Post on 13-Dec-2014
description
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
DASAR ELEKTRONIKA
1. PENDAHULUAN
Rangkaian elektronika adalah suatu rangkaian yang dibentuk dari
berbagai macam komponen elektronika yang dirangkai sedemikian rupa
sehingga membentuk suatu sistem rangkaian elektronika yang terpadu.
Dalam bidang elektronik, komponen elektronika dapat dibagi
menjadi 2 kelompok, yaitu :
Komponen pasif dan,
Komponen aktif
2. KOMPONEN PASIF
Komponen pasif adalah komponen – komponen elektronika yang tidak
menghasilkan energi listrik atau mengubah bentuk gelombang pada energi
listrik seperti perubahan fasa / pembalikan fasa, penguatan dan lain – lain.
Komponen elektronika yang termasuk dalam komponen pasif
diantaranya adalah :
Resistor atau tahanan / hambatan
Kapasitor atau kondensator
Induktor
Saklar / switch
Relay, dan lain-lain
2.1. Resistor
Resistor biasa juga disebut sebagai hambatan, tahanan, pelawan,
werstand (Belanda) digunakan pada hampir semua rangkaian elektronika.
Fungsi resistor dalam suatu rangkaian elektronika dapat saja berbeda
misalnya sebagai penghambat arus listrik / memperkecil arus listrik atau
sebagai pembagi tegangan dan lain – lain.
Prepared by : Hamzah
1
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Resistor dapat terbuat dari berbagai bahan antara lain dari batu
(resistor batu), karbon (resistor karbon), keramik (resistor keramik) dan
lain -lain.
Resistor biasa disingkat dengan notasi huruf R. Satuan yang dipakai
untuk menentukan besar kecilnya nilai suatu resistor adalah ohm yang
disingkat dengan huruf Yunani Omega (Ω). Nama ohm diberikan atas
penghargaan kepada yang menemukannya yaitu seorang bangsa Jerman
yang bernama George Simon Ohm (1787 – 1854).
Besar kecilnya nilai suatu resistor disebut resistansi. Untuk nilai
resistor yang besar biasa dipakai KΩ atau MΩ, dimana :
1 K Ω (Kilo ohm) = 1.000 ohm
1 M Ω (Mega ohm) = 1.000.000 ohm
Nilai resistansi dari resistor, ada yang dapat diatur dan ada yang
tetap sehingga berdasarkan hai ini resistor dapa dikelompokkan menjadi :
Resistor tetap (fixed resistor)
Resistor variable (variable resistor)
2.1.1. Resistor Tetap ( fixed resistor )
Resistor tetap (fixed resistor) adalah resistor yang nilai resistansinya
tetap dan tidak dapat diubah – ubah.
Simbol dari resistor tetap adalah :
atau
Nilai resistansi resistor tetap biasanya dicantumkan pada badannya
berupa angka atau biasa pula berupa kode warna. Adapun jenis – jenis warna
yang dipakai beserta maknanya diperlihatkan pada tabel 1 di bawah :
Warna Angka Tolenransi
Prepared by : Hamzah
2
Gambar 2.1 : Simbol resistor tetap
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Hitam 0 -
Coklat 1 ± 1 %
Merah 2 ± 5 %
Orange (Jingga) 3 -
Kuning 4 -
Hijau 5 ± 0,5 %
Biru 6 -
Ungu (violet) 7 -
Abu – abu 8 -
Putih 9 ± 10 %
Emas - ± 15%
Perak - ± 1 0%
Tanpa Gelang - ± 20%
Tabel 1 : Kode warna resistor beserta maknanya
Sebagai contoh, suatu resistor dengan warna - warna yang
diperlihatkan pada badannya seperti pada gambar 2.2.
Gelang 1 : Hijau
Gelang 2 : Biru
Gelang 3 : Orange
Gelang 4 : Perak
Nilai resistansi resistor di atas adalah :
Gelang ke-1, hijau = 5 (angka pertama)
Gelang ke-2, biru = 6 (angka kedua)
Gelang ke-3, orange = 3 (banyaknya angka nol
Gelang ke-4, perak = ± 10 % (toleransi atau kelonggaran)
Jadi nilai resistansinya = 56000 ± 10 % Ω atau 56 ± 10 % KΩ
Prepared by : Hamzah
3
Gambar 2.2 . Resistor dengan kode warna pada badannya
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Dengan toleransi 10%, resistor tersebut masih baik bila bernilai :
(56.000 – 5.600) s/d (56.000 + 5.600) = 50.400 Ω s/d 61.600 Ω
Kerusakan resistor dapat berupa :
Berubah harganya, (karena panas, umur dan sebagainya)
Putus. Berarti nilai tahanannya menjadi sangat besar atau bahkan tak
berhingga.
Bocor atau terhubung singkat, berarti harga tahanannya menjadi
sangat kecil atau bahkan nol.
Nilai tahanan / resistansi yang diproduksi oleh pabrik dan dijual
di pasaran sudah mempunyai nilai yang baku. Tabel 2 di bawah ini
memperlihatkan tabel harga – harga resistansi standar untuk toleransi ±5 %.
Ω Ω Ω KΩ KΩ KΩ MΩ MΩ
1,0 10 100 1,0 10 100 1,0 10
1,1 11 110 1,1 11 110 1,1
1,2 12 120 1,2 12 120 1,2
1,3 13 130 1,3 13 130 1,3
1,5 15 150 1,5 15 150 1,5
1,6 16 160 1,6 16 160 1,6
1,8 18 180 1,8 18 180 1,8
2,0 20 200 2,0 20 200 2,0
2,2 22 220 2,2 22 220 2,2
2,4 24 240 2,4 24 240 2,4
2,7 27 270 2,7 27 270 2,7
3,0 30 300 3,0 30 300 3,0
3,3 33 330 3,3 33 330 3,3
3,6 36 360 3,6 36 360 3,6
Ω Ω Ω KΩ KΩ KΩ MΩ MΩ
3,9 39 390 3,9 390 390 3,9
4,3 43 430 4,3 43 430 4,3
4,7 47 470 4,7 47 470 4,7
Prepared by : Hamzah
4
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
5,1 51 510 5,1 51 510 5,1
5,6 56 560 5,6 56 560 5,6
6,2 62 620 6,2 62 620 6,2
6,8 68 680 6,8 68 680 6,8
7,5 75 750 7,5 75 750 7,5
8,2 82 820 8,2 82 820 8,2
9,1 91 910 9,1 91 910 9,1
Selain memiliki nilai resistansi, resistor juga mempunyai rating daya
(batas daya yang diperkenankan) yang harus diperhatikan dalam
penggunaannya. Rating daya ini ada yang dicantumkan pada badan resistor
dan ada yang tidak tercantum. Untuk resistor yang rating dayanya tidak
dicantumkan, kita dapat mengetahui dari ukuran sisiknya. Semakin besar
ukurannya maka rating dayanya semakin besar pula.
