transistor internal, maka diperlukan setidaknya 0,7 V untuk memicu

sebuah SCR. Lembar data menyebutnya dengan arus pemicu gerbang (Gate Trigger Current) I GT . Sebagai contoh, lembar data 2N4441 memberikan tegangan dan arus pemicu:

VGT = 0,75 V I GT 10mA

Ini berarti bahwa sumber yang menggerakkan gerbang 2N4441 harus mencatu 10mA pada tegangan 0,75 V untuk mengunci SCR. SCR merupakan piranti industri yang dapat menangani arus-arus besar berukuran dari 1A sampai lebih dari 2500A tergantung dari tipenya. Karena sifatnya sebagai piranti arus tinggi, SCR mempunyai arus picu dan arus penahan yang relatif besar. Misalnya saja piranti 2N4444 dapat menghantar arus sebesar 8A secara terus menerus. Arus picunya adalah 10mA, dan begitu pula arus penahannya. Ini berarti bahwa untuk mengendalikan arus anode sebesar 8A diperlukan masukan arus minimum pada gerbang SCR sebesar 10mA. Sebagai contoh yang lain, piranti C701 merupakan SCR yang dapat menghantar arus sampai sebesar 1250A dengan arus picu 150mA dan arus penahannya sebesar 500mA. Dengan adanya kapasitans dalam SCR maka piranti ini dapat dipicu oleh tegangan catu yang berubah secara cepat. Jadi dengan kata lain, jika laju kenaikan dari tegangan catu cukup tinggi, maka arus pengisian kapasitif dapat memulai proses regenerasi. Untuk menghindari sinyal pemicuan yang salah pada SCR, laju perubahan tegangan pada anode tidak boleh melenihi laju kritis kenaikan tegangan yang tercantum pada lembar data. Sebagai contoh misalnya kita tinjau piranti 2N4444 yang mempunyai laju kritis kenaikan tegangan sebesar 50V/µs. Untuk menghindari terjadinya proses dadal-jenuh yang tidak diinginkan, tegangan anode tidak boleh naik lebih cepat dari 50V/µs. Contoh yang lainnya adalah piranti C701 yang mempunyai laju kritis kenaikan tegangan sebesar 200V/µs.

Gejala transien-penyaklaran yang terjadi pada penyalur catu tegangan adalah penyebab utama dari pelanggaran laju kritis kenaikan-tegangan. Salah satu cara untuk mengurangi pengaruh transien tersebut adalah menggunakan pembatas atau penekan RC seperti terlihat pada Gambar 4.4.(a). Bila gejala transien berkecepatan tinggi terjadi pada tegangan catu, maka laju kenaikannya pada anode akan dikurangi oleh rangkaian RC tersebut. Laju kenaikan dalam tegangan anode tidak hanya bergantung pada harga R dan C, tetapi juga bergantung pada besarnya hambatan beban. Piranti SCR yang lebih besar masih dikenakan batas lain berupa laju kritis kenaikan arus. Misalnya piranti C701 diketahui mempunyai laju kritis kenaikan arus sebesar 150A/µs. Jika arus anode bertambah lebih cepat dari laju ini, SCR yang bersangkutan dapat menjadi rusak akibat bintik-bintik panas (hot spots) yang terjadi didalamnya. Penggunaan sebuah inductor secara seri seperti ditunjukkan pada Gambar 4.4.(b) akan mengurangi laju kenaikan arus, dan membantu pembatas RC dalam menekan laju kenaikan tegangan.

Gambar (a) Penekan RC (RC snubber). (b) Penekanan laju kenaikan arus dengan induktor Suatu SCR memiliki tegangan gerbang VG . Saat tegangan ini lenih dari VGT , SCR akan hidup dan tegangan keluaran akan jatuh dari +VCC ke suatu nilai yang rendah. Kadang-kadang, hambatan gerbang digunakan disini.

Hambatan ini membatasi arus gerbang ke suatu nilai yang aman. Tegangan masukan yang dibutuhkan untuk memicu sebuah SCR harus lebih dari: V IN = VGT + I GT RGT

Dalam persamaan ini, VGT

dan I GT

adalah tegangan dan arus

pemicu gerbang untuk piranti. Keuntungan utama dari SCR adalah penekanan tombol yang sangat pendek berdasarkan penekanan tombol yang regeneratif. Ini mengurangi penurunan tegangan di dan mengijinkan produksi komponen SCR, yang bisa menahan arus yang sangat besar (100 ampere). Keburukan dari SCR adalah pematian. Pematian dari SCR hanya ada satu cara yaitu mengurangi arus yang mengalir melalui ini disamping arus yang utama. Sebuah transistor bisa juga menekan tombol arus dalam cara yang sama. Keuntungan dari transistor adalah pematian ini dilakukan dengan sederhana yaitu menghentikan arus di base. Kerugiannya adalah waktu penekanan tombol lebih lama dan selama penekanan tombol dalam keadaaan tegangan yang tinggi dibangun dalam ini,dengan demikian ini tidak bisa digunakan untuk penekanan tombol untuk arus yang besar. Jenis SCR Adapun jenis-jenis dari SCR antara lain sebagai berikut: 1.

LASCR (light activated SCR) adalah jenis SCR yang apabila terkena sinar matahari (cahaya yang cukup kuat ) akan menyebabkan elektron-elektron valensi dalam SCR tersebut akan dilepaskan dari orbit-orbitnya dan akan menjadi elektron-elektron bebas. Ketika elektron-elektron ini mengalir keluar dari kolektor akan memasuki basis transistor, maka proses regenerasi akan berlangsung sampai LASCR menjadi tertutup.

2.

SCS (silicon controlled switch)adalah jenis SCR yang identik dengan saklar penahan SCS menyediakan saluran kepada kedua basisnya satu picu prategangan maju yang diberikan kepada salah satu basis tersebut akan

menutupi SCS, begitu pula sebaliknya bila diberi prategangan balik maka akan membuka piranti saklar. 3.

GCS (gate-controlled switch) adalah saklar yang dirancang untuk dibuka dengan cara mudah yaitu dengan picu prategangan balik. Untuk GCS penutupan dilakukan dengan picu positif dan pembukaan dilakukan dengan picu negatif ( atau dengan pemutusan arus rendah )

Karakteristik SCR (Silicon Controlled Rectifier) 1.

Sebuah SCR terdiri dari tiga terminal yaitu anoda, katoda, dan gate. SCR berbeda dengan dioda rectifier biasanya. SCR dibuat dari empat buah lapis dioda. SCR banyak digunakan pada suatu sirkuit elekronika karena lebih efisien dibandingkan komponen lainnya terutama pada pemakaian saklar elektronik.

2.

