Lembar Informasi Dasar Elektronika

HANDOUT

SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN

BIDANG KEAHLIAN TEKNIK ELEKTRONIKA

PROGRAM KEAHLIAN TEKNIK AUDIO VIDEO

UNTUK MATA PELAJARAN :

TEKNIK ELEKTRONIKA DASAR

C2. DASAR KOMPETENSI KEJURUAN

KELAS X

Oleh :

Edi Sutanto

WORKSHOP PENGEMBANGAN PERANGKAT PEMBELAJARAN

PRODI S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

September 2014

Teknik Elektronika Dasar

KEGIATAN BELAJAR

1. Kegiatan Belajar 1 :

Teori Atom dan Molekul

a. Tujuan kegiatan pembelajaran 1

1) Peserta diklat mampu memahami dan menjelaskan struktur atom semikonduktor.

2) Peserta diklat mampu memahami dan menjelaskan semikonduktor tipe N dan tipe P.

Struktur Atom dalam bahan semikonduktor

Operasi semua komponen elektronika yang terbuat dari bahan padat seperti dioda ,

LED,transistor bipolar dan FET serta Op-Amp atau rangkaian terpadu lainnya ( solid state )

didasarkan atas sifat-sifat bahan semikonduktor.

Semikonduktor adalah bahan yang sifat kelistrikannya terletak diantara sifat konduktor dan

sifat isolator

Sifat kelistrikan konduktor maupun isolator tidak mudah berubah oleh pengaruh temperatur ,

cahaya atau medan magnit

T e t a p i

Sifat dari bahan semikonduktor adalah sangat sensitif terhadap pengaruh temperatur , cahaya

atau medan magnit

Elemen terkecil dari suatu bahan yang masih memiliki sifat-sifat kimia dan fisika yang sama

dinamakan ATOM

Teknik Audio Video


1. Padat

2. Cair

3. Gas

Gambar :Struktur Atom

Teknik Audio Video

Proton

Elektron

Elektron

Neutron

BENDA

MOL MOL

Atom Atom AtomAtom

Elektron


Suatu atom terdiri atas tiga partikel dasar yaitu : Proton , Neutron dan Elektron

Dalam struktur atom , Proton dan Neutron membentuk inti atom yang

bermuatan positif , sedangkan elektron-elektron yang bermuatan negatif

mengelilingi inti dan elektron-elektron ini terrsusun berlapis-lapis., elektron

yang menempati lapis terluar dinamakan Valensi

Elektron lapis paling luar

Elektron

ProtonElektron

Inti atom Neutron

Teknik Audio Video


Teknik Audio Video


EVALUASIKompetensi : Memahami dasar-dasar elektronika

A. TES TERTULIS

Jawablah pertanyaan berikut ini dengan singkat dan jelas !

1. Bagaimana cara dioda dibentuk ?

2. Bagaiman arus pada dioda yang diberi bias mundur ?

3. Bagaimana arus pada dioda yang diberi bias maju ?

B. TES PRAKTIK

1. pengamatan pada dioda

No. Kondisi yang damati

V1 ( volt ) 2 - 0 A1 ( Ampere ) 2 Keterangan ( kondisi lampu )

1 Bias maju

2 Bias mundur

2. LEMBAR INFORMASI

Atom silikon mempunyai elektron yang mengorbit sebanyak 14 dan atom germanium memiliki 32 elektron

Pada atom yang seimbang ( netral ) jumlah elektron dalam orbit sama dengan jumlah proton dalam inti atom.

Muatan listrik sebuah elektron adalah = - 1,602 ˉ Coulum dan muatan listrik sebuah proton adalah = + 1,602 ˉ Coulum

Atom silikon dan atom germanium masing-masing mempunyai empat elektron valensi , oleh karena itu atom-atom ini disebut juga dengan ATOM TETRA - VALENT ( bervalensi empat )

Setiap elektron valensi akan membentuk ikatan kovalen dengan elektron valensi dari atom – atom yang bersebelahan

Elektron valensi bisa keluar dari ikatan kovalen menuju daerah konduksi apabila diberi energi panas cukup kuat sehingga elektron tsb menjadi bebas yang disebut dengan elektron bebas

Teknik Audio Video


Elektron valensi Ikatan kovalen

Gambar struktur kristal silikon dg. Ikatan Kovalen

Teknik Audio Video

Si Si Si

Si Si Si

SiSiSi


Atom antimoni elektron valensi ke ( Sb ) lima

Gambar struktur kristal semikonduktor (silikon ) tipe N

Apabila bahan semikonduktor intrinsik (murni) didoping dengan bahan bervalensi lain ,maka diperoleh bahan semikonduktor ekstrinsik

Bahan semikonduktor intrinsik (murni) jumlah elektron bebas dan holenya sama , konduktivitas semikonduktor intrisik sangat rendah , karena terbatasnya jumlah pembawa muatan yaitu hole dan elektron bebas tsb.

