MAKALAH
PENGANTAR TEKNIK ELEKTRO
"Pengetahuan Tentang Elektronika"
Makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas Pengantar Teknik Elektro
Disusun Oleh :
Ricky Ardian Pratama (125874266)
Kelas : B
PRODI S1 TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
2012/2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah Subhanahu wata΄ala, karena berkat rahmat-Nya saya bisa menyelesaikan makalah yang berjudul Pengetahuan Tentang Elektronika. Makalah ini diajukan guna memenuhi tugas mata kuliah Pengantar Teknik Elektro.
Saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga makalah ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan demi sempurnanya makalah ini.
Semoga makalah ini memberikan informasi bagi masyarakat dan bermanfaat untuk pengembangan wawasan dan peningkatan ilmu pengetahuan bagi kita semua.
Surabaya, 29 September 2012
Ricky Ardian Pratama
i
i
DAFTAR ISI
Hal
LEMBAR SAMPUL
KATA PENGANTAR ......................................................................................... i
DAFTAR ISI ....................................................................................................... ii
BAB I PENDAHULUAN
Latar Belakang ............................................................................... 1
Perumusan Masalah ....................................................................... 1
Batasan Masalah ............................................................................. 1
Tujuan Penulisan ............................................................................ 1
Manfaat Penulisan .......................................................................... 2
BAB II PEMBAHASAN
Resistor .......................................................................... 3
Kapasitor .................................................................................. 11
Induktor ................................................................................... 17
Transistor ………………………………………………………………….. 21
Dioda ……………………………………………………………………… 24
BAB III KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ............................................................................. 29
Saran ......................................................................................... 30
DAFTAR ISI ……………………………………………………………………………... 31
ii
ii
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari kita banyak menemui suatu alat yang mengadopsi elektronika sebagai basis teknologinya contoh ; Dirumah, kita sering melihat televisi, mendengarkan lagu melalui tape atau CD, mendengarkan radio, berkomunikasi dengan telepon. Dikantor kita menggunakan komputer, mencetak dengan printer, mengirim pesan dengan faximile, berkomunikasi dengan telepon. Dipabrik kita memakai alat deteksi, mengoperasikan robot perakit, dan sebagainya. Bahkan dijalan raya kita bisa melihat lampu lalu-lintas, lampu penerangan jalan yang secara otomatis hidup bila malam tiba, atau papan reklame yang terlihat indah berkelap-kelip dan masih banyak contoh yang lainnya. Dari semua uraian diatas kita dapat membuktikan bahwa pada zaman sekarang ini kita tidak akan lepas dari perangkat yang menggunakan elektronika sebagai dasar teknologinya. Didalam perangkat elektronika tersebut tentunya terdapan komponen penting yang menunjang kinerja dari perangkat elektronika tersebut. Komponen tersebut adalah resistor, kapasitor, induktor, transistor dan diode.
Dengan berdasar hal tersebut di atas, maka penulis mengangkat judul makalah ini dengan judul Pengetahuan Tentang Elektronika. Dalam makalah ini akan dijelaskan mengenai pengertian, rumus dasar, bentuk dan kegunaan dari resistor, kapasitor, induktor, transistor dan dioda.
1. 2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang akan ditinjau dalam makalah ini adalah : Apakah yang dimaksud dengan resistor, kapasitor, induktor, transistor dan dioda dan apa saja manfaatnya dalam kehidupan sehari-hari.
Batasan Masalah
Batasan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini adalah :
Ruang lingkup makalah adalah resistor, kapasitor, induktor, transistor dan dioda
Makalah terbatas pada jenis-jenis bahan, rumus-rumus dasar dan bentuk resistor, kapasitor, dan inductor.
Tujuan Penulisan
Tujuan penelitian ini adalah menjelaskan dan menganalisa karakteristik dari resistor, kapasitor, induktor, transistor dan dioda baik dari segi teori dasar, rumus dasar, bentuk maupun manfaat dari alat tersebut.
1
1
Manfaat Penulisan
Untuk Negara (masyarakat): Diharapkan dengan adanya makalah ini dapat memberikan manfaat berupa pengetahuan kepada masyarakat tentang kegunaan dan manfaat dari resistor, kapasitor, induktor, transistor dan dioda.
Untuk Akademik (Ilmu Pengetahuan): Dengan makalah ini diharapkan akan memberikan manfaat untuk mengkaji seberapa besar kegunaan atau manfaat sebuah resistor, kapasitor, induktor, transistor dan dioda dalam suatu rangkaian.
2
2
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Resistor
2.1.1 Teori Dasar
Resistor merupakan perangkat elektronika yang paling banyak digunakan dalam listrik dan elektronika. Resistor dibuat dengan berbagai cara, antara lain ada yang dibuat dari gulungan kawat tertentu yang digulungkan sedemikian rupa pada suatu kerangka. Resistor ini banyak digunakan dalam pemakaian arus dan temperatur yang tinggi.