SCR biasanya digunakan untuk mengontrol khususnya pada tegangan tinggi karena SCR dapat dilewatkan tegangan dari 0 sampai 220 Volt tergantung pada spesifik dan tipe dari SCR tersebut. SCR tidak akan menghantar atau on, meskipun diberikan tegangan maju sampai pada tegangan breakovernya SCR tersebut dicapai (VBRF). SCR akan menghantar jika pada terminal gate diberi pemicuan yang berupa arus dengan tegangan positip dan SCR akan tetap on bila arus yang mengalir pada SCR lebih besar dari arus yang penahan (IH).

3.

Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) SCR adalah dengan mengurangi arus Triger (IT) dibawah arus penahan (IH). SCR adalah thyristor yang uni directional,karena ketika terkonduksi hanya bisa melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda. Artinya, SCR aktif ketika gate-nya diberi polaritas positif dan antara anoda dan katodanya dibias maju. Dan ketika sumber yang masuk pada SCR adalah sumber AC, proses penyearahan akan berhenti saat siklus negatif terjadi.

DIAC Diac merupakan komponen yang paling sederhana dari keluarga thyristor, semi konduktor yang terdiri dari tiga lapisan seperti pada transistor pnp. DIAC dibuat dengan struktur PNP mirip seperti transistor. Lapisan N pada

transistor dibuat

sangat tipis

sehingga elektron dengan

mudah dapat

menyeberang menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buat cukup tebal sehingga elektron cukup sukar untuk menembusnya. Struktur DIAC yang demikian dapat juga dipandang sebagai dua buah dioda PN dan NP, sehingga dalam beberapa literatur DIAC digolongkan sebagai dioda.

Gambar Struktur dan simbol DIAC

Sukar dilewati oleh arus dua arah, DIAC memang dimaksudkan untuk tujuan ini. Hanya dengan tegangan breakdown tertentu barulah DIAC dapat menghantarkan arus. Arus yang dihantarkan tentu saja bisa bolak-balik dari anoda menuju katoda dan sebaliknya. Kurva karakteristik DIAC sama seperti TRIAC, tetapi yang hanya perlu diketahui adalah berapa tegangan breakdownnya. DIAC umumnya dipakai sebagai pemicu TRIAC agar ON pada tegangan input tertentu yang relatif tinggi. Hubungan hanya dilakukan dengan tiga lapisan luarnya saja, sehingga dengan demikian diac hanya mempunyai dua macam terminal, komponen ini dapat bekerja pada tegangan AC maupun DC, dan dapat konduksi dari dua arah, seperti thyristor lainnya diac mempunyai sifat seperti tabung tiratron. Diac banyak di gunakan dalam rangkaian rangkaian pengendali, penyaklaran, dan pemicu. Diac digunakan tersndiri atau digabungkan dengan triac, transistor atau SCR. Rangkaian ekuivalen dari diac adalah dua buah diode empat lapis yang dipasang secara paralel seperti terlihat pada Gambar 4.5(a). Dilihat secara ideal ini sama dengan sistem saklar penahan dalam Gambar 4.5(b). Diac tidak akan

menghantar sampai tegangan yang melaluinya melebihi tegangan breakover dalam salah satu arahnya. Lambang dari Diac terlihat pada Gambar 4.5(d).

Gambar Diac (a) Rangkaian ekuivalen. (b) Sistem saklar-penahan ekuivalen. (c) Saklar penahan kiri tertutup. (d) Lambang rangkaian.

Gambar Karakteristik diac Sebagai contoh apabila tegangan v mempunyai polaritas, maka dioda yang berada di sebelah kiri akan menghantar bila harga v mulai melampaui tegangan breakover Diac. Dalam hal ini saklar penahan kiri tertutup. saat v memiliki polaritas yang berlawanan, maka saklar-penahan kanan yang akan menutup bila v mulai melampaui tegangan breakover. Saat penghantaran arus pada Diac sudah mulai berlangsung, satusatunya cara untuk membukanya kembali adalah dengan cara pemutusan arus

rendah. Ini berarti mengurangi arus sampai di bawah batas arus-penahan dari piranti yang bersangkutan. Pada komponen diac, konsentrasi pengotorannya tidak seperti pada pengotoran transistor tetapi mempunyai jumlah yang sama pada kedua pertemuannya sehingga memungkinkan terjadinya operasi yang simetris. Jadi tidak ada yang dapat disebut anoda atau katoda secara eklusif. Karena lapisan p dan n dalam komponen tersebut disusun secara seri maka diac tidak akan konduksi dalam arah maju tetapi selalu mempunyai perilaku seperti diioda bandangan yang diberi pra tegangan terbalik. Hal ini terjadi tanpa memandang arah tegangan yang diberikan. Pada saat suatu tegangan diberikan ke komponen, suatu arus bocor yang sangat kecil akan mengalir. Keadaan ini disebut keadaan “off”dari diac. Pada titik ini terjadi jebolan bandangan dan tiba-tiba akan mengalir arus yang besar. Ini merupakan keadaan “on” diac. Sekali diac dijadikan on dengan menggunakan tegangan postif atau negatif, komponen ini akan terus menghantarkan arus sampai tegangannya dihilangkan atau dikurangi menjadi nol. Di sini, arus bocor yang kecil (IBO+ untuk tegangan positif atau IB0- untuk tegangan negatif). Mengalir sampai tegangan yang diberikan mencpai tegangan breakover. Pada saat tegangan breakover dicapai, arus akan meningkat dengan tajam dari I+ atau I- . Efek resistansi negatif akan muncul seperti terlihat pada kurva lengkung ke arah belakang. Akibatnya arus menaik jika teganganya sedikit diturunkan. Penggunaannya yang utama adalah untuk memberi denyut picu ke triac. Tetapi tentu saja denyut pemicu dan sifat konduksi dua arahnya dapat digunakan pada berbagai tujuan selain pengoperasian triac. Salah satu penggunaan diac yang paling sederhana adalah sebagai penyaklar otomatis. Sebuah diac akan memberikan resistansi yang sangat tinggi baik dalam AC maupun DC sampai tegangan yang diberikan mencapai nilai VBO kritis. Apabila nilai ini sudah tercapai atau dilampaui maka diac akan konduksi. Dengan demikian komponen dua terminal yang sederhana ini dapat disakelarkan

dengan tegangan kendali yang menaik dan tetap terkonduksi sampai tegangan tersebut diturunkan ke nol.

d.

TRIAC Boleh dikatakan SCR adalah thyristor yang uni-directional, karena ketika ON

hanya bisa melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda. Struktur TRIAC sebenarnya adalah sama dengan dua buah SCR yang arahnya bolak-balik dan kedua gate-nya disatukan. Simbol TRIAC ditunjukkan pada gambar di bawah ini TRIAC biasa juga disebut thyristor bi-directional.

Gambar Simbol TRIAC

TRIAC bekerja mirip seperti SCR yang paralel bolak-balik, sehingga dapat melewatkan arus dua arah.