Jika semikonduktor intrinsik didoping dengan bahan ketidak murnian (impuritas ) bervalensi lima ( penta-valensi ) maka diperoleh bahan semikonduktor tipe N

Bahan dopan ( doping ) yang bervalensi lima ini misalnya : antimoni , arsenik dan posporAtom yang bervalensi lima disebut dengan atom donor , atom donor yang telah ditinggal kan elektron valensinya menjadi ion bermuatan positif

Teknik Audio Video

Si Si Si

Si Sb Si

SiSiSi


Pembawa minoritas

ion donor pembawa mayoritas

Gambar Bahan semikonduktor tipe N

Atom Boron (B) hole

Gambar struktur kristal semikonduktor (silikon ) tipe P

Teknik Audio Video

Si Si Si

Si B Si

SiSiSi

+

+

+

+

+

+

+ +


Apabila bahan semikonduktor intrinsik (murni) didoping dengan bahan bervalensi lain ,maka diperoleh bahan semikonduktor ekstrinsik

Jika semikonduktor intrinsik didoping dengan bahan ketidak murnian ( impuritas ) bervalensi tiga ( tri-valensi ) maka diperoleh bahan semikonduktor tipe P

Bahan dopan ( doping ) yang bervalensi tiga ini misalnya : boron , galium dan indium

Atom yang bervalensi tiga disebut dengan atom akseptor , karena atom ini siap menerima elektron

Pembawa minoritas

ion akseptor pembawa mayoritas

Gambar Bahan semikonduktor tipe P3. LEMBAR INFORMASI

Secara umum dioda disimbolkan dan bentuk fisiknya seperti terlihat pada gambar 1.8.

Salah satu aplikasi penggunaan dioda dalam ilmu kelistrikan adalah sebagai penyearah

arus (rectifier) dari arus bolak-balik ke arus searah.

DIN 40 700

Gambar 1.8. Simbol dan bentuk fisik Dioda

Teknik Audio Video

-

-

-

-

-

-

- -


1. Sifat Dioda

1.1. Bias Maju

Jika anoda dihubungkan dengan kutub positip sumber searah dan katodanya dihubungkan

dengan kutub negatipnya seperti terlihat pada gambar 1.9., maka rangkaian tersebut dikenal

sebagai rangkaian bias maju (Forward -Bias).

Gambar 1.9. Bias maju (Forward-Bias)

Pada kondisi seperti ini arus akan mengalir dari anoda menuju katoda. Tegangan dimana

dioda mulai mengalirkan arus disebut sebagai tegangan kerja dioda ( Ud).

Untuk dioda silikon Ud 0,7 volt sedangkan untuk dioda germanium Ud 0,3 volt.

1.2. Bias Mundur

Jika kedua elektroda dioda tersebut kita hubungkan secara terbalik (berlawanan

polaritas), yaitu anoda dihubungkan dengan sumber negatip sumber searah

sedangkan katoda dihubungkan dengan sumber positipnya, maka bias demikian

disebut bias mundur (Reverse-Bias) seperti diperlihatkan pada gambar 1.10.

Gambar 1.10. Bias Mundur (Reverse-Bias)

Pada saat reverse ini dioda akan mempunyai nilai hambatan yang besar, sehingga

arus tidak akan atau sedikit mengalir dalam orde mikroamper.Jika tegangan sumber dinaikkan

lebih besar lagi, maka suatu saat tertentu secara

Teknik Audio Video


tiba-tiba arus akan naik secara linear. Tegangan saat arus mengalir secara linear ini

dikenal sebagai tegangan patahan (Breakdown Voltage). Tegangan ini jika terus diperbesar

akan mengakibatkan kerusakan pada dioda dan untuk itu tegangan ini dibatasi hingga

tegangan nominal yang dikenal dengan nama Peak Inverse Voltage

disingkat PIV.