Selain resistor jenis kawat gulung, ada juga resistor yang dibuat dari keramik atau dari karbon. Resistor ini kurang tahan terhadap temperatur tinggi sehingga hanya digunakan untuk arus kecil atau elektronika.
Jenis resistor menurut konstruksinya.
Resistor juga dapat dibagi menurut tahananya, ada resistor yang dapat diatur harga tahananya ada juga yang tidak. Resistor yang bisa diatur tahananya disebut variable resistor atau sering disebut potensiometer. Resistor yang tidak dapat diatur nilai tahananya disebut fixed resistor.
Simbol resistor
3
3
2.1.2 Fungsi Resistor
Menahan sebagian arus listrik agar sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian elektronika
Menurunkan tegangan sesuai yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika
Membagi tegangan
Bekerja sama dengan transistor dan kondensator dalam suatu rangkaian untuk membangkitkan frekuensi tinggi maupun frekuensi rendah
2.1.3 Kode Warna
Harga tahanan dari resistor dapat dibaca langsung pada badanya. Akan tetapi, yang paling lazim dipakai adalah pembacaaan melalui lukisan gelang-gelang berwarna (4 buah gelang) yang disebut kode warna. Dibawah ini merupakan tabel kode warna beserta nilainya.
Warna
Warna pada gelang
1
2
3
4
Hitam
-
-
100
Cokelat
1
1
101
Merah
2
2
102
Orange
3
3
103
Kuning
4
4
104
Hijau
5
5
105
Biru
6
6
106
Ungu
7
7
107
Abu-abu
8
8
108
Putih
9
9
109
Emas
10-1
5 %
Perak
10-2
10 %
Tak berwarna
20 %
44
4
4
Cara pembacaan kode warna resistor
Contoh :
Sebuah resistor memiliki empat buah gelang warna sebagai berikut : Merah – kuning – hijau – emas. Berapakah nilai tahanan dari resistor tersebut?
Jawab :
Gelang 1 warna merah = 2
Gelang 2 warna kuning= 4
Gelang 3 warna hijau = 105
Gelang 4 warna emas = 5 %
Nilai ideal resistor tersebut adalah 24 x 105 ± (5 % x 24x105). Jadi nilai resistor tersebut berkisar antara 2.280.000 s/d 2.520.000 Ω.
Resistor Khusus
NTC Thermistor ( NTC = Negative temperature coefficient)
Resistor ini memiliki sifat peka terhadap perubahan suhu atau temperatur. Pada suhu rendah / normal, memiliki nilai tahanan yang besar. Sebaliknya pada suhu yang tinggi (panas) nilai tahananya menjadi turun atau mengecil. Resistor ini banyak digunakan untuk sistem yang berpengaruh pada perubahan temperatur. Misalnya refrigerator, pendingin ruangan, dll.
Simbol NTC
5
5
PTC Thermistor (PTC = positive temperature coefficient)
PTC adalah kebalikan dari NTC. Resistor ini memiliki nilai tahanan yang kecil pada suhu ruangan normal atau dingin. Sebaliknya pada temperatur udara yang panas nilai tahananya menjadi naik dan besar. Resistor ini banyak ditemukan pada peralatan yang peka terhadap panas dan beban arus lebih. Misalnya ; belitan motor listrik, generator listrik, transformator, dll.
Simbol PTC
VDR (voltage dependent resistor)
VDR adalah resistor yang nilai tahananya dapat dipengaruhi oleh perubahan tegangan. Semakin besar tegangan yang melalui resistor ini, nilai tahananya semakin kecil. VDR banyak digunakan pada stabilisasi tegangan.
Simbol VDR
LDR (light dependent resistor)
LDR banyak digunakan pada peralatan sensor cahaya. Nilai tahanan resistor ini akan turun jika cahaya mengenai permukaanya.
Gambar 7. Simbol LDR
Rangkaian Seri
Yang dimaqksud dengan rangkaian seri adalah apabila beberapa resistor dihubungkan secara berturut-turut, yaitu ujung akhir dari resistor pertama disambung dengan ujung awal dari resistor kedua, dan seterusnya. Jika ujung awal dari resistor pertam dan ujung akhir resistor terakhir diberika tegangan, maka arus akan mengalir berturut-turut melalui semua resistor yang besarnya sama.
Gambar rangkaian:
IER1ER2ER36
I
ER1
ER2
ER3
6
Hubungan pada rangkaian seri :
Besar tahanan totalnya adalah
RT = R1 + R2 + R3 + ……Rn
Besar arus listriknya adalah
ERT I = IR1 = IR2 = IR3 ….= In
E
RT
I =
Besar tegangan listriknya adalah
ER1 = I . R1
ER2 = I . R2
ER3 = I . R3
ERn = I . Rn
ET = ER1 + ER2 + ER3
Rangkaian Paralel
Yang dimkasud rangkaian pararel jika beberapa resistor secara bersama dihubungkan antara dua titik yang dihubungkan antara tegangan yang sama. Semua alat listrik yang ada dirumah dihubungkan secara paralel (lampu, setrika, dll).