SCR, TRIAC juga merupakan piranti tiga

terminal yang digunakan untuk pengaturan daya. Berbeda dengan SCR, TRIAC dapat mengalirkan arus dalam dua arah. Rangkaian penyulut untuk TRIAC dapat pula berupa R maupun RC. Untuk mendapatkan pengaturan yang simetris, maka digunakan DIAC.

Gambar triac dan Diac

Triac adalah komponen 3 elektroda dari keluarga thyristor yang dapat menyakelarkan AC atau DC. Tidak seperti diac, triac mempunyai elektroda kendali (gerbang) yang terpisah yang akan memberikan level tegangan yang yang memulai triac untuk konduksi. Seperti Thyristor lainnya, triac mempunyai perilaku seperti tabung tiratron Penggunaan Triac tidak seluas SCR karena arus yang dapat ditangani jauh lebih kecil. Disamping itum SCR tersedia secara luas dalam jumlah yang jauh lebih besar daripada Triac. Karena susunan internalnya, Triac memiliki tegangan dan arus pemicu gerbang yang lebih tinggi dibandingkan dengan SCR. Triac banyak di gunakan dalam rangkaian rangkaian pengendali, penyaklaran, dan pemicu. Triac digunakan tersndiri atau digabungkan dengan diac, transistor atau SCR. Daerah kerja triac meliputi jangkah yang lebar, biasanya berada pada 100V sampai 600V dan 0,5 A sampai 40 A.

Gambar Triac. (a) Rangkaian ekuivalen. (b) Sistem saklar-penahan ekuivalen. (c) Lambang rangkaian. Karena lapisan p dan n dalam triac di susun secara seri, maka komponen ini, seperti halnya dengan diac, tidak dapat melewatkan arus dari terminal 1 ke terminal 2 dalam arah maju tetapi berperilaku sebagai dioda yang diberi prategangan terbalik. Pada saat tegangan di berikan pada komponen ini,

misalnya dari

sumber tegangan pada jala jala, arus bocor yang mengalir sangat kecil. Ini di

katakan sebagai kondisi off triac. Apabila tegangan ini dinaikkan, maka akan di capai nilai kritis (+VBO jika arahnya positif atau -VBO triac arahnya negatif). Pada hal ini akan terjadi jebol bandangan dan arus besar akan mengalir yang di tentukan oleh amplitudo arus negatif atau positif yang diberikan ke elektroda gerbang. Makin tinggi elektroda ini, maka makin besar pula tegangan breakovernya Untuk kerja triac pada keadaan positif atau negatif, seperti halnya pada tabung trinatron, sekali kondisi DC terbentuk pada triac, elektroda gerbangnya tidak lagi memegang kendali lagi sampai tegangan dari terminal 1 ke terminal 2 diputuskan atau dikurangi sampai dengan nol. Tidak seperti halnya diac, triac mempunyai terminal tertentu sehingga tidak dapat dipertukarkan. Beberapa triac akan bekerja lebih dari biasanya jika di berikan penyerap panas. Contohnya adalah triac yang diberikan untuk mengendalikan motor. Misalnya pada kendali tertentu, motor terbesar yang di kendalikannya adalah ¼ tenaga kuda. Apabila triac tersebut dilengkapi dengan penyerap panas, maka motor dengan daya ½ daya kuda dapat di kendalikannya dengan aman. Gambar dibawah menunjukkan rangkaian RC yang memvariasikan sudut fase tegangan gerbang Triac. Rangkaian dapat mengatur arus melalui sebuah beban yang besar. Gambar dibawah menunjukkan tegangan catu dan tegangan gerbang yang tertinggal. Saat tegangan kapasitor cukup besar untuk mencatu arus pemicu, Triac akan menghantar. Sekali menghantar, Triac akan terus menghantar sampai tegangan catu kembali ke 0. Meskipun Triac dapat menangani arus tinggi, Triac tidaklah sekelas dengan SCR, yang memiliki rating arus jauh lebih tinggi. Meski demikian, ketika konduksi pada kedua sisi putaran menjadi penting, Triac merupakan piranti yang berguna khususnya dalam aplikasi industri.

Gambar Pengendali Fase Triac

Karakteristik Triac TRIAC tersusun dari lima buah lapis semikonduktor yang banyak digunakan pada pensaklaran elektronik. TRIAC biasa juga disebut thyristor bi directional. TRIAC merupakan dua buah SCR yang dihubungkan secara paralel berkebalikan dengan terminal gate bersama. Berbeda dengan SCR yang hanya melewatkan tegangan dengan polaritas positif saja, tetapi TRIAC dapat dipicu dengan tegangan polaritas positif dan negatif, serta dapat dihidupkan dengan menggunakan tegangan bolak-balik pada Gate. TRIAC banyak

digunakan

pada rangkaian

pengedali

dan

pensaklaran. TRIAC hanya akan aktif ketika polaritas pada Anoda lebih positif dibandingkan Katodanya dan gate-nya diberi polaritas positif, begitu juga sebaliknya. Setelah terkonduksi, sebuah TRIAC akan tetap bekerja selama arus

yang mengalir pada TRIAC (IT) lebih besar dari arus penahan (IH) walaupun arus gate dihilangkan. Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) TRIAC adalah dengan mengurangi arus IT di bawah arus IH. Perbedaan antara SCR dan TRIAC dapat dilihat juga pada Rangkaiannya yaitu pada rangkaian TRIAC tidak terdapat dioda hal ini disebabkan karena TRIAC dapat bekerja atau dipicu dengan tegangan positif dan negatif. Setelah rangkaian selesai di rangkai, kemudian sumber tegangan di berikan pada rangkaian tersebut dimana kondisi TRIAC pada saat itu belum aktif, hal ini disebabkan TRIAC belum terpicu. Apabila sumber tegangan sudah diberikan, maka untuk mengaktifkan TRIAC dilakukan pemicuan dengan mengatur Resistor Variabel (VR) sampai lampu menyala atau arus yang mengalir pada TRIAC (IT) lebih besar dari arus penahan (IH). Untuk pemicuan TRIAC dengan tegangan positif, polaritas anoda harus lebih positif dibandingkan katodanya sedangkan untuk pemicuan dengan tegangan negative maka polaritas katodanya harus lebih positif dibandingkan anodanya. Apabila TRIAC sudah aktif maka kita dapat mengetahui besarnya arus Gate (IG), arus penahan (IH) dengan melihat pada Ampermeter dan juga dapat mengetahui besarnya tegangan Gate (VGT), tegangan Anoda Katoda (VAK) pada Voltmeter Selain mengetahui besarnya arus dan tegangan melalui Ampermeter dan Voltmeter, untuk mengetahui karakteristik dari arus yang mengalir pada TRIAC dengan osiloskop. 4.3

Daftar Komponen dan Alat 1.

Modul Dasar Elektronika

6.

Disket / flashdisk

2.

Osoloskop

7.