2.1.2. Resistor Variabel (variable resistor)
Resistor variabel atau resistor tidak tetap adalah resistor yang nilai
resistansinya dapat diubah – ubah sesuai dengan keperluannya. Perubahan
nilai resistor variabel dapat dilakukan dengan memutar atau menggeser
pengaturnya.
Perubahan nilai resistansi resistor variabel dapat dilakukan secara
manual, ataupun melalui besaran – besaran fisika lain seperti cahaya, suhu,
dan lain – lain.
Untuk pengaturan secara manual dikenal dua jenis resistor, yaitu :
Potensiometer
Trimpot
Simbol resistor variabel :
Prepared by : Hamzah
5
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
atau a. Potensimeter
atau b. Trimpot
a) Potensiometer.
Simbol potensimeter diperlihatkan pada gambar 2.3.a di atas.
Potensiometer pada umumnya terbuat dari bahan kawat atau carbon (arang).
Potensiometer yang terbuat dari bahan kawat memiliki ukuran sisik dan daya
yag besar dibanding dengan potensiometer yang terbuat dari material
carbon.
Pengaturan nilai resistansi potensiometer dapat bersifat logaritmis
atau linier. Untik petensiometer logaritmis, pada badannya terdapat kode A
sedangkan pada potensiometer linier terdapat kode B pada badannya. Yang
dimaksud dengan potensiometer linier adalah porensiometer yang
perubahan nilai tahananya sebanding dengan putaran pengaturannya,
sedangkan potensiometer logaritmis adalah porensiometer yang perubahan
nilali tahanannya berdasarkan perhitungan logaritma.
Selain kode huruf A dan B, pada badan potensiometer juga terdapat
nilai resistansi maksimal potensiometer. Sebagai contoh, pada badan suau
potensiometer terdapat tulisan A dan 10K, hal ini berarti :
Pengaturan nilai resistansi potensiometer bersifat logaritmik dengan
putaran pengaturannya.
Potensiometer tersebut dapat diatur untuk interval nilai resistansi
0 s/d 10 KΩ.
Terdapat tiga jenis potensiometer yang sering dipakai dalam
peralatan elektronika / peralatan listrik yaitu :
Prepared by : Hamzah
6
Gambar 2.3. Simbol resistor variabel
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Potensiometer yang dilengkapi denagn saklar. Saklar pada
potensiometer ini sering berfungsi sebagai saklar on – off, biasanya
terdapat pada peralatan elektronika seperti radio portable atau pada
peralatan listrik seperti AC (air conditioning).
Potensiometer yang tidak dilengkapi dengan saklar. Potensiometer
jenis ini sering digunakan sebagai pengatur nada (tone control) pada
amplifier seperti pengatur nada tinggi (treble), pengatur nada rendah
(bass) dan lain – lain.
Petensiometer ganda atau potensiometer stereo. Potensiometer ini
terdiri dari dua buah potensiometer yang dihubungkan sedemikian
rupa sehinga berada dalam satu poros. Potensiometer jenis ini
biasanya digunakan dalam rangkaian – rangkaian stereo.
Potensiometer geser. Pengaturan resistansi untuk ketiga jenis
potensiometer di atas dilakukan dengan memutar pengatur yang
terdapat pada potensiometer tersebut. Pada potensiometer geser,
pengaturan nilai resistansi dilakukan dengan menggeser tangkai
pengatur yang terdapat di atas badannya. Potensiometer geser sering
digunakan dalam rangkaian equalizer untuk mengatur tinggi rendahya
nada.
Kerusakan yang sering terjadi pada potensiometer adalah :
Untuk potensiometer yang terbuat dari material kawat, kerusakan
biasanya terjadi pada putusnya kawat yang melilit badan
potensiometer.
Untuk potensiometer yang terbuat dari material cabon (arang),
biasanya terjadi keausan pada carbonnya sehingga nilai resistansinya
tidak dapat diatur. Kerusakan biasa pula terjadi pada poros pengatur
yang keras bila diputar. Hal ini disebabkan adanya kotoran pada bagian
dalam potensiometer.
b) Trimpot
Prepared by : Hamzah
7
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Trimpot atau trimmer potensiometerr adalah salah satu jenis resistor
variabel yang nilai resistansinya dapat pula diatur seperti halnya
potensiometer. Yang membedakan adalah :
Pada potensiometer pengaturan nilai resistansi dilakukan dengan
memutar (menggunakan tangan) poros pengaturnya, sedangkan pada
trimpot nilai resistansi diatur dengan memutar (menggunakan obeng
trim) lubang pengaturnya.
Bentuk fisik trimpot lebih kecil dibandingkan potensiometer.
Trimpot digunakan pada rangkaian dengan daya – daya kecil,
sedangkan potensiometer utnuk daya – daya besar.
Harga potensiometer lebih mahal disbanding trimpot.
Simbol trimpot diperlihatkan pada gambar 3.b . seperti halnya dengan
potensiometer, trimpot juga diberi kode huruf A atau B pada badannya
untuk menunjukkan jenis logaritmis atau linier.
2.2. Kapasitor
Kapasitor atau kondensator termasuk salah satu komponen pasif yang
banyak dipakai dalam rangkaian elektronika. Suatu kondensator terdiri dari
dua lempengan penghantar yang saling tersekat oleh bahan isolasi. Bahan
isolasi diantara kedua lempengan penghantar tersebut disebut dielektrikum
atau dielektrika.
Terdapat beberapa jenis kondensator menurut bahan
dielektrikumnya, bila dielektrikumnya dari bahan keramik maka disebut
Prepared by : Hamzah
8
Gbr. 2.4. Kondensator terdiri dari dua lempengan penghantar yang saling tersekat.
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
kondensator keramik begitupula bila dielektrikumnya dari bahan kertas
maka disebut kondensator kertas, dan seterusnya.