I1Gambar rangkaian:
I1
II3I2
I
I3
I2
7
7
Hubungan pada rangkaian paralel :
1R1Besar tahanan totalnya adalah1R21R31Rn
1
R1
1
R2
1
R3
1
Rn
R T = + + +
ERTBesar arus listrik yang mengalir adalah
E
RT
I =
ER1ER3ER2
E
R1
E
R3
E
R2
IR1 = IR2 = IR3 =
ERn Jadi arus tiap cabang adalah :
E
Rn
IRn =
Besar tegangan listriknya adalah
E = ER1 = ER2 = ER3 = ERn
E = I . RT
Rangkaian Seri – Paralel (Campuran)
Yang di maksud dengan rangkaian seri-paralel adalah gabungan dari rangkaian seri dan rangkaian paralel. Oleh karena itu, rangkaian seri-paralel biasa disebut rangkaian campuran.
8
8
Setelah kita hitung tahanan seri R 2,3, gmbar rangkaian diatas menjadi seperti dibawah ini.
Maka tahanan totalnya adalah
RT = R1 + R 2,3 + R4
Besar arus listriknya adalah
ERT
E
RT
I T =
Untuk arus pada cabang R2 Dan R3 adalah
ER3ER2
E
R3
E
R2
I R2 = I R3 =
Jumlah besarnya arus listrik tiap cabang besarnya sama dengan arus total.
Dimana besarnya.
IT = I R2 + IR3
Besar tegangan listriknya adalah
ER1 = I . R1
ER 2 = ER3 = I . R Paralel 2,3
ER4 = I . R4
Dimana besar tegangan total adalah jumlah tegangan tiap-tiap tahanan.
E = ER1 + ER 2,3 + ER4
9
9
Sifat-Sifat Rangkaian:
Rangkaian seri
Tahanan totalnya lebih besar dari tahanan laianya
Besar arusnya sama dalam setiap tahanan
Tegangan listriknya terbagi tergantung besar tahanan yang dilalui
Rangkaian parallel
Tahanan totalnya lebih kecil atau sama dengan tahanan lainya
Besar arus listriknya terbagi dalam setiap cabang tergantung nilai tahanan cabang
Tegangan dalam setiap cabang besarnya sama.
10
10
2.2 Kapasitor
2.2.1 Teori Dasar
Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf "C" adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut.
elektrodaelektrodadielektrikStruktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.
elektroda
elektroda
dielektrik
Prinsip dasar kapasitor
Kapasitansi
Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :
Q = CV
Q = CV
Q = muatan electron dalam C (coulombs)
C = nilai kapasitansi F (farad)
V = besar tegangan V (volt)
Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumus dapat di tulis sebagai berikut :
11
11
C = (8.85 x 10-12) (k A/t)
C = (8.85 x 10-12) (k A/t)
Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan.
Tabel konstanta bahan (k)
Udara vakum
k = 1
Aluminium oksida
k = 8
Keramik
k = 100 - 1000
Gelas
k = 8
Polyethylene
k = 3
Untuk rangkaian elektronik praktis, satuan farad adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasaran memiliki satuan : μF, nF dan pF.
1 Farad = 1.000.000 μF (mikro Farad)
1 μF = 1.000.000 pF (piko Farad)
1 μF = 1.000 nF (nano Farad)
1 nF = 1.000 pF (piko Farad)
1 pF = 1.000 μμF (mikro-mikro Farad)
1 μF = 10 F-6
1 nF = 10 F-9
1 pF = 10 F-12
Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0.047μF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.
Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung.
12
12
Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau kancing baju yang sering disebut kapasitor (capacitor).
2.2.3 Wujud dan Macam Kondensator (Kapasitor)
Berdasarkan kegunaannya kondensator di bagi menjadi :
1. Kondensator tetap (nilai kapasitasnya tetap tidak dapat diubah)
2. Kondensator elektrolit (Electrolit Condenser = Elco)
3. Kondensator variabel (nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah)
Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 100μF25v yang artinya kapasitor/ kondensator tersebut memiliki nilai kapasitansi 100 μF dengan tegangan kerja maksimal yang diperbolehkan sebesar 25 volt.
Kapasitor yang ukuran fisiknya kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua) atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka, satuannya adalah pF (pico farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansi kapasitor tersebut adalah 47 pF. Jika ada 3 digit, angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan angka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya, berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000, 5 = 100.000 dan seterusnya.