Milimeterblok

3.

Multimeter

8.

4.

Steker T

9.

5.

Data Sheet SCR, TRIAC, DIAC

Penggaris /

mistar

4.4

Pulpen / pensil

Cara Kerja PERHATIAN : 1.

Percobaan A dan B menggunakan tegangan tinggi langsung

dari jala-jala. Praktikan harus benar-benar memperhatikan keselamatan dirinya dan rekan kerjanya. 2.

gunakan probe 1:10 untuk melakukan pengamatan dengan

osiloskop. Hubungkan osiloskop dengan jala-jala tanpa menggunakan ground dengan cara meggunakan steker T. dengan demikian bagian logam dari osiloskop tidak boleh disentuh selama daya untuk modul ihidupkan karena terdapat tegangan tinggi. Pengaturan osiloskop dilakukan sebelum melakukan pengamatan. 3.

Sebelum melakukan pengamatan, konsultasikan dulu hal-hal

yang belum jelas kepada asisten. A. 1.

Silicon Controlled Rectifier (SCR) Buatlah rangkaian seperti pada

gambar 4.3 saklar daya dalam keadaan OFF (lampu indikator mati). Hubungkan rangkaian ke jala-jala listrik.

Gambar 4.17 Percobaan dengan SCR

2.

Atur

osiloskop pada 10 Volt/Div, 5 mS/Div, kopling DC dan

Trigger pada posisi Internal. Gunakan hanya salah satu kanal saja. Amati bentuk gelombang pada beban. Kemudian amati pula AnodaKatoda SCR. Perhatikan : Gunakan Probe 1:10. Selama memindahmindahkan probe dari suatu titik pengamatan ke titik pengamatan yang lain, matikan saklar daya pada modul. 3.

Atur lagi osiloskop pada 0.5 Volt/Div (pengaturan lainnya tetap).

Amati bentuk gelombang pada kapasitor dan Gate-Katode SCR. 4.

pengamatan langkah 2 dan 3 dilakukan untuk dua macam firing

delay angle yang berbeda dengan mengubah potensio 500K. Ukur besarnya hambatan potensio untuk tiap pengamatan. 5.

Buatlah rangkaian seperti gambar 4.4 Lakukan pengamatan

seperti sebelumnya

Gambar 4.18 Percobaan SCR Gelombang Full Wave

B.

TRIAC dan DIAC

Gambar 4.19 Percobaan dengan TRIAC 1.

Buatlah

rangkaian

seperti

pada

gambar

4.5

lakukan

pengamatan bentuk gelombang pada beban (10 V/Div), A1 – A2 (10 V/Div), kapasitor (2 V/Div) dan pada G – A 1 (0.05 V/Div). Pengamatan dilakukan untuk dua sudut yang berbeda. Apakah simetris sudut sulut belahan positif dan belahan negative ? 2.

Ulangi percoban diatas dengan menggantikan resistor 1K

dengan DIAC (gambar 4.6). Bagaimanakah perbedaan dengan sebelumnya ?

Gambar 4.20 Percobaan dengan TRIAC DIAC

4.5 Lembar Kerja dan Data Hasil Percobaan

Tabel 4.1 SCR

LAMPU

Anoda Katoda

Anoda - Gate

Katoda - Gate

Gate Resistor

Anoda Beban

Katoda - Beban

Gate Beban

Mati

0

220

220

219

220

220

0

Redup

0

42

60

42

220

222

3

Terang

0

209

9

8

220

222

10

Tabel 4.2 TRIAC

LAMPU

Anoda Katoda

Anoda - Gate

Katoda - Gate

Gate Resistor

Anoda Beban

Katoda - Beban

Gate Beban

Mati

220

0

220

0

220

0

220

Redup

98

0

52

0

220

3

220

Terang

1

0

0

0

220

219

220

Katoda - Gate

Gate Resistor

Anoda Beban

Katoda - Beban

Gate Beban

Tabel 4.3 TRIAC dan DIAC

LAMPU

Anoda - Anoda Katoda - Gate

Mati

234

1

231

2

230

3

228

Redup

325

1

325

18

228

158

212

Terang

6

0

6

4

227

228

227

4.6 Analisa Pembahasan Hasil Percobaan Pada percobaan ini terdapat lima jenis besar tegangan yang akan diukur, yaitu tegangan dari Anoda ke katoda, Anoda ke Gate, Katoda ke Gate, jika dipasang Resisitor dan Beban. Masing - masing pecobaan diuji dan diukur pada saat lampu mati, redup, dan terang. Pengujian tersebut akan dilakukan untuk semua percobaan yaitu untuk percobaan SCR, SCR dengan Diode, TRIAC, serta TRIAC dan DIAC.

4.6.1

Percobaan SCR Pada percobaan SCR, besar tegangan dari Anoda Ke Katoda serta anoda ke gate paling besar nilainya pada saat lampu mati (pada table 4.6.1). Hal ini disebabkan karena lapisan N-P yang ada ditengah mendapatkan reverse-bias. Di mana pada saat lampu mati, tidak ada arus yang mengalir dan tegangan yang dihasilkan besar. Dapat digambarkan sebagai berikut :

Pada saat lampu dalam keadaan mati, maka tidak ada arus yang bisa mengalir atau sangat kecil sekali. Arus tidak dapat mengalir sampai pada suatu tegangan reverse-bias tertentu yang menyebabkan sambungan NP ini jenuh dan hilang. Tegangan ini disebut tegangan breakdown. Hasil perhitungan masingmasing tegangannya adalah sebagai berikut: :

Anoda/Katoda 

Pada saat lampu mati Tegangan Anoda/Katoda = 220 Volt Hasil pengukuran = 0 Volt Sehingga dapat dicari persentase kesalahan relatifnya sebagai berikut : % kesalahan relatif =

=

Vpengukura n −Vteori Vteori

0 −220 220

x 100 %

x 100 %

=1%

 Pada saat lampu redup Tegangan Anoda/Katoda = 220 Volt Hasil pengukuran = 0 Volt Sehingga dapat dicari persentase kesalahan relatifnya sebagai berikut : % kesalahan relatif =

=


220 −220 220

=1%

x 100 %

x 100 %

 Pada saat Lampu terang Tegangan Anoda/Katoda = 220 Volt Hasil pengukuran = 0 Volt Sehingga dapat dicari persentase kesalahan relatifnya sebagai berikut :

% kesalahan relatif =

=


0 −220 220

x 100 %

x 100 %

= 1%

Anoda / Gate Untuk percobaan Anoda Gate, dapat rangkaiannya dapat dilihat pada gambar berikut : Vin = Vr + VGT Vin = IGT(R) + VGT

Gambar 4.21 Rangkaian Anoda / Gate pada SCR Ket : V in : Tegangan Sumber VGT : 0,75 Volt IGT : 15 mA •