Kondensator mempunyai sifat menyimpan muatan – muatan listrik.
Kemampuan menyimpan berapa banyak muatan listrik ini disebut kapasitas
kondensator atau kapasitansi. Satuan kapasitansi adalah Farad (F),
kondensator biasa disingkat dengan notasi huruf C.
Apabila padda lempengan – lempengan kondensator deeri tegangan 1
volt sehingga mampu menyimpan muatan listrik sebesar 1 coulomb maka
kapasitansinya adalah 1 Farad.
Dalam kenyataannya, satuan farad untuk kapasitansi kondensator
sangat besar, untuk itu dipakailah satuan – satuan pecahannya, yaitu :
1 µF (Mikro farad) = 10-6 F
1 nF (Nano farad) = 10-9 F
1 pF (Piko farad) = 10-12 F
Harga kapasitansi suatu kondensator tertera pada badannya dengan
angka – angka atau kode warna. Warna – warna yang dipakai sama seperti
yang dipakai dalam kode warna resistor, hanya pada kondensator ada
tambahan kode warna untuk menyatakan tegangan kerja maximum atau
Working Voltage (WV).
Pemberian kode warna pada kondensator dapat dilihat pada tabel 3
di bawah :
Warna Angka Toleransi Tegangan Kerja
Hitam 0 ±20 % -
Coklat 1 ±1 % 100 V
Merah 2 ±2 % 250 V
Orange 3 ±2,5 % -
Kuning 4 ±5 % 400 V
Hijau 5 - -
Biru 6 - 630 V
Ungu 7 - -
Prepared by : Hamzah
9
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Abu – abu 8 - -
Putih 9 ±10 % -
Berikut ini diberikan beberapa contoh cara membaca nilai kapasitansi
dari beberapa jenis kondensator :
Pada sebuah kondensator polyester tercantum kode warna sebagai
berikut : coklat, Hijau, Orange, Putih, Merah. Maka nilai kapasitansi
kondensator tersebut adalah :
Warna ke-1 : Coklat = 1 (angka pertama)
Warna ke-2 : Hijau = 5 (angka kedua)
Warna ke-3 : Orange = 3 (banyaknya angka nol)
Warna ke-4 : Putih = ±10 % (toleransi)
Warna ke-5 : Merah = 250 V (tegangan kerja)
Jadi nilai kapasitansi kondensator tersebut adalah 15.000 pF atau 15 nF
dengan toleransi ±10 % dan tegangan kerja maximum 250 Volt.
Pada sebuah kondensator keramik tertera tulisan angka 102, arti kode
angka tersebut adalah :
Angka pertama : 1
Angka kedua : 0
Angka ketiga : 2 (banyaknya angka nol)
Jadi kepasitansi kondensator tersebut adalah 1000 pF atau 1 nF.
Pada badan suatu kondensator keramik tertera tulisan 0,001, hal in
berarti bahwa nilai kapasitansi kondensator tersebut adalah 0,001 µF
atau 1 nF.
Pada badan suatu kondensator elektrolit (elco) terdapat tulisan 47 µF, 16
V, hal ini berarti bahwa nilai kapasitansi kondensator tersebut adalah
47 µF dan tegangan kerja maximumnya 16 Volt.
Sama halnya dengan resistor, pada kondensator juga terdapat jenis
kondensator yang dapat diubah – ubah nilai kapasitansinya. Kondensator
semacam ini disebut kondensator variabel atau variable condensator (Varco).
Prepared by : Hamzah
10
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Kondensator jenis ini biasa digunakan pada pesawat penerima radio untuk
mengubah – ubah frekwensi penerima radio guna mencari frekwensi
pemancar radio.
Faktor - faktor yang menentukan nilai kapasitansi kondensator adalah
:
Luas lempengan / keeping penghantar
Tebal dielektrika atau jarak antara lempengan penghantar
Jenis dielektrika yang dipakai
Dalam bentuk rumus :
, dimana :
C = Kapasitansi Kondensator ( F )
Ε = Konstanta dielektrika ( F/m )
A = Luas lempengan penghantar ( m2 )
D = Jarak antara lempengan penghantar ( m )
Nilai kapasitansi kondensator yang diproduksi oleh pabrik dan dijual di
pasaran sudah mempunyai nilai yang baku / standart. Tabel 4 di bawah ini
memperlihatkan nlai – nilai kapasitansi standart yang beredar di pasaran.
pF µF µF µF µF
10 0,001 0,1 10 1000
12 0,0012 - - -
13 0,0013 - - -
15 0,0015 0,15 15 -
18 0,0018 - - -
20 0,002 - - -
22 0,0022 0,22 22 2200
24 - - - -
27 - - - -
30 - - - -
33 0,0033 0,33 33 3300
Prepared by : Hamzah
11
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
36 - - - -
43 - - - -
47 0,0047 0,47 47 4700
51 - - - -
56 - - - -
62 - - - -
68 0,0068 0,68 68 6800
75 - - - -
82 - - - -
100 0,01 1,0 100 10000
110 - - - -
120 - - - -
130 - - - -
150 0,015 1,5 - -
Simbol kapasitor diperlihatkan pada gambar 5 di bawah :
2.2.1. Kondensator pada rangkaian DC
Perhatikan gambar rankaian RC seri di bawah ini :
Pada saat saklar S ditutup, akan mengalir arus pada rangkaian . arus ini
akan menuati kondensator sehingga disebut arus pemuatan. Arus
Prepared by : Hamzah
12
Gambar. 2.6. Rangkaian RC seri di hubungkan dengan sumber tegangan DC.
Gambar. 2.5. Simbol Kapasitora. Kapasitor Non Polarb. Kapasitor Bipolar (Elco)c. Variable Kapasitor
(Varco)
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
pemuatan hanya mengalir sebentar, sehingga kondensator sudah
termuati.
Pada kejadian ini terlihat bahwa arus terlebih dahulu mengalir mengisi
kondensator hingga penuh. Dengan kondensator yang sudah penuh oleh
muatan listrik, tegangan pada kondensator menjadi maximum
atau VC = E. Kejadian ini disebut arus mendahului tegangan atau
tegangan tertinggal oleh arus.
Setelah pemuatan kondensator, tidak ada lagi arus yang mengalir
sehingga : I = 0, VR = 0, VC = ε
Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa :
Kondensator menghambat jalannya arus listrik.