Contoh :
104
105
222
104 = 10 x 10.000
= 100.000 pF
= 100 nF
105 = 10 x 100.000
= 1.000.000 pF
= 1.000 nF
= 1 μF
222 = 22 x 100
= 2.200 pF
= 2,2 nF atau
= 2n2
Untuk kapasitor polyester nilai kapasitansinya bisa diketahui berdasarkan warna seperti pada resistor. 13
13
Tabel Kode Warna Kapasitor
Warna
Nilai
Hitam
0
Coklat
1
Merah
2
Orange
3
Kuning
4
Hijau
5
Biru
6
Ungu
7
Abu-abu
8
Putih
9
Contoh :
coklat, hitam, orange
coklat
hitam
orange
Nilainya
1
0
3
103
103 = 10 x 1.000
= 10.000 pF
= 10 nF = 0,01 μF
2.2.4 Rangkaian Kapasitor
Rangkaian kapasitor secara seri akan mengakibatkan nilai kapasitansi total semakin kecil. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara seri.
C1C2C3
C1
C2
C3
Pada rangkaian kapasitor yang dirangkai secara seri berlaku rumus :
1CTotal = 1C1+1C2+1C3
1CTotal = 1C1+1C2+1C3
Rangkaian kapasitor secara paralel akan mengakibatkan nilai kapasitansi pengganti semakin besar. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara paralel.
C1C2C3
C1
C2
C3
14
14
Pada rangkaian kapasitor paralel berlaku rumus :
CTotal = C1 + C2 + C3
CTotal = C1 + C2 + C3
2.2.5 Fungsi Kapasitor
Fungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian :
1. Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain (pada PS)
2. Sebagai filter dalam rangkaian PS
3. Sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian antenna
4. Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon
5. Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar
2.2.6 Tipe Kapasitor
Kapasitor Electrostatic
Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa μF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya.
Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar.
Kapasitor Electrolytic
15Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub positif anoda dan kutub negatif katoda.
15
Kapasitor Electrochemical
Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini adalah battery dan accu. Pada kenyataannya battery dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk aplikasi mobil elektrik dan telepon selular.
16
16
2.3 Induktor
2.3.1 Teori Dasar
Sebuah induktor atau reaktor adalah sebuah komponen elektronika pasif (kebanyakan berbentuk torus) yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induktansinya, dalam satuan Henry. Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi kumparan, lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat di dalam kumparan dikarenakan hukum induksi Faraday. Induktor adalah salah satu komponen elektronik dasar yang digunakan dalam rangkaian yang arus dan tegangannya berubah-ubah dikarenakan kemampuan induktor untuk memprosesarus bolak-balik.
Sebuah induktor ideal memiliki induktansi, tetapi tanpa resistansi atau kapasistansi, dan tidak memboroskan daya. Sebuah induktor pada kenyataanya merupakan gabungan dari induktansi, beberapa resistansi karena resistivitas kawat, dan beberapa kapasitansi. Pada suatu frekuensi, induktor dapat menjadi sirkuit resonansi karena kapasitas parasitnya. Selain memboroskan daya pada resistansi kawat, induktor berinti magnet juga memboroskan daya di dalam inti karena efek histeresis, dan pada arus tinggi mungkin mengalami nonlinearitas karena penjenuhan.
2.3.2 Penggunaan
Induktor dengan dua lilitan 47mH, sering dijumpai pada pencatu daya.
Induktor sering digunakan pada sirkuit analog dan pemroses sinyal. Induktor berpasangan dengan kondensator dan komponen lain membentuk sirkuit tertala. Penggunaan induktor bervariasi dari penggunaan induktor besar pada pencatu daya untuk menghilangkan dengung pencatu daya, hingga induktor kecil yang terpasang pada kabel untuk mencegah interferensi frekuensi radio yang melalui kabel. Kombinasi induktor-kondensator menjadi rangkaian tala dalam pemancar dan penerima radio. Dua induktor atau lebih yang terkopel secara magnetik membentuk transformator.
17Induktor digunakan sebagai penyimpan energi pada beberapa pencatu daya moda sakelar. Induktor dienergikan selama waktu tertentu, dan dikuras pada sisa siklus. Perbandingan transfer energi ini menentukan tegangan keluaran. Reaktansi induktif XL ini digunakan bersama semikonduktor aktif untuk menjaga tegangan dengan akurat. Induktor juga digunakan dalam sistem transmisi listrik, yang digunakan untuk mengikangkan paku-paku tegangan yang berasal dari petir, dan juga membatasi arus pensakelaran dan arus kesalahan. Dalam bidang ini, indukutor sering disebut dengan reaktor.
17
Induktor yang memiliki induktansi sangat tinggi dapat disimulasikan dengan menggunakan girator.
2.3.3 Konstruksi induktor
Induktor, skala dalam sentimeter.