RANGKUMAN - 1

1. Atom adalah bagian terkecil dari benda yang tidak dapat dibagi lagi, dimana atom

terdiri dari Inti, Proton dan Elektron.

2. Inti dan proton dianggap bermuatan sama (positip), sedangkan elektron bermuatan

negatip dan kedua muatan tersebut dapat saling tarik menarik atau tolak menolak

bahkan bisa bermuatan netral, jika muatannya seimbang .

3. Jumlah lapisan (orbit) elektron dari suatu unsur dapat dihitung dengan rumus

pendekatan ? e = 2 n2

4. Setiap elektron yang berdekatan dari atom yang berbeda dapat membuat suatu

ikatan yang dikenal sebagai ikatan kovalen (Covalent-Bond).

5. Elektron yang melepaskan diri dari ikatannya disebut Elektron-bebas, sedangkan

tempat yang ditinggalkannya membentuk muatan positip yang diberi nama Hole.

6. Dalam keadaan murni dan pada temperatur –2730 C (00 K), bahan semikonduktor

bersifat sebagai penyekat, sedangkan pada temperatur kamar (270 C) berubah

menjadi penghantar.

7. Pencampuran antara bahan semikonduktor bervalensi berbeda misal Silikon yang

bervalensi 4 dengan bahan Indium yang bervalensi 3 akan menghasilkan tipe

semikonduktor P (positip), sedangkan pencampuran Silikon dengan Arsenikum

yang bervalensi 5 akan menghasilkan tipe N (negatip).

8. Sifat dioda PN adalah menghantarkan arus saat bias maju (forward) dan

menghambat arus saat bias mundur (reverse).-

Elektronika -1

20

LEMBAR LATIHAN - 1

1. Apa yang dimaksud dengan Elektron Bebas dan Hole ? Sebutkan juga

kejadiannya !

2. Unsur Indium (In) yang mempunyai nomor atom 49 dan Phospor (P) yang

bernomor atom 15.

a. Hitung / gambarkan jumlah lintasan dan jumlah elektron setiap

Teknik Audio Video


lintasannya !

b. Valensi In = …………. ; valensi P = ……………

3. Apa yang dimaksud dengan metoda Impurity (DOPING) dan sebutkan apa tujuan /

alasannya ?

4. Sebutkan ciri-ciri (sifat) dioda untuk bias maju dan mundur !

Elektronika -1

21

JAWABAN LATIHAN - 1

1. Elektron bebas dan hole adalah pembawa muatan negatip dan positip, dimana

kejadiannya adalah saat elektron tersebut lepas dari ikatannya akibat adanya

pengaruh agitasi thermis ataupun chemis. Sedangkan atom yang ditinggalkan

oleh elektron akan kehilangan muatan negatip sehingga atom tersebut akan

lebih negatip. Kehilangan elektron tersebut mengakibatkan “lubang” (hole)

yang bermuatan positip.

2. Usur Indium yang mempunyai nomor atom 49, jika diuraikan jumlah elektron

dalam setiap orbitnya adalah sebagai berikut :

Orbit 1 = 2 x 12 = 2

Orbit 2 = 2 x 22 = 8

Orbit 3 = 2 x 32 = 18

Orbit 4 = 2 x 42 = 18 *

Orbit 5 = 3 elektron

Sedangkan untuk Phospor yang mempunyai nomor atom 15, jika diuraikan

jumlah elektron dalam setiap orbitnya adalah :

Orbit 1 = 2 x 12 = 2

Orbit 2 = 2 x 22 = 8

Orbit 3 = 5 elektron

Dengan demikian Elektron valensi untuk unsur Indium adalah = 5, sedangkan

unsur Phospor = 3.

2. Metoda impurity (doping) adalah metoda untuk memperoleh bahan (unsur)

yang mempunyai polaritas tertentu (positip atau negatip). Metoda ini disebut

metoda pengotoran (doping), dimana unsur murni dicampur dengan unsur lain

sehingga berubah sifat, misalnya unsur silicon murni dicampur dengan indium

akan menghasilkan bahan silicon dengan polaritas positip.

3. Jika dioda diberi bias maju, maka dia akan menghantarkan arus listrik.

Teknik Audio Video


Sedangkan jika dibias mundur, maka dia akan menghambat arus.

Teknik Audio Video

Lembar Informasi Dasar Elektronika

Documents

Transcript of Lembar Informasi Dasar Elektronika