Kondensator memblokir tegangan searah.
Bagi arus searah, kondensator merupakan hambatan yang nilainya
sangat tinggi.
Pada kapasitor, tegangan tertinggal oleh arus atau arus mendahului
tegangan.
Perhatikan gambar rangkaian di bawah ini :
Pada saat saklar S1 ditutup dan S2 terbuka, kondensator C dimuati oleh
sumber tegangan ε. Hal ini berarti pada saat tersebut mengalir arus
pemuatan dari sumber tegangan ε menuju kondensator C.
Setelah kondensator C penuh oleh muatan listrik, arus pemuatan tidak
mengalir lagi.
Dalam kondisi kondensator penuh oleh muatan listrik, saklar S1 dibuka
dan S2 ditutup, akan mengalir arus pada resistor R. arus ini berasal dari
Prepared by : Hamzah
13
Gambar 2.7. RC paralel di hubungkan dengan sumber tegangan DC, E.
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
kondensator C yang membuang muatannya. Arus ini disebut arus buang
muatan atau arus pembuangan. Pada kondisi ini, muatan listrik pada
kondensator akan berangsur – angsur menipis hingga akhirnya habis.
Dengan nilai R dan C yang sama, waktu yang dibutuhkan untuk
pemuatan dan pembuangan muatan listrik adalah sama besar.
2.2.2. Kondensator pada rangkaian AC
Perhatikan gambar rangkaian di bawah ini :
Mula – mula terminal atas sumber tegangan berpotensial positif (terminal
bawah negatif), arus pemuatan akan mengalir. Pada kondisi ini, keeping
atas kondensator bermuatan positif, koping bawah bermuatan negative.
Pada kondisi berikutnya, terminal atas sumber tegangan berpotensial
negative (terminal bawah positif). Dengan demikian keping atas
kondensator bermuatan negative, keeping bwah positif. Arus pemuatan
mengalir berlawanan arah dengan kondisi sebelumnya.
Kedua kejadian di atas berlangsung terus menerus dan menimbulkan
kesan, seakan – akan ada arus yang mengalir terus menerus. Kejadian
sebenarnya adalah arus pemuatan yang berbolak –balik arah. Walaupun
demikian kita katakana bahwa kondensator mgnalirkan arus bolak – balik.
Perlu diperhatikan untuk tidak memasang kondensator elektrolit pada
rangkaian yang hanya mengandung arus bolak –balik saja. Sebab akan
ada saat – saat dimana terminal – terminal kondensator dikenai polaritas
yang tidak benar.
Dari uraian di atas, dapat ditarik kesimpulan bahwa kondensator yang
dihubungkan dengan tegangan bolak – balik akan mengalirkan arus. Besanya
arus yang mengalir dapat dihitung menurut persamaan :
Prepared by : Hamzah
14
Gambar 2.8. Kondensator C di hubungkan dengan sumber tegangan AC.
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Reaktansi kapasitif kondensator merupakan hambatan kondensator
bagi arus bolak – balik, diberi notasi Xc. Jadi rumus di atas dapat ditulis :
Sedangkan besarnya Xc diperoleh dari persamaan :
Dimana :
Π = 3,14
F = Frekuensi ( Hz )
C = Kapasitansi ( F )
Kerusakan yang sering terjadi pada kondensator :
-Bocor ( terhubung singkat )
-Putus ( kondensator kering )
2.3. Kumparan / Induktor
Induktor atau induktansi adalah suatu elemen pasif dari rangkaian
listrik yang berupa kawat dari suatu kumparan yang dapat menyimpan
energi listrik selama beberapa periode dan melepaskannya selama periode
lainnya, sehingga daya rata – ratanya menjadi nol.
Besarnya induktansi dinyatakan sebagai :
Dimana :
L = induktansi ( henry )
Φ = fluks magnet (weber )
N = jumlah lilitan
i = arus pada induktor ( ampere ).
Prepared by : Hamzah
15
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
atau
Gbr. 2.9. Simbol Induktor
Sama halnya dengan resistor, induktor dapat juga dihubung seri,
paralel maupun seri – paralel. Besarnya induktansi total dalam suatu
rangkaian dapat dihitung dengan metode yang sama dengan menghitung
besarnya tahanan total.
Simbol induktor diperlihatkatkan pada gambar 5 di bawah :
3. KOMPONEN AKTIF
Yang dimaksud dengan komponen aktif dalam bidang elektronika
adalah komponen – komponen elektronika yang menghasilkan energi listrik
atau dapat juga berupa komponen elektronika yang mengatur aliran listrik
seperti perubahan bentuk gelombang, pembalikan fasa, penguatan,
pengolahan data dll.
Komponen elektronika yang termasuk komponen aktif diantaranya
adalah :
Sumber tegangan misalnya battery, accu, dll.
Dioda
Transistor
Thyristor
Triac
Diac
Integrated circuit
Dan lain – lain.
Sebagian besar komponen aktif dalam bidang elektronika terbuat dari
bahan semikonduktor, yaitu silikon & germanium. Pada tulisan ini hanya
akan diuraikan komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor
tersebut.
3.1. Dioda
Prepared by : Hamzah
16
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Dioda adalah sebuah kata majemuk yang berarti dua elektroda
dimana “ di “ berarti dua dan “ oda “ berasal dari kata elektroda. Jadi dioda
adalah komponen semikonduktor yang terdiri dari dua elektroda anoda dan
katoda.
Anoda bersifat positif ( kekurangan elektron ) sedangkan katoda
bersifat negatif ( kelebihan elektron ).
Simbol dioda diperlihatkan pada gambar 3.1 di bawah. :
Pada umumnya, katoda diberi tanda berupa bintik / titik atau gelang.
Untuk dioda dengan daya besar, katoda biasanya berulir. Dioda terbuat dari
bahan semikonduktor silikon atau germanium.
3.1.1. Pemberian tegangan pada dioda.
a. Forward Bias.
Gambar 3.2. memperlihatkan suatu dioda yang dihubungkan pada
sumber tegangan DC. Pada gambar tersebut, katoda dihubungkan dengan
kutub negative sumber tegangan sedangkan anoda dihubungkan dengan
kutub positif melalui hambatan R. Pada hubungan ini arus listrik akan
mengalir melalui dioda dan hambatan R. Hubungan ini disebut Forwart bias
atau panjar maju.