Sebuah induktor biasanya dikonstruksi sebagai sebuah lilitan dari bahan penghantar, biasanya kawat tembaga, digulung pada inti magnet berupa udara atau bahan feromagnetik. Bahan inti yang mempunyai permeabilitas magnet yang lebih tinggi dari udara meningkatkan medan magnet dan menjaganya tetap dekat pada induktor, sehingga meningkatkan induktansi induktor. Induktor frekuensi rendah dibuat dengan menggunakan baja laminasi untuk menekan arus eddy. Ferit lunak biasanya digunakan sebagai inti pada induktor frekuensi tingi, dikarenakan ferit tidak menyebabkan kerugian daya pada frekuensi tinggi seperti pada inti besi. Ini dikarenakan ferit mempunyai lengkung histeresis yang sempit dan resistivitasnya yang tinggi mencegah arus eddy. Induktor dibuat dengan berbagai bentuk. Sebagian besar dikonstruksi dengan menggulung kawat tembaga email disekitar bahan inti dengan kaki-kali kawat terlukts keluar. Beberapa jenis menutup penuh gulungan kawat di dalam material inti, dinamakan induktor terselubungi. Beberapa induktor mempunyai inti yang dapat diubah letaknya, yang memungkinkan pengubahan induktansi. Induktor yang digunakan untuk menahan frekuensi sangat tinggi biasanya dibuat dengan melilitkan tabung atau manik-manik ferit pada kabel transmisi.
Induktor kecil dapat dicetak langsung pada papan rangkaian cetak dengan membuat jalur tembaga berbentuk spiral. Beberapa induktor dapat dibentuk pada rangkaian terintegrasi menhan menggunakan inti planar. Tetapi bentuknya yang kecil membatasi induktansi. Dan girator dapat menjadi pilihan alternatif.
18
18
2.3.4 Jenis-Jenis Lilitan
Lilitan Ferit Sarang Madu
Lilitan sarang madu dililit dengan cara bersilangan untuk mengurangi efek kapasitansi terdistribusi. Ini sering digunakan pada rangkaian tala pada penerima radio dalam jangkah gelombang menengah dan gelombang panjang. Karena konstruksinya, induktansi tinggi dapat dicapai dengan bentuk yang kecil.
Lilitan inti toroid
Sebuah lilitan sederhana yang dililit dengan bentuk silinder menciptakan medan magnet eksternal dengan kutub utara-selatan. Sebuah lilitan toroid dapat dibuat dari lilitan silinder dengan menghubungkannya menjadi berbentuk donat, sehingga menyatukan kutub utara dan selatan. Pada lilitan toroid, medan magnet ditahan pada lilitan. Ini menyebabkan lebih sedikit radiasi magnetik dari lilitan, dan kekebalan dari medan magnet eksternal.
2.3.5 Rumus Induktansi
Konstruksi
Rumus
Besaran (SI, kecuali disebutkan khusus)
Lilitan silinder
L = induktansi
μ0 = permeabilitas vakum
K = koefisien Nagaoka
N = jumlah lilitan
r = jari-jari lilitan
l = panjang lilitan
Kawat lurus
L = induktansi
l = panjang kawat
d = diameter kawat
Lilitan silinder pendek berinti udara
L = induktansi (µH)
r = jari-jari lilitan (in)
l = panjang lilitan (in)
19N = jumlah lilitan
19
Lilitan berlapis-lapis berinti udara
L = induktansi (µH)
r = rerata jari-jari lilitan (in)
l = panjang lilitan (in)
N = jumlah lilitan
d = tebal lilitan (in)
Lilitan spiral datar berinti udara
L = induktansi
r = rerata jari-jari spiral
N = jumlah lilitan
d = tebal lilitan
Inti toroid
L = induktansi
μ0 = permeabilitas vakum
μr = permeabilitas relatif bahan inti
N = jumlah lilitan
r = jari-jari gulungan
D = diameter keseluruhan
WebRep
Predikat secara keseluruhan
Situs ini tidak ada predikat
(tidak cukup pemilih)
20
20
2.4 Transistor
2.4.1 Teori Dasar
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Transistor dibandingkan dengan pita ukur sentimeter
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.
2.4.2 Jenis-jenis Transistor
BJT
Transistor Bipolar adalah transistor yang paling umum digunakan di dunia elektronika. Transistor ini terdiri dari 3 lapisan material semikonduktor yang terdiri dari dua formasi lapisan yaitu lapisan P-N-P (Positif-Negatif-Positif) dan lapisan N-P-N (Negatif-Positif-Negatif). Sehingga menurut dua formasi lapisan tersebut transistor bipolar dibedakan kedalam dua jenis yaitu transistor PNP dan transistor NPN.
211
211
Seperti terlihat pada gambar diatas transistor memiliki tiga kaki yang masing-masing diberi nama B (Basis), K (Kolektor), dan E (Emiter). Perbedaan fungsi dari jenis transistor ini (PNP atau NPN) terletak pada polaritas pemberian tegangan bias dan arah arus listrik yang selalu berlawanan.
Fungsi dari transistor bipolar itu sendiri adalah sebagai pengatur arus listrik (regulator arus listrik), dengan kata lain transistor dapat membatasi arus yang mengalir dari Kolektor ke Emiter atau sebaliknya (tergantung jenis transistor, PNP atau NPN) berdasarkan pada jumlah arus listrik yang diberikan pada kaki Basis.