Pada saat lampu mati Tegangan Anoda/ Gate = V in - VGT = 220 Volt – 0.75 Volt = 219.25 Volt Hasil pengukuran = 220 Volt Sehingga dapat dicari persentase kesalahan relatifnya sebagai berikut :


=


220 −219 ,25 219 ,25

x 100 %

x 100 %

= 0.34 %

•

Pada saat lampu redup Tegangan Anoda/ Gate = V in - VGT = 220 Volt - 0,75 Volt = 219,25 Volt Hasil pengukuran = 42 Volt Sehingga dapat dicari persentase kesalahan relatifnya sebagai berikut :



x 100 %

=

42 −219 ,25 219 ,25

x 100 %

= 80,84 %

•

Pada saat Lampu terang Tegangan Anoda/ Gate = V in - VGT = 220 Volt - 0,75 Volt = 219,25 Volt Hasil pengukuran = 209 Volt Sehingga dapat dicari persentase kesalahan relatifnya sebagai berikut :


=


209 −219 ,25 219 ,25

x 100 %

x 100 %

= 4,67 %

Katoda /Gate Untuk tegangan Katoda / Gate tegangannya hampir mendekati 0. Hal tersebut disebabkan pada saat itu SCR dikatakan dalamm keadaan OFF, di mana sebelumnya SCR telah ON dengan besar tegangan di Anoda / Katoda dan Anoda / Gate. Jadi tidak dapat dihitung persentase kesalahannya, karena akan menghasilkan persentase kesalahan yang besar padahal SCR dalam keadaan OFF bukan karena kurang presisi alat atau sebab lain seperti kurang telitinya pembacaan besar tegangan yang dilakukan oleh para praktikan.

Resistor Perhitungan untuk Resistor digunakan cara yang sama seperti perhitungan Tegangan di Anoda / Gate sebagai berikut :

Vin = Vr + VGT Vin = IGT(R) + VGT

Ket : V in : Tegangan Sumber VGT : 0,75 Volt IGT : 15 mA •

Pada saat lampu mati Nilai Resistor =

Vin −Vgt Igt

=

220 −0,75 15

x 103

= 14,6 X 103

Hasil pengukuran = 0.1 Sehingga dapat dicari persentase kesalahan relatifnya sebagai berikut :


=


0,1 −14 ,6 14 ,6

x 100 %

x 100 %

= 99.31%

•

Pada saat lampu redup Nilai Resistor =

Vin −Vgt Igt

=

220 −0,75 15

x 103

= 14,6 X 103

Hasil pengukuran = 3,7 Sehingga dapat dicari persentase kesalahan relatifnya sebagai berikut :



=

3,7 −14 ,6 x 100 % 14 ,6

= 74,65%

•

Pada saat Lampu terang

x 100 %

Nilai Resistor =

Vin −Vgt Igt

=

220 −0,75 x 103 15

= 14,6 X 103

Hasil pengukuran = 4,1 Sehingga dapat dicari persentase kesalahan relatifnya sebagai berikut :



=

x 100 %

4,1 −14 ,6 x 100 % 14 ,6

= 71.91 %

Tabel 4.4 Persentase kesalahan Relatif (%) SCR

Persentase

Anoda /

Anoda /

Katoda

Gate

Mati

1%

0.34 %

99.31 %

Redup

1%

80.84 %

74.65 %

Terang

1%

4.67%

71.91 %

kesalahan Relatif ( %)

Gate / Katoda

Dari tabel persentase kesalahan di atas terlihat bahwa persentase kesalahannya cukup besar terutama pada pengukuran di resistor, hal ini disebabkan karena resistor menyebabkan tegangan dari anoda ke katoda mendekati 0 dan apabila dihitung persentase kesalahannya, hasilnya sangat besar. Selain itu dapat pula disebabkan oleh kesalahan praktikan dalam mengukur ataupun membaca skala hasil pengukuran. 4.6.2 Percobaan TRIAC Dengan cara yang sama persentase kesalahan relatif (%) pada masing-masing pengukuran tegangan untuk percobaan ini dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 4.5 Persentase kesalahan Relatif (%) DIAC

Persentase kesalahan Relatif

Anoda / Katoda

Anoda / Gate

Gate / Katoda

Mati

0.34 %

1%

98.63 %

Redup

55.3 %

1%

96.57 %

Terang

99.5 %

1%

98.63 %

( %)

Dari tabel persentase kesalahan di atas terlihat bahwa persentase kesalahannya cukup besar terutama pada pengukuran di resistor, hal ini disebabkan karena resistor menyebabkan tegangan dari anoda ke katoda mendekati 0 dan apabila dihitung persentase kesalahannya, hasilnya sangat besar. Selain itu dapat pula disebabkan oleh kesalahan praktikan dalam mengukur ataupun membaca skala hasil pengukuran. 4.6.3

Percobaan TRIAC dan DIAC

Dengan cara yang sama persentase kesalahan relatif (%) pada masing-masing pengukuran tegangan untuk percobaan ini dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 4.6 Persentase kesalahan Relatif (%) TRIAC DAN DIAC

Persentase kesalahan Relatif

Anoda / Katoda

Anoda / Gate

Gate / Katoda

( %) Mati

6.72 %

99.54 %

99.31 %

Redup

48.23 %

99.54 %

99.31 %

Terang

97.26 %

1%

97.94 %

Dari tabel persentase kesalahan di atas terlihat bahwa persentase kesalahannya cukup besar terutama pada pengukuran di resistor, hal ini disebabkan karena resistor menyebabkan tegangan dari anoda ke katoda mendekati 0 dan apabila dihitung persentase kesalahannya, hasilnya sangat besar. Selain itu dapat pula disebabkan oleh kesalahan praktikan dalam mengukur ataupun membaca skala hasil pengukuran.

4.7 Pertanyaan dan Tugas Tugas 1.

Jelaskan apa yang dimaksud dengan SCR, TRIAC, dan DIAC!

2.

Jelaskan perbedaan - perbedaan SCR, TRIAC, dan DIAC!

3.

Berikan penjelasan tentang fungsi dan karakteristik dari SCR,

TRIAC, dan DIAC! 4.

Terangkan cara kerja osilator relaksasi dengan SCR.

5.

Apakah keuntungan-keuntungan penggunaan SCR dan TRIAC

pada pengaturan daya ? 6.

Buatlah contoh aplikasi – aplikasi yang menggunakan SCR,

TRIAC, dan DIAC! 7.

Menurut data dan analisa yang anda buat, apakah yang akan

terjadi jika hambatan pada masing – masing rangkaian diatas dikurangi, jelaskan dengan analisa matematis!

8.

Mengapa pada rangkaian R diganti dengan diac nyala lampu

pada saat potensio diputar bisa lebih terang dan lebih redup, jelaskan dengan analisa matematis! 9.