Prepared by : Hamzah
17
Gbr. 3.1. Simbol dioda, menyerupai anak panah yang menunjukkan bahwa arus hanya mengalir dari arah anoda ke katoda
Gbr. 3.2. Dioda diberi forward bias (panjar maju). Arus I mengalir dalam rangkaian, dioda ibarat saklar yang tertutup bila diberi forward bias.
+
-R
DI
Vs
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Pada gambar diatas, terdapat tegangan pada dioda ( Vd ) sebesar 0,6
s/d 0,7 volt untuk dioda silikon atau 0,2 s/d 0,3 volt untuk dioda germanium,
tegangan ini disebut tegangan lutut atau tegangan offset. Sedangkan
tegangan pada hambatan R ( VR ) sebesar VR = Vs – Vd. Dengan demikian,
dapat diketahui besarnya arus listrik yang mengalir pada rangkaian yaitu :
Contoh soal :
Hitung arus listrik I yang mengalir pada
rangkaian, jika :
Vs = 12 volt dan R = 1 kΩ
Jenis dioda adalah silikon.
Jawab :
Arus listrik yang mengalir pada rangkaian :
b. Reverse bias
Selain pemberian tegangan dengan cara forward bias, dikenal pula
pemberian tegangan dengan cara reverse bias ( panjar mundur ). Pemberian
tegangan dengan cara ini dilakukan dengan menghubungkan anoda dengan
kutub negatif sumber tegangan dengan katoda kutub positif, seperti
diperlihatkan pada gambar 3.3. di bawah.
Pada pemberian tegangan dengan cara reverse bias, hanya ada arus
listrik yang sangat kecil mengalir pada rangkaian. Arus ini adalah arus
bocoran, karena nilainya yang sangat kecil maka diabaikan saja dan
Prepared by : Hamzah
18
+
-R
DI
Vs
+
-R
D
Gbr. 3.3. Dioda diberi reverse bias (panjar mundur). Tidak ada arus listrik yang mengalir pada rangkaian. Dioda ibarat saklar yang terbuka bila diberi reverse bias.
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
dianggap tidak ada arus listrik yang mengalir. Karena tidak ada arus listrik
yang mengalir pada rangkaian, maka :
Tegangan pada hambatan R, VR = 0
Tegangan pada dioda D, VD = 0
3.1.2. Karakteristik Dioda.
Gambar 3.4. memperlihatkan kurva dioda. Kurva semacam ini
disertakan oleh pabrik bersamaan type dioda yang diproduksinya.
Dari gambar di atas terlihat bahwa :
Pada daerah forward ( dioda diberi forward bias ) arus listrik akan
membesar secara drastis pada saat tegangan melampaui tegangan
offset. Tegangan offset untuk dioda silikon sebesar 0,6 V s/d 0,7 V,
sedangkan untuk dioda germanium sebesar 0,2 s/d 0,3 Volt. Untuk
tulisan selanjutnya kita tetapkan tegangan offset untuk dioda silikon
adalah 0,7 Volt sedangkan untuk dioda germanium sebesar 0,3 Volt.
Prepared by : Hamzah
19
V
I
Daerah forward
Daerah Reverse
Tegangan Offset
Arus Bocor-BV
Breakdown Voltage
Gbr. 3.1. Kurva Dioda
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Pada daerah reverse ( dioda diberi forward bias ) arus listrik yang
mengalir sangat kecil, arus ini disebut arus bocor. Bila tegangan
dinaikkan terus hingga melampaui tegangan Breakdown ( BV ), maka
arus listrik akan mengalir secara drastis. Pada keadaan ini dioda sudah
mengalami kerusakan. Kerusakan tersebut terjadi karena dioda diberi
tegangan melampaui tegangan breakdownnya.
Selain kurva dioda, pabrik pembuat juga mencantumkan nilai batas
daya dioda atau arus maksimum yang dapat dilewati dioda.
Sebagai contoh : dioda dengan type 1N914 mempunyai batas daya
maksimum 250 mw ; pada dioda dengan type 1N4003 mempunyai arus
forward dc maksimum 1A. Jadi dioda 1N914 akan rusak bila daya yang
dikenakan padanya melebihi 250 mw, demikian pula pada dioda 1N4003
bila diberi arus melewati 1A akan merusak dioda tersebut.
3.1.3. Tahanan pembatas arus
Perhatikan gambar 3.5. dibawah, tahanan Rs pada gambar tersebut
disebut tahanan pembatas arus yang berfungsi untuk membatasi arus listrik
yang mengalir pada dioda.
Pemilihan nilai Rs didasarkan pada nilai batas arus forward
maksimum dari dioda.
3.1.4. Garis Beban
Garis beban digunakan untuk mennentukan nilai arus dan tegangan
yang bekerja pada dioda.
Pada gambar 3.5. Vs adalah sumber tegangan de variable. Dengan
memperhatikan gambar 3.5 , diperoleh arus yang mengalir pada rangkaian,
sebesar :
Prepared by : Hamzah
20
Gbr. 3.1. Tahanan Pembatas Arus dihubungkan seri dengan dioda
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Dengan Vs dan Rs di ketahui, terlihat bahwa persamaan diatas
merupakan persamaan linier / persamaan garis lurus. Bila persamaan ini di
gambar, akan diperoleh sebuah garis lurus. Garis lurus tersebut digambar
pada kurva karakteristik dioda, sehingga antara garis lurus dengan kurva
karakteristik dioda berpotongan. Titik potong ini disebut titik kerja atau titik
operasi yang biasa diberi notasi Q.
Sebagai contoh, bila tegangan sumber Vs sebesar 2 Volt dan tahanan
pembatas arus Rs = 200 Ω, maka arus listrik yang mengalir pada rangkaian,
sebesar :
Untuk menggambar persamaan tersebut, langkah – langkahnya
adalah sebagai berikut :
Misalkan Vd = 0, maka : i = 0,01 A = 10 mA
Diperoleh titik ( 0 , 10 ) pada sumber simetri VD versus I.
Misalkan I = 0, maka : VD = 2 volt
Diperoleh titik ( 2 , 0 ) pada sumbu simetri Vd versus I.
Perpotongn garis lurus dan kurva karakteristik dioda dari hasil
perhitungan di atas dapat dilihat pada gambar 3.6. berikut :
.