Nama Bipolar diambil karena elektron yang mengalir pada transistor ini melewati dua tipe material semikonduktor dengan polaritas P (Positif) dan N (Negatif). Jika tidak ada arus listrik yang mengalir pada kaki Basis, maka transistor akan dalam keadaan tertutup sehingga tidak ada arus yang mengalir pada kaki Kolektor ke Emiter atau sebaliknya. Sedangkan jika arus listrik diberikan pada kaki Basis maka transistor akan kembali terbuka sehingga arus dapat mengalir dari Kolektor ke Emiter atau sebaliknya, sifat transistor ini banyak digunakan dalam rangkaian elektronika sebagai sakelar elektronik.
FET
FET memiliki tiga kaki terminal yang masing-masing diberi nama Drain (D), Source (S), dan Gate (G). FET beroperasi dengan cara mengendalikan aliran elektron dari terminal Source ke Drain melalui tegangan yang diberikan pada terminal Gate.
22
22
Perbedaan mendasar antara FET dan transistor bipolar adalah; jika transistor bipolar mengatur besar kecil-nya arus listrik yang melalui kaki Kolektor ke Emiter atau sebaliknya melalui seberapa besar arus yang diberikan pada kaki Basis, sedangkan pada FET besar kecil-nya arus listrik yang mengalir pada Drain ke Source atau sebaliknya adalah dengan seberapa besar tegangan yang diberikan pada kaki Gate
Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:
Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide
Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain
Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, dan lain-lain
Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel
Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power
Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain
Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-la
2.4.3 Fungsi Transistor
Transistor merupakan salah satu jenis semi konduktor yang dapat dipergunakan untuk :
Sebagai perataan arus
Menahan sebagaian arus
Menguatkan arus
Membangkitkan frekuensi tinggi
Membangkitkan frekuensi rendah
Apikasi Transistor
Transistor sebagai Saklar
Dengan mengatur bias sebuah transistor sampai transistor jenuh, maka seolah akan didapat hubung singkat antara kaki kolektor dan emitor. Dengan memanfaatkan fenomena ini, maka transistor dapat difungsikan sebagai saklar elektronik.
Transistor sebagai penguat arus
Fungsi lain dari transistor adalah sebagai penguat arus. Karena fungsi ini maka transistor bisa dipakai untuk rangkaian power supply dengan tegangan yang di set. Untuk keperluan ini transistor harus dibias tegangan yang konstan pada basisnya, supaya pada emitor keluar tegangan yang tetap. Biasanya untuk mengatur tegangan basis supaya tetap digunakan sebuah dioda zener.
Transistor sebagai penguat sinyal AC
23Selain sebagai penguat arus, transistor juga bisa digunakan sebagai penguat tegangan pada sinyal AC. Untuk pemakaian transistor sebagai penguat sinyal digunakan beberapa macam teknik pembiasan basis transistor. Dalam bekerja sebagai penguat sinyal AC, transistor dikelompokkan menjadi beberapa jenis penguat, yaitu: penguat kelas A, kelas B,kelas AB, dan kelas C.
23
Dioda
2.5.1 Teori Dasar
Dioda berasal dari kata DI = dua dan ODA = elektroda atau dua elektroda, dimana elektroda-elektrodanya tersebut adalah Anoda yang berpolaritas positip dan Katoda yang berpolaritas negatip.
Dalam elektronika, dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (diode termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua elektroda aktif dimana isyarat listrik dapat mengalir, dan kebanyakan dioda digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya. Dioda varikap (VARIable CAPacitor/kondensator variabel) digunakan sebagai kondensator pengendali tegangan.
Sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis diode seringkali disebut karakteristik menyearahkan. Fungsi paling umum dari diode adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Karenanya, diode dapat dianggap sebagai versi elektronik dari katup pada transmisi cairan.
2.5.2 Dioda Termionik dan Kegunaannya
Simbol untuk diode tabung hampa pemanasan taklangung, dari atas kebawah adalah anode, katode dan filamen pemanas
Dioda termionik adalah sebuah peranti katup termionik yang merupakan susunan elektrode-elektrode di ruang hampa dalam sampul gelas. Dioda termionik pertama bentuknya sangat mirip dengan bola lampu pijar.
24Dalam diode katup termionik, arus listrik yang melalui filamen pemanas secara tidak langsung memanaskan katode (Beberapa diode menggunakan pemanasan langsung, dimana filamen wolfram berlaku sebagai pemanas sekaligus juga sebagai katode), elektrode internal lainnya dilapisi dengan campuran barium dan strontium oksida, yang merupakan oksida dari logam alkali tanah. Substansi tersebut dipilih karena memiliki fungsi kerja yang kecil. Bahan yang dihasilkan menimbulkan pancaran termionik elektron ke ruang hampa. Dalam operasi maju, elektrode logam disebelah yang disebut anode diberi muatan positif jadi secara elektrostatik menarik elektron yang terpancar.