Bagaimanakah hubungan antara konstanta waktu jaringan RC

pada Gate dan besarnya sudut tunda penyalaan ? 10.

Berikan kesimpulan anda pada masing – masing percobaan

diatas!

Jawaban Pertanyaan

1. - SCR (Silicon Controlled Rectifier) adalah komponen dengan tiga pemicu yaitu: Anoda(A), Katoda(K) dan Gate(G). SCR atau Tyristor masih termasuk keluarga semikonduktor dengan karateristik yang serupa dengan tabung thiratron. Bagian-bagiannya diterangkan sebagai berikut :

SCR dirancang untuk menyebababkan aliran yang rata dari anoda ke katoda. SCR dibangun dari empat lapisan P dan N yang saling berhubungan sebagai berikut:

- Triac adalah tyristor dengan tiga pemicu ,yang mengatur arus ke dua arah.Ini sejenis dengan dua komponen SCR dihubungkan secara pararel dan dalam hubungan dengan inverter. setara dengan dua SCR yang dihubungkan parallel. Dan dijelaskan sebagai berikut:

Triac dibangun dari 5 lapisan NPNPN - Diac adalah trysitor yang hanya punya dua kaki. DIAC bukanlah termasuk keluarga thyristor, namun prisip kerjanya membuat ia digolongkan sebagai thyristor. DIAC dibuat dengan struktur PNP mirip seperti transistor. Lapisan N pada transistor dibuat sangat tipis sehingga elektron dengan mudah dapat menyeberang menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buat cukup tebal sehingga elektron cukup sukar untuk menembusnya. Struktur DIAC yang demikian dapat juga dipandang sebagai dua buah dioda PN dan NP, sehingga dalam beberapa literatur DIAC digolongkan sebagai dioda.Adapun gambar dari struktur dan symbol DIAC sebagai berikut :

2. - Pada SCR Struktur

: Sebuah SCR terdiri dari tiga terminal yaitu anoda, katoda, dan gate. SCR berbeda dengan dioda rectifier biasanya. SCR dibuat dari empat buah lapis dioda.Adapun gambar dari struktur SCR sebagai berikut :

Karateristik : Adapun karateristik dari SCR yaitu dapat dijelaskan dengan kurva I-V SCR berikut ini :

Pada gambar tertera tegangan breakover Vbo, yang jika tegangan forward SCR mencapai titik ini, maka SCR akan ON. Lebih penting lagi adalah arus Ig yang dapat menyebabkan tegangan Vbo turun menjadi lebih kecil. Pada gambar ditunjukkan beberapa arus Ig dan korelasinya terhadap tegangan breakover. Pada datasheet SCR, arus

trigger gate ini sering ditulis dengan notasi IGT (gate trigger current). Pada gambar ada ditunjukkan juga arus Ih yaitu arus holding yang mempertahankan SCR tetap ON. Jadi agar SCR tetap ON maka arus forward dari anoda menuju katoda harus berada di atas parameter ini. Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) SCR adalah dengan mengurangi arus Triger (IT) dibawah arus penahan

(IH).

SCR

adalah

thyristor

yang

uni

directional,karena ketika terkonduksi hanya bisa melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda. Artinya, SCR aktif ketika gate-nya diberi polaritas positif dan antara anoda dan katodanya dibias maju. Dan ketika sumber yang masuk pada SCR adalah sumber AC, proses penyearahan akan berhenti saat siklus negatif terjadi. Cara Kerja : Pada prinsipnya SCR dapat menghantarkan arus bila diberikan arus gerbang (arus kemudi).Arus gerbang ini hanya diberikan sekejap saja sudah cukup dan thyristor akan terus menghantarwalaupun arus gerbang sudah tidak ada. SCR tidak akan menghantar atau on, meskipun diberikan tegangan maju sampai pada tegangan breakovernya SCR tersebut dicapai (VBRF). SCR akan menghantar jika pada terminal gate diberi pemicuan yang berupa arus dengan tegangan positip dan SCR akan tetap on bila arus yang mengalir pada SCR lebih besar dari arus yang penahan (IH). o

Pada TRIAC Struktur :

TRIAC tersusun dari lima buah lapis semikonduktor yang banyak digunakan pada pensaklaran elektronik. TRIAC biasa juga disebut thyristor bi directional. TRIAC merupakan dua

buah

berkebalikan

SCR

yang

dihubungkan

secara

paralel

dengan terminal gate bersama. Adapun

gambar dari struktur TRIAC sebagai berikut :

Karateristik : Adapun karateristik dari SCR yaitu dapat dijelaskan dengan gambar berikut ini :

Terdapat parameter-parameter seperti Vbo dan -Vbo, lalu IGT dan -IGT, Ih serta -Ih dan sebagainya. Umumnya besar parameter ini simetris antara yang plus dan yang minus. TRIAC hanya akan aktif ketika polaritas pada Anoda lebih positif dibandingkan Katodanya dan gate-nya diberi polaritas positif, begitu juga sebaliknya. Setelah terkonduksi, sebuah TRIAC akan tetap bekerja selama arus yang mengalir pada

TRIAC (IT) lebih besar dari arus penahan (IH) walaupun arus gate dihilangkan. Satu-satunya cara untuk membuka (mengoff-kan) TRIAC adalah dengan mengurangi arus IT di bawah arus IH. Cara Kerja : TRIAC bekerja mirip seperti SCR yang paralel bolak-balik, sehingga dapat melewatkan arus dua arah.Berbeda dengan SCR yang hanya melewatkan tegangan dengan polaritas positif saja, tetapi TRIAC dapat dipicu dengan tegangan polaritas positif dan negatif, serta dapat dihidupkan dengan menggunakan tegangan bolak-balik pada Gate. TRIAC banyak

digunakan

pada

rangkaian

pengedali

dan

pensaklaran.

o

Pada DIAC Struktur

:

DIAC dibuat dengan struktur PNP mirip seperti transistor. Lapisan N pada transistor dibuat sangat tipis sehingga elektron dengan mudah dapat menyeberang menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buat cukup tebal

sehingga

elektron

cukup

sukar

untuk

menembusnya. Struktur DIAC yang demikian dapat juga dipandang sebagai dua buah dioda PN dan NP, sehingga dalam beberapa literatur DIAC digolongkan sebagai dioda. Adapun gambar dari struktur DIAC sebagai berikut :

Karateristik : Adapun karateristik dari DIAC yaitu dapat dijelaskan dengan gambar berikut ini :

Untuk mengetahui karateristik dari DIAC yang hanya perlu diketahui adalah berapa tegangan breakdown-nya. Hanya dengan tegangan breakdown tertentu barulah DIAC dapat menghantarkan arus. Arus yang dihantarkan tentu saja bisa bolak-balik dari anoda menuju katoda dan sebaliknya.Karena DIAC sendiri termasuk sukar dilewati oleh arus dua arah.