Prepared by : Hamzah
21
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Dari gambar di atas terlihat bahwa arus yang mengalir pada dioda
sebesar 6,5 mA dan tegangannya 0,7 volt.
Latihan soal :
1. Hitung arus listrik yang mengalir pada
rangkaian samping, bila :
R = 1 kΩ, Vs = 12 volt
Jenis dioda adalah silikon.
2.
Pada gambar di samping :
Vs = 100 volt
R1 = 5 kΩ
R2 = 20 kΩ
R3 = 10 kΩ
Jenis dioda yang dipakai adalah silikon dan dapat berupa dari type dioda
pada table berikut.
Type dioda BV Imax
1N914 75 V 200 mA
1N4001 50 V 1 A
1N1185 120 V 35 A
Tabel di atas menunjukkan type dari beberapa dioda dengan tegangan
break downnya dan nilai batas arusnya.
a. Hitung arus yang mengalir pada dioda.
Dioda mana yang tidak dapat di pakai ?
b. Bila dioda dibalik, dioda mana yang tidak dapat dipakai ?
Prepared by : Hamzah
22
Gbr. 3.6. Garis beban memotong kurva dioda. Titik potong tesebut adalah titik kerja.
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
3.2. Transistor
Nama transistor berasal dari kata transfer dan resistor. Sama halnya
dengan komponen semikonduktor lainnya transistor juga dibuat dari bahan
germanium dan silikon. Dalam bidang elektronika komponen transistor
banyak sekali macam ragamnya, antara lain Transistor Efek Medan ( Field
Effect Transistor, FET ), Uni Junction Transistor ( UJT ), Metal Oxide
Semiconduktor Field Effect Transistor ( MOSFET ), Bipolar Junction Transistor
( BJT ), dan lain – lain. Pada tulisan ini hanya dibahas transistor yang paling
umum digunakan dalam bidang elektronika yaitu Bipolar – Junction
Transistor ( BJT ) atau disebut transistor sambungan – bipolar atau
transistor pertemuan. Untuk tulisan selanjutnya bila terdapat kata transistor
maka yang dimaksud adalah transistor pertemuan atau transistor bipolar.
Dalam operasinya penggunaan transistor kebanyakan diterapkan
sebagai penguat, saklar elektronik dan lain – lain.
Transistor bipolar memiliki 3 buah terminal atau kaki, yaitu :
Kaki emitor diberi notasi e
Kaki basis diberi notasi b
Kaki kolektor diberi notasi k atau c
3.2.1. Jenis Transistor
Dalam bidang elektronika dikenal 2 macam jenis transistor, yaitu :
Transistor PNP ( Positif Negatif Positif )
Transistor NPN ( Negatif Positif Negatif )
Simbol transistor diperlihatkan pada gambar 3.7. di bawah :
Prepared by : Hamzah
23
Gbr. 3.7. Lambang/symbol transistor :
a. NPNb. PNP
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
_
_
+
+
_
+
+
_
++
+
_
__
__
_
++
+
(b)(a)
_
_
+
+
_
_
+
+
VC
VC
VEVE
IC
IE
IC
IB
IE
IB
(b)(a)
3.2.2. Membias transistor ( cara memberi tegangan / panjaran
kepada elektroda – elektroda transistor ).
Sebelum transistor dioperasikan untuk sesuatu fungsi , maka terlebih
dahulu elektroda – elektrodanya harus diberi potensial panjaran ( dibias ).
Cara memberi tegangan / potensial pada transistor diperlihatkan pada
gambar 3.8 di bawah :
Pada gambar di atas terlihat bahwa :
Dioda basis – emitor diberi panjar maju
Dioda basis – kolektor diberi panjar terbalik .
Hal ini berarti :
Pada transistor PNP :
Basis adalah negatif terhadap emitor atau basis lebih negatif dari
emitor.
Basis adalah positif terhadap koleketor atau basis lebih positif dari
kolektor.
Pada transistor NPN :
Basis adalah positif terhadap emitor atau basis lebih positif dari
emitor.
Basis adalah negatif terhadap koleketor atau basis lebih negatif
dari kolektor.
Bila elektroda – elektroda transistor sudah diberi panjaran menurut
aturan di atas, maka akan mengalir arus listrik pada rangkaian dengan arah
seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.9 di bawah :
Prepared by : Hamzah
24
Gbr. 3.8. Cara membias transistor :
c. Untuk transistor PNPd. Untuk transistor NPN
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Dari gambar di atas terlihat bahwa :
Arus listrik sebagian besar dibangkitkan oleh battery VE yaitu battery
yang memberi panjaran maju kepada dioda basis – emitor.
Sebagian besar arus listrik yang dibangkitkan oleh battery VE mengalir ke
kolektor ( Ic ) lalu kembali ke battery VE lewat battery VC.
Sebagian lagi dari arus tersebut mengalir ke basis dan kembali ke
battery VE.
Dengan menganggap transistor adalah suatu titik simpul pada gambar di
atas dan dengan menggunakan hukum arus Kirchhoff di peroleh : IC
= IE + IB.
Dalam kenyataannya arus IB kecil sekali sehingga dianggap : IC ≈ IE.
Dengan mengalirnya arus listrik pada rangkaian seperti yang diuraikan di
atas maka dikatakan transistor menghantar.
Selain pemberian panjaran transistor seperti yang diuraikan di atas,
dapat pula dilakukan pemberian panjaran seperti pada gambar 3.10 di
bawah :
Pada gambar di atas terlihat bahwa :
Prepared by : Hamzah
25
Gbr. 3.9. Arah arus listrik saat transistor dibias (diberi panjaran) :
e. Untuk transistor PNPf. Untuk transistor NPN
_
+
_
+VB
VCC
IB
IC
IE
Gbr. 3.10. Cara lain pemberian panjaran kepada transistor
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Jenis transistor adalah PNP maka basis harus lebih negatif terhadap
emitor hal ini dipenuhi oleh battery VB, demikian pula kolektor lebih
negatif terhadap basis ( Tegangan VCC lebih besar dari tegangan VB ).
Kuat arus IC ditentukan oleh kuat arus IB, makin besar IB makin besar pula
IC. Karena IB ditentukan oleh VB maka dapat dikatakan semakin besar VB
semakin besar pula IC.