24
Walaupun begitu, elektron tidak dapat dipancarkan dengan mudah dari permukaan anode yang tidak terpanasi ketika polaritas tegangan dibalik. Karenanya, aliran listrik terbalik apapun yang dihasilkan dapat diabaikan.
2.5.3 Dioda Semikonduktor dan Kegunaannya
A. Dioda Penyearah (Rectifier)
Dioda penyearah adalah jenis dioda yang terbuat dari bahan Silikon yang berfungsi sebagai penyearah tegangan / arus dari arus bolak-balik (ac) ke arus searah (dc) atau mengubah arus ac menjadi dc. Secara umum dioda ini disimbolnya.
Kaki-kaki dioda yaitu kaki katoda ditandai dengan garis pada ujungnya
Dioda Zener
Dioda Zener merupakan dioda junction P dan N yang terbuat dari bahan dasar silikon. Dioda ini dikenal juga sebagai Voltage Regulation Diode yang bekerja pada daerah reverse (kuadran III). Potensial dioda zener berkisar mulai 2,4 sampai 200 volt dengan disipasi daya dari ¼ hingga 50 watt.
D. Dioda Emisi Cahaya ( Light Emitting Diode )
25Dioda emisi cahaya atau dikenal dengan singkatan LED merupakan Solid State Lamp yang merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan optik, sehingga dikategorikan pada keluarga "Optoelectronic". Sedangkan elektroda-elektrodanya sama seperti dioda lainnya, yaitu anoda (+) dan Katoda (-). Ada tiga kategori umum penggunaan LED, yaitu : - Sebagai lampu indikator, - Untuk transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam suatu jarak tertentu, - Sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang terisolir secara total. Simbol, bangun fisiknya dan konstruksinya diperlihatkan pada gambar berikut.
25
Bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan LED adalah bahan Galium Arsenida (GaAs) atau Galium Arsenida Phospida (GaAsP) atau juga Galium Phospida (GaP), bahan-bahan ini memancarkan cahaya dengan warna yang berbeda-beda. Bahan GaAs memancarkan cahaya infra-merah, Bahan GaAsP memancarkan cahaya merah atau kuning, sedangkan bahan GaP memancarkan cahaya merah atau hijau.
Seperti halnya piranti elektronik lainnya , LED mempunyai nilai besaran terbatas dimana tegangan majunya dibedakan atas jenis warna
TABEL WARNA LED DAN TEGANGANNYA
Warna
Tegangan Maju
Merah
1.8 volt
Orange
2.0 volt
Kuning
2.1 volt
Hijau
2.2 volt
Sedangkan besar arus maju suatu LED standard adalah sekitar 20 mA. Karena dapat mengeluarkan cahaya, maka pengujian LED ini mudah, cukup dengan menggabungkan dengan sumber tegangan dc kecil saja atau dengan ohmmeter dengan polaritas yang sesuai dengan elektrodanya.
D. Dioda Cahaya ( Photo-Diode)
Secara umum dioda-cahaya ini mirip dengan PN-Junction, perbedaannya terletak pada persambungan yang diberi celah agar cahaya dapat masuk padanya.
Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya arus bocor saja yang melewatinya. Dalam keadaan gelap, arus yang mengalir sekitar 10 A untuk dioda cahaya dengan bahan dasar germanium dan 1A untuk bahan silikon. Kuat cahaya dan temperature keliling dapat menaikkan arus bocor tersebut karena dapat mengubah nilai resistansinya dimana semakin kuat cahaya yang menyinari semakin kecil nilai resistansi dioda cahaya tersebut. Penggunaan dioda cahaya diantaranya adalah sebagai sensor dalam pembacaan pita data berlubang (Punch Tape). Selain itu banyak juga dioda cahaya ini digunakan sebagai sensor sistem pengaman (security) misal dalam penggunaan alarm.
26
26
E. Dioda Varactor
Dioda Varactor disebut juga sebagai dioda kapasitas yang sifatnya mempunyai kapasitas yang berubah-ubah jika diberikan tegangan. Dioda ini bekerja didaerah reverse mirip dioda Zener. Bahan dasar pembuatan dioda varactor ini adalah silikon dimana dioda ini sifat kapasitansinya tergantung pada tegangan yang diberikan padanya. Jika tegangan tegangannya semakin naik, kapasitasnya akan turun. Dioda varikap banyak digunakan pada pesawat penerima radio dan televisi di bagian pengaturan suara (Audio).
F. Dioda Cat's Whisker
Ini adalah salah satu jenis diode kontak titik. Dioda cat's whisker terdiri dari kawat logam tipis dan tajam yang ditekankan pada kristal semikonduktor, biasanya galena atau sepotong batu bara. Kawatnya membentuk anode dan kristalnya membentuk katode. Dioda Cat's whisker juga disebut diode kristal dan digunakan pada penerima radio kristal.