Cara Kerja : Pada prinsipnya diac akan menahan arus kearah dua belah fihak, tetapi setelah tegangan melampaui suatu harga tertentu, ia akan menghantar secara penuh. 3. - Fungsi dan karateristik dari SCR yaitu sebuah SCR terdiri dari tiga terminal yaitu anoda, katoda, dan gate. SCR berbeda dengan dioda rectifier biasanya. SCR dibuat dari empat buah lapis dioda. SCR banyak digunakan pada suatu sirkuit elekronika karena lebih efisien dibandingkan komponen lainnya terutama pada pemakaian saklar elektronik. SCR biasanya digunakan untuk mengontrol khususnya pada tegangan tinggi karena SCR dapat dilewatkan tegangan dari 0 sampai 220 Volt

tergantung pada spesifik dan tipe dari SCR tersebut. SCR tidak akan menghantar atau on, meskipun diberikan tegangan maju sampai pada tegangan breakovernya SCR tersebut dicapai (VBRF). SCR akan menghantar jika pada terminal gate diberi pemicuan yang berupa arus dengan tegangan positip dan SCR akan tetap on bila arus yang mengalir pada SCR lebih besar dari arus yang penahan (IH). Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) SCR adalah dengan mengurangi arus Triger (IT) dibawah arus penahan (IH). SCR adalah thyristor yang uni directional,karena ketika terkonduksi hanya bisa melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda. Artinya, SCR aktif ketika gate-nya diberi polaritas positif dan antara anoda dan katodanya dibias maju. Dan ketika sumber yang masuk pada SCR adalah sumber AC, proses penyearahan akan berhenti saat siklus negatif terjadi.

o Fungsi dan karateristik dari TRIAC yaitu TRIAC tersusun dari lima buah lapis semikonduktor yang banyak digunakan pada pensaklaran elektronik. TRIAC biasa juga disebut thyristor bi directional. TRIAC merupakan dua buah SCR yang dihubungkan secara paralel berkebalikan dengan terminal gate bersama. Berbeda dengan SCR yang hanya melewatkan tegangan dengan polaritas positif saja, tetapi TRIAC dapat dipicu dengan tegangan polaritas positif dan negatif, serta dapat dihidupkan dengan menggunakan tegangan bolak-balik pada Gate. TRIAC banyak digunakan pada rangkaian pengedali dan pensaklaran. TRIAC hanya akan aktif ketika polaritas pada Anoda lebih positif dibandingkan Katodanya dan gate-nya diberi polaritas positif, begitu juga sebaliknya. Setelah terkonduksi, sebuah TRIAC akan tetap bekerja selama arus yang mengalir pada TRIAC (IT) lebih besar dari arus penahan (IH) walaupun arus gate dihilangkan. Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) TRIAC adalah dengan mengurangi arus IT di bawah arus IH. - Fungsi dan karateristik dari DIAC yaitu dapat dijelaskan dengan gambar berikut ini:

Gambar 4.11

Ketika tegangan dari diac bergerak dari tegangan VB,diac break-over dan berperan sebagai diode penghubung.Peranan ini sama pada kedua arah. Menambahkan diac pada gerbang triac meningkatkan substansi tegangan penghidupan dari triac dan dengan demikian didapatkan tenaga yang lebih dalam pengontrolan dalam tegangan tinggi.

4.

Penggunaan OSILATOR SCR Osilator gelombang

ralaksasi

utamanya

digunakan

sebagai

pembangkit

sinusosidal. Gelombang gigi gergaji, gelombang kotak dan

variasi bentuk gelombang tak beraturan termasuk dalam kelas ini. Pada dasarnya pada osilator ini tergantung pada proses pengosongan-pengisian jaringan kapasitor-resistor. Perubahan tegangan pada jaringan digunakan untuk mengubah-ubah konduksi piranti elektronik. Untuk pengontrol, pada osilator dapat digunakan transistor, UJT (uni junction transistors) atau IC (integrated circuit). 5.

Keuntungan penggunaan SCR pada pengaturan daya adalah SCR dapat mengontrol tegangan tinggi sehingga SCR dapat melewatkan tegangan dari 0 sampai 220 Volt tergantung pada spesifik dan tipe dari SCR tersebut. SCR tidak akan menghantar atau on, meskipun diberikan tegangan maju sampai pada tegangan breakovernya SCR tersebut dicapai (VBRF). SCR

akan menghantar jika pada terminal gate diberi pemicuan yang berupa arus dengan tegangan positip dan SCR akan tetap on bila arus yang mengalir pada SCR lebih besar dari arus yang penahan (IH). - Keuntungan penggunaan TRIAC pada pengaturan daya adalah TRIAC dapat dipicu dengan tegangan polaritas positif dan negatif, serta dapat dihidupkan dengan menggunakan tegangan bolak-balik pada Gate sehingga TRIAC banyak digunakan pada rangkaian pengedali dan pensaklaran. TRIAC hanya akan aktif ketika polaritas pada Anoda lebih positif dibandingkan Katodanya dan gate-nya diberi polaritas positif, begitu juga sebaliknya. Setelah terkonduksi, sebuah TRIAC akan tetap bekerja selama arus yang mengalir pada TRIAC (IT) lebih besar dari arus penahan (IH) walaupun arus gate dihilangkan. Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) TRIAC adalah dengan mengurangi arus IT di bawah arus IH.

6.

Aplikasi SCR •

Sebagai rangkaian Saklar (switch control) •

Sebagai rangkaian pengendali (remote control)

• SCR biasanya digunakan untuk mengontrol khususnya pada tegangan tinggi • Pengatur motor • Pemanas • AC • Pemanas induksi Aplikasi TRIAC •

Sebagai rangkaian pengaturan daya (power control)

Aplikasi DIAC •

Sebagai pemicu TRIAC agar ON pada tegangan input tertentu yang relatif tinggi.

•

Aplikasi dimmer lampu 7. Menurut data dan analisis yang dibuat apabila hambatan pada masing – masing rangkaian diatas dikurangi,maka besar tegangan pada masingmasing rangkaian pun juga akan berkurang baik itu pada rangkaian SCR,SCR dengan Diode,TRIAC,TRIAC DIAC,karena menurut Hukum Ohm yaitu tegangan sebanding dengan hasil kali antara arus dengan hambatan, dapat dirumuskan sebagai berikut : V=IxR Misal kita ambil contoh yaitu percobaan SCR di mana digunakan resistor sebesar 2,2 KΩ dan 820 Ω dalam keadaan parallel maka R ekuivalennya adalah

1 1 0,82 + 2,2 + = = 2,2 0,82 0,82 x 2,2

1 1,674

= 0,597Ω dengan IGT = 15

mA = 15x10-3 A, VGT = 0,75 v, maka V in = IGT (R) + VGT = 15x10-3 A (0,597) + 0,75 = 0,76 volt. Sangat jauh berbeda hasilnya apabila menggunakan hambatan seperti hasil perhitungan hambatan pada rangkaian SCR,di mana Nilai Resistor =