Dari uraian tentang cara pemberian panjar ( pembiasan ) transistor di
atas, maka dapat disimpulkan bahwa syarat yang harus dipenuhi untuk
mengoperasikan transistor adalah :
Dioda emitor harus di bias maju
Dioda kolektor harus di bias balik.
3.2.3. Karakteristik Transistor
Salah satu cara untuk membayangkan bagaimana sebuah transistor
bekerja yaitu dengan membuat grafik yang menghubungkan arus dan
tegangan transistor. Grafik ini biasanya sudah dikeluarkan oleh pabrik
pembuat transistor yang dikenal sebagai kurva V – I transistor. Dibandingkan
dengan kurva V – I dioda, kurva V – I transistor lebih rumit karena adanya
pengaruh dari arus basis yang harus di masukkan dalam kurva.
Gambar 3.11 di bawah memperlihatkan rangkaian dasar untuk
melihat / mempelajari karakteristik transistor dimana tegangan VB diubah –
ubah untuk mengubah arus basis IB.
Prinsip kerja rangkaian di atas :
Kalau tegangan VBE = 0, maka IB = , IC = 0. kondisi ini disebut transistor
menyumbat. Tegangan VBE dapat diatur dengan mengatur sumber
Prepared by : Hamzah
26
VCC
VB
RC
_
+
_
+
IB
IE
IC Gbr. 3.11. Rangkaian dasar guna mempelajari karakterisitik transistor. Tegangan VB diubah-ubah untuk mengubah IB.
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
tegangan VB. Sumber tegangan VB memberi panjaran maju kepada dioda
basis emitor.
Kalau VBE dinaikkan dengan mengatur VB maka akan mengalir arus IB dan
arus kolektor IC. Kondisi ini disebut transistor menghantar.
Semakin besar VBE maka arus basis IB juga semakin besar demikian pula
dengan arus kolektor IC. Jadi kenaikan IB menyebabkan kenaikan IC.
Perbandingan antara arus kolektor IC dengan arus basis IB disebut
penguatan arus dc atau βdc atau hFE.
Dalam keadaan transistor menghantar pada gambar 3.11 berlaku
persamaan : VCC = IC . RC + VCE.
Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa transistor merupakan
hambatan yang harganya tidak tetap melainkan dapat berubah - ubah.
Semakin besar arus kolektor maka transistor dapat dianggap sebagai
hambatan yang nilainya kecil, demikian sebaliknya ( sifat setengah
penghantar ).
a. Kurva Kolektor
Kurva kolektor adalah kurva yang menunjukkan hubungan antara
arus kolektor IC dengan tegangan kolektor – emitor dimana arus basis IB
dibuat konstan dan tegangan VCC diubah- ubah .
Kurva kolektor juga dikeluarkan oleh pabrik pembuat transistor
bersamaan dengan transistor yang diproduksinya ( akan tetapi tidak semua
transistor mempunyai kurva ini namun kita juga dapat membuat kurva
tersebut dengan menggunakan rangkaian seperti pada gambar 3.12
berikut :
Prepared by : Hamzah
27
Gbr. 3.12. Rangkaian dasar guna mempelajari karakterisitik transistor. Tegangan VB diubah-ubah untuk mengubah IB.
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Untuk membuat kurva kolektor, langkah kerja yang harus dilakukan
adalah sebagai berikut :
1. Tetapkan nilai arus basis, misalnya 10 µA.
2. Atur tegangan VCC hingga VCC = 0 . kemudian ukur arus kolektor IC.
3. Naikkan tegangan VCC hingga VCE = 0,5 Volt, ukur kembali arus IC.
4. Lakukan langkah 3 untuk setiap kenaikan VCE sebesar 0,5 Volt atau
interval tegangan tertentu. Jangan melampaui tegangan break down
transistor.
5. Ambil data sebanyak 8 s/d 10 kali kemudian gambar hasilnya.
6. Ulangi langkah 1 s/d 5 untuk IB = 20 µA, 30 µA, & 50 µA.
Dengan melakukan percobaan di atas akan diperoleh kurva kolektor
seperti pada gambar 3.13 berikut :
Kurva tersebut di atas menjelaskan tentang kerja transistor . Jika
VCE = 0 dioda kolektor tidak terbias balik, arus yang mengalir pada kolektor
sangat kecil sehingga dapat diabaian. Untuk VCE antara 0 s/d IV arus kolektor
naik dengan cepat dan kemudian menjadi hampir konstan. Pertambahan
tegangan VCE tidak membuat arus kolektor IC berubah, hingga pada suatu
Prepared by : Hamzah
28
Gbr. 3.13. Kurva kolektor untuk beberapa nilai arus basis.
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
VCE
IC
Knee Voltage
Saturasi
Aktif
Breakdown
nilai tegangan VCE membuat arus kolektor IC melonjak menjadi besar secara
tiba – tiba. Nilai tegangan ini disebut tegangan breakdown. Bila suatu
transistor sudah dikenai tegangan breakdownnya maka transistor tersebut
sudah rusak.
Pada gambar 3.13 juga terlihat bahwa tegangan breakdown menjadi
lebih kecil pada arus basis yang besar.
Bentuk kurva kolektor untuk semua type transistor adalah sama
hanya nilai – nilainya yang berbeda seperti tegangan breakdown, Knee
Voltage, arus kolektor dan lain – lain.
b. Tegangan Saturasi Kolektor
Pada dasarnya kurva kolektor dibagi menjadi 3 daerah yaitu : daerah
saturasi, aktif & breakdown, seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.14. di
bawah :
Bagian awal dari kurva disebut daerah saturasi yang terletak pada
titik pusat & knee dari kurva. Bagian yang datar dari kurva disebut daerah
aktif. Pada daerah ini transistor akan beraplikasi jika diinginkan bekerja
sebagai pengendali sumber arus. Bagian akhir dari kurva disebut daerah
breakdown yang selalu dihindari dalam bekerjanya suatu transistor karena
akan merusak transistor tersebut.
Pada daerah saturasi, transistor bertingkah sebagai hambatan dengan
nilai resistansi yang kecil. Tegangan kolektor – emitor ( VCE ) pada daerah
adalah kecil hanya perpuluhan volt saja.
Prepared by : Hamzah
29
Gbr. 3.14. Pembagian daerah
kurva kolektor
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Agar transistor bekerja pada daerah aktif, dibutuhkan VCE lebih besar
dari 1 Volt. Sebagai pedoman, pada lembar data transistor dituliskan VCE
( sat ) artinya tegangan kolektor – emitor maximal dalam keadaan saturasi.