G. Dioda Terobosan
Dioda ini mempunyai karakteristik resistansi negatif pada daerah operasinya yang disebabkan oleh quantum tunneling, karenanya memungkinkan penguatan isyarat dan sirkuit dwimantap sederhana. Dioda ini juga jenis yang paling tahan terhadap radiasi radioaktif.
H. SCR atau Tiristor
Tiristor adalah suatu jenis semi kondiktir yang fungsinya hamper mirip dengan diode. Pada diode apabila anoda diberi tegangan positif dan katoda diberi tegangan negative, maka diode akan berkonduksi atau arus listrik akan mengalir dari kutub positif (anoda) menuju kutub negatif (katoda).
Kalau pada terdapat dua kutub, sedangkan pada tiristor terdapat tiga kutub, dua kutub pada tiristor sama dengan kutub diode yaitu anoda dan katoda, tetapi disini ada tambahan satu kutub lagi yang dinamakan gerbang atau gate.
27
27
2.5.4 Aplikasi Dioda
A. Demodulasi Radio
Penggunaan pertama diode adalah demodulasi dari isyarat radio modulasi amplitudo (AM). Dioda menyearahkan isyarat AM frekuensi radio, meninggalkan isyarat audio. Isyarat audio diambil dengan menggunakan tapis elektronik sederhana dan dikuatkan.
Pengubahan daya
Penyearah dibuat dari dioda, dimana diode digunakan untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Contoh yang paling banyak ditemui adalah pada rangkaian adaptor. Pada adaptor, diode digunakan untuk menyearahkan arus bolak-balik menjadi arus searah. Sedangkan contoh yang lain adalah alternator otomotif, dimana diode mengubah AC menjadi DC dan memberikan performansi yang lebih baik dari cincin komutator dari dinamo DC.
28
28
BAB III
KESIMPULAN DAN SARAN
3.1 Kesimpulan
Berdasarkan dari hasil keseluruhan proses analisis pada makalah, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
Fungsi Resistor
Menahan sebagian arus listrik agar sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian elektronika
Menurunkan tegangan sesuai yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika
Membagi tegangan
Bekerja sama dengan transistor dan kondensator dalam suatu rangkaian untuk membangkitkan frekuensi tinggi maupun frekuensi rendah
3.1.2 Fungsi Kapasitor
Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain (pada PS)
Sebagai filter dalam rangkaian PS
Sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian antenna
Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon
Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar
Fungsi Induktor
Induktor sering digunakan pada sirkuit analog dan pemroses sinyal.
Dua induktor atau lebih yang terkopel secara magnetik membentuk transformator.
Induktor digunakan sebagai penyimpan energi pada beberapa pencatu daya moda sakelar.
Induktor juga digunakan dalam sistem transmisi listrik, yang digunakan untuk mengikangkan paku-paku tegangan yang berasal dari petir, dan juga membatasi arus pensakelaran dan arus kesalahan. Dalam bidang ini, indukutor sering disebut dengan reaktor.
3.1.4 Fungsi Transistor
Transistor merupakan salah satu jenis semi konduktor yang dapat dipergunakan untuk :
Sebagai perataan arus
Menahan sebagaian arus
Menguatkan arus
Membangkitkan frekuensi tinggi
29Membangkitkan frekuensi rendah
29
3.1.5 Fungsi Dioda
Dioda Penyearah digunakan untuk mengalirkan arus dan tegangan listrik yang besar dalam satu arah saja.
Dioda LED digunakan sebagai lampu isyarat, sebagai lampu hias, maupun lampu display.
Dioda Cahaya digunakan sebagai sensor dalam pembacaan pita data berlubang (Punch Tape). Selain itu banyak juga dioda cahaya ini digunakan sebagai sensor sistem pengaman (security) misal dalam penggunaan alarm.
Dioda Varactor digunakan pada pesawat penerima radio dan televisi di bagian pengaturan suara (Audio).
Dioda cat's whisker digunakan pada penerima radio kristal.
Dioda Terobosan jenis yang paling tahan terhadap radiasi radioaktif.
SCR atau Tiristor merupakan diode yang dapat dikontrol.
3.2 Saran
1. Makalah ini terbatas pada teori dasar, rumus dasar, bentuk dan manfaat dari resistor, kapasitor dan induktor.
2. Makalah ini dapat dikembangkan pada penjelasan yang lebih luas, misalnya pada aplikasi dari resistor, kapasitor, dan induktor.
30
30
DAFTAR PUSTAKA
Barus, FJ, Aplikasi Hukum Kirchoff, PPPG Teknologi Medan, Medan; 2004.
Fadilah, Kismet, Ilmu Listrik, Angkasa, Jakarta; 1999.
Hayt, william H, Kernenerly, Jack E, Pantur Silaban, Rangkaian Listrik jilid 1, Erlangga, Jakarta; 1982.
31
31