Vin − VGt 220 − 0,75 = x 103 = 14,6 X 103 = 14,6 KΩ terlihat IGt 15

bahwa nilai Vin menjadi lebih besar yaitu 220 v. 8. Karena pada DIAC terdapat tegangan BreakOver (Vbo),walaupun pada SCR dan TRIAC juga terdapat tegangan BreakOver ini, akan tetapi pada DIAC tegangan breakOver ini sangat penting. Hanya dengan tegangan breakover tertentu barulah DIAC dapat menghantarkan arus. Arus yang dihantarkan tentu saja bisa bolak-balik dari anoda menuju katoda dan sebaliknya.Maka dari itu terdapat satu variable tegangan lagi yang harus ditambahkan pada rumus untuk mencari tegangan pada SCR maupun TRIAC yaitu V in = IGT (R) + VGT Menjadi

V in = IGT (R) + VGT + Vbo Penambahan variabel ini tentu saja menambah nilai tegangan Vin sehingga apabila DIAC dipsang dalam rangkaian nyala lampu pada saat potensio diputar bisa lebih terang dan lebih redup.Selain itu pengaruh pemasangan Resistor dalam rangkaian juga sangat besar, karena resistor ini menggeser phasa tegangan VAC sehingga lampu bisa lebih terang dan lebih redup. 9. Hubungan antara konstanta waktu jaringan RC pada Gate dan besarnya sudut tunda penyalaan a)

Pada percobaan SCR (Silicon Controlled Rectifier ) dapat disimpulkan bahwa hasil pengukuran pada SCR memiliki persentase kesalahan relatif yang

cukup

besar

pada

Katoda/Gate

(Tegangan

Katoda/Gate

tegangannya mendekati 0 dikarenakan pada saat itu SCR dikatakan dalam keadaan OFF, di mana sebelumnya SCR telah ON dengan besar tegangan di Anoda/Katoda dan Anoda/Gate) dan Resistor saat lampu keadaan terang. b) Pada percobaan SCR (Silicon Controlled Rectifier ) dengan diode dapat disimpulkan bahwa hasil pengukuran pada SCR dengan diode memiliki persentase kesalahan relatif yang lebih besar dibandingkan dengan SCR tanpa diode, yaitu pada Katoda/Gate dan Resistor. c) Pada percobaan TRIAC dapat disimpulkan bahwa

hasil pengukuran

pada TRIAC memiliki persentase kesalahan relatif yang lebih

besar

dibandingkan dengan SCR dan SCR dengan diode, yaitu pada saat kondisi lampu dalam keadaan terang. d) Pada percobaan TRIAC dan DIAC dapat disimpulkan bahwa pengukuran

memiliki

persentase

kesalahan

relatif

sangat

hasil besar

dibandingkan dengan SCR, SCR dengan diode, dan TRIAC. .

9. Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari masing-masing percobaan yaitu sebagai berikut:

a.

Percobaan SCR

• Besar tegangan dari Anoda Ke Katoda serta anoda ke gate paling besar nilainya pada saat lampu mati.

• Terdapat tegangan yang menyebakan sambungan NP pada SCR jenuh dan hilang yaitu tegangan breakdown .Di mana tegangan breakdown ini menyebabkan nilai tegangan dari anoda ke katoda dan dari anoda ke gate semakin kecil dari Lampu yang dalam keadaan mati sampai dalam keadaan terang. b.

Percobaan SCR dengan Diode


• Terdapat tegangan yang menyebakan sambungan NP pada SCR jenuh dan hilang yaitu tegangan breakdown atau tegangan reverse-bias nilai tegangan menjadi berkurang bila dibandingkan dengan nilai tegangan pada percobaan lainnya yang merupakan karateristik dari Diode. c.

Percobaan DIAC

• Diac merupakan komponen yang paling sederhana dari keluarga thyristor, semi konduktor yang terdiri dari tiga lapisan seperti pada transistor pnp. Diac adalah trysitor yang hanya punya dua kaki. Ini dirancang (di posisi ke yang lain) untuk dihidupkan oleh tegangan yang lebih besar dari VB –nya. Tegangan VB sangatlah kecil.Ada perbedaan diac dengan VB tegangan berkisar antara +- 10 V sampai 15 V. d.

Percobaan TRIAC dengan DIAC


• Pada DIAC terdapat tegangan breakover (Vbo). Hanya dengan tegangan breakover tertentu barulah DIAC dapat menghantarkan arus, sehingga pada percobaan TRIAC dan DIAC ini nilai Tegangan dari Anoda ke Katoda dan dari Anoda ke Gate lebih besar bila dibandingkan dengan Percobaan dengan TRIAC saja.

4.8 Kesimpulan Dari data hasil percobaan dan analisa hasil percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut : 1.

SCR hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Arus yang mengalir hanya dari anoda ke katoda atau dari anoda ke gate sehingga besar tegangan dari anoda ke gate atau dari anoda ke katoda lebih besar dibandingkan dengan katoda ke gate, resistor ataupun pengukuran pada beban.

2.

Pada percobaan SCR dengan dioda besar tegangan dari anoda ke katoda serta anoda ke gate lebih kecil dibandingkan dengan percobaan SCR.

3.

Pada percobaan SCR besar tegangan dari anoda ke katoda serta anoda ke gate paling besar nilainya pada saat lampu padam.

4.

Pada percobaan SCR dengan dioda nilai tegangan menjadi berkurang karena pengaruh dari karakteristik dioda yaitu yang mempunyai tegangan reverse bias tertentu yang menyebabkan sambungan NP pada SCR jenuh dan hilang serta membuat nilai tegangan menjadi berkurang.

5.

TRIAC dapat mengalirkan arus dalam dua arah sehingga nilai tegangan dari katoda ke gate pada percobaan TRIAC lebih besar bila dibandingkan dengan percobaan SCR.

6.

DIAC berfungsi sebagai pemicu TRIAC sehingga pada pecobaan TRIAC dan DIAC nilai tegangan secara keseluruhan lebih besar bila dibandingkan dengan percobaan TRIAC saja.

4.9 Daftar referensi Buku •

Boylestad Robert, Nashelsky Louis,Electronic Devive and Circuit Theory. USA: Prentice Hall International Edition.1996.

•

Malvino, Prinsip – Prinsip Elektronika. Jakarta : Salemba Teknika.2003

•

Richard Blocher. 2003. Dasar Elektronika. Andi: Yogyakarta.

•

Millmann, Jacob. 1986. Mikroelektronika, Sistem Digital dan Rangkaian Analog. Erlangga:_ _ _.

•

http://id.wikipedia.org/wiki/SCR

•

http://id.wikipedia.org/wiki/DIAC

Laporan Scr, Diac, Triac

Recommend Documents