Jadi untuk membuat transistor bekerja di daerah aktif dibutuhkan VCE yang
lebih besar dari VCE ( sat ).
c. Rating transistor
Transistor sinyal kecil dapat mendisipasi daya ½ watt atau lebih kecil,
transistor daya ( transistor sinyal besar ) mendisipasi daya lebih besar dari
½ watt. Pada lembaran data transistor di cantumkan banyak parameter –
parameter dari suatu type transistor tertentu, namun yang paling sering
harus diperlihatkan adalah arus kolektor maximum ( IC ) dan disipasi daya
maksimum ( PD ) dari transistor.
Sebagai contoh, pada lembaran data transistor untuk transistor type
BC108 tertulis : PD = 300 mw, IC = 100 mA.
Hal ini berarti bahwa :
Transistor termasuk jenis transistor sinyal kecil karena PD kurang dari ½
watt
Disipasi daya maximum transistor = 300 mw
Arus kolektor maximum = 100 mA
Disipasi daya transistor dalam suatu rangkaian dapat dihitung dengan
persamaan : PD = VCE . IC.
Jika dalam suatu rangkaian digunakan transistor BC108, arus
kolektor yang mengalir pada rangkaian sebesar 10 mA dan tegangan
kolektor – emitor 12 Volt maka disipasi daya transistor : PD = 120 mW. Nilai
ini lebih kecil dari rating daya transistor, 300 mW.
3.2.4. Garis beban dc transistor
Garis beban dapat digambarkan pada kurva kolektor untuk
memberikan pandangan tentang bagaimana transistor bekerja dan pada
daerah mana transistor bekerja.
Prepared by : Hamzah
30
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Perhatikan gambar 3.15 berikut :
Tegangan pada hambatan RC ( VRC ) :
VRC = VCC - VCE
Arus pada hambatan RC ( IC ) :
( ini adalah persamaan garis beban dc)
Sebagai contoh, jika nilai – nilai hambatan dan tegangan
pada gambar 3.15 diketahui :
VBB = 10 volt VCC = 20 volt
RB = 47 kΩ RC = 10 kΩ
Maka :
Dengan VCE = 0, maka IC = 2 mA diperoleh titik ( 0,2 ).
Dengan IC = 0, maka VCE = 20 volt diperoleh titik ( 20,0 ).
Titik – titik tersebut digambar pada kurva kolektor dan dihubungkan
sehingga diperoleh suatu garis yang memotong kurva kolektor, seperti
diperlihatkan pada gambar 3.16 berikut :
Prepared by : Hamzah
31
Gbr. 3.15. Contoh rangkaian untuk menggambar garis beban dc
IC
VCE
IB = 0
ICEO
1 mA
2 mA
3 mA
Saturasi
Titik sumbat(cut off)
Q
Gbr. 3.16. Garis beban dc
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Titik dimana garis beban memotong IB = 0 disebut titik sumbat, pada
titik ini IC sangat kecil dan seringkali diabaikan sehingga titik sumbat juga
dapat berada pada IC – 0. pada kondisi ini VCE dianggap sama dengan VCC ,
VCE ≈ VCC.
Titik dimana garis beban memotong nilai IB terbesar disebut titik
saturasi, nilai IB yang dipotong disebut IB saturasi ( IB(sat) ). Pada kondisi ini
arus kolektor IC berada pada kondisi maximum, disebut IC (sat) dan
nilainya :
Titik Q pada gambar 3.16 disebut titik operasi, dimana dengan
menarik garis dari titik Q ke sumbu IC dan VCE maka nilai IC dan VCE diketahui,
dititik inilah transistor beroperasi.
3.2.5. Transistor sebagai saklar
Transistor yang bekerja sebagai saklar berarti mengoperasikan
transistor pada titik saturasi dan titik sumbat, dan tidak ditempat – tempat
sepanjang garis beban.
Jika transistor beroperasi pada tititk saturasi ( disebut transistor
dalam keadaan saturasi atau jenuh ), transistor tersebut ibarat sebuah
saklar yang tertutup dari kolektor ke emitor. Jika transistor beroperasi pada
titik sumbat ( disebut transistor menyumbat ), transistor ibarat sebuah
saklar yang terbuka pada kolektor – emitor.
Gambar 3.17 berikut memperlihatkan ilustrasi transistor yang bekerja
sebagai saklar .
Prepared by : Hamzah
32
RC
+
0 V
VCC
RC
S
RC VCC
0 V
RC
S
VCC
+
VCC
(a) (b)
+
VCC
+
VCC
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Pada gambar 3.17 di atas :
Transistor menyumbat maka :
IC = 0
VCE = VCC
VRC = 0
Transistor saturasi maka :
IC = maximum
VCE = 0
VRC = VCC.
Gambar 3.18. berikut memperlihatkan suatu rangkaian transistor
yang bekerja sebagai saklar (switching transistor).
Prepared by : Hamzah
33
Gbr. 3.17. Illustrasi transistor yang bekerja sebagai saklar.a. Transistor menyumbat ibarat saklar yang sedang
membuka.b. Transistor saturasi ibarat saklar yang menutup.
1 K
+
3 K
15 V
5 V
0 V
Gbr. 3.18. Transistor yang bekerja sebagai saklar mengontrol/mengendalikan LED
DASAR ELEKTRONIKAATSAKADEMI TEKNIK
SOROAKO PROGRAM PELATIHAN INDUSTRI
Pada gambar 3.18. tegangan input (biasa juga disebut sinyal input)
berupa tegangan step yang diumpankan ke basis transistor .
Jika tegangan input nol, transistor tersumbat. Pada kondisi ini
transistor ibarat saklar yang membuka sehingga tidak ada arus listrik yang
mengalir pada kolektor (IC = 0), LED padam.
Jika tegangan input berubah menjadi 5 volt, maka besarnya arus basis
yang mengalir (IB) :
Pada kondisi ini, transistor saturasi ibarat saklar yang menutup sehingga
mengalir arus pada kolektor (IC (sat)). Besarnya arus ini adalah :
Dengan mengalirnya arus pada kolektor maka LED menyala.
Pemilihan transistor pada rangkaian di atas didasarkan pada nilai arus
basis dan arus kolektor dalam keadaan saturasi.
Prepared by : Hamzah
34