Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar

8/20/2019 Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar

1/31

ELEKTRONIKA DAYA

BAHAN SEMIKONDUKTOR SEBAGAI SAKLAR

( SWITCHING )

Disusun oleh :

Gede Eddy Saskara (1304400!!)

I Made Te"#$ %&'asar&a (13044010)

I Dea Gede Bay# %&ra'a$a (13044010*)

+URUSAN TEKNIK ELEKTRO

,AKULTAS TEKNIK

UNI-ERSITAS UDAYANA

.01


2/31

KATA /ENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa. Karena atas

berkat rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan makalah semikonduktor sebagai saklar

switching ! dengan baik.

Makalah semikonduktor sebagai saklar switching ! ini merupakan salah satu

tugas yang diberikan dalam mata kuliah elektronika daya.

Kami juga tidak lupa untuk mengu"apkan terimakasih kepada seluruh pihak

yang telah membantu kami dalam proses pembuatan makalah ini. Makalah ini masih

sangat jauh dari kesempurnaan# oleh karena itu kritik serta saran yang membangun

sangat kami harapkan untuk penyempurnaan makalah ini. $ebagai manusia biasa

kami memiliki banyak kesalahan# oleh karena itu kami mohon maa% yang sebesar-

besarnya untuk kelan"aran penyelesaian makalah ini.

&tas perhatian dari semua pihak yang membantu penulisan ini kami u"apkan

terimakasih. $emoga makalah ini dapat dipergunakan seperlunya.

Denpasar# ' (ktober )*+,

Penulis

BAB I

/ENDAHULUAN

11 Laar Beaka'"


3/31

Di era globalisasi saat ini ditandai dengan banyaknya manusia memen%aatkan

peralatan modern yang berbasiskan komputer atau elektronik untuk memenuhi

kebutuhan hidup manusia. &danya kemudahan-kemudahan peralatan yang semakin

"anggih merupakan kemajuan teknologi peralatan yang menggunakan komponen

elektronika.

anyak orang yang bekerja di bidang industri dan kependidikan teknik

khususnya kelistrikan atau elektro# misalnya teknisi# instalatir# jaringan dan tenaga

listrik. Mereka sebaiknya harus memiliki pengetahuan yang luas tentang ilmu

daripada bahan-bahan yang berhubungan dengan pro%esinya masing-masing.

Mempunyai pengetahuan mengenai asal bahan# jenis-jenis bahan# %ungsi bahan# dan

si%at-si%at dari bahan adalah sangat penting dimiliki bagi mereka yang bekerja di

bidang industri dan kependidikan teknik.

$e"ara khusus penulis mengambil salah satu jenis bahan yaitu bahan

$emikonduktor dan untuk pembahasan dan penyusunan makalah ini akan dibahas

mengenai semikonduktor sebagai saklar switching !.

1. R#2#sa' Masaa$

raian rumusan masalah tentang $emikonduktor yang dapat penulis batasi

meliputi:

a. &pa yang dimaksud dengan bahan semikonduktor/

b. agaimana penerapan semikonduktor sebagai saklar switching !/

13 T##a'

a. &gar mahasis0a mengetahui pengertian dari bahan semikonduktor.

b. &gar mahasis0a mengetahui penerapan semikonduktor sebagai saklar

switching !.

14 Baasa' Masaa$

&dapun batasan masalah dalam makalah ini adalah :

a. Makalah ini hanya membahas pengertian dari bahan semikonduktor.

b. Makalah ini hanya membahas penerapan semikonduktor sebagai saklar

switching !.


4/31

BAB II

/EMBAHASAN

.1 /e'"er&a' Ba$a' Se2&k'd#kr

$emikonduktor adalah salah satu dari tiga ma"am bahan penghantar# dimana

dua bahan yang lainnya yaitu konduktor dan isolator. Konduktor merupakan

penghantar listrik yang baik dan isolator merupakan penghantar listrik yang buruk.

$edangkan semikonduktor merupakan bahan penghantar yang memiliki kondukti1itas

listrik diantara insulator dan konduktor. $ebuah semikonduktor bersi%at sebagai

insulator pada temperatur yang sangat rendah# namun pada temperatur ruangan

besi%at sebagai konduktor. 2ontoh bahan semikonduktor yang dapat diman%aatkan

dalam kehidupan sehari-hari adalah silikon# germanium# dan galliumarsenide.

Tahanan jenis bahan semikonduktor antara sekitar +*-3

4m sampai dengan

sekitar +*53 4m. &tom-atom bahan semikonduktor membentuk kristal dengan

struktur tetrahedral# dengan ikatan ko1alen. ahan semikonduktor yang banyak

dipakai dalam elektronika adalah silikon $i! dan 6ermanium 6e!. Pada *oK $7

mempunyai lebar pita terlarang energy gap! *#'8, e9# sedang untuk 6e +#)+ e9.


5/31

aik $i maupun 6e mempunyai elektron 1alensi . &da ) jenis bahan semikonduktor

yaitu semikonduktor intrinsik murni! dan semikonduktor ekstrinsik tidak murni!.

ntuk semikonduktor ekstrinsik ada ) tipe yaitu tipe P dan tipe N.

.11 Se2&k'd#kr I'r&'s&k (M#r'&)

$ilikon dan germanium merupakan dua jenis semikonduktor yang sangat

penting dalam elektronika. Keduanya terletak pada kolom empat dalam tabel periodik

dan mempunyai elektron 1alensi empat. $truktur kristal silikon dan germanium

berbentuk tetrahedral dengan setiap atom memakai bersama sebuah elektron 1alensi

dengan atom-atom tetangganya. 6ambar + memperlihatkan bentuk ikatan ko1alen

dalam dua dimensi. Pada temperatur mendekati harga nol mutlak# elektron pada kulit

terluar terikat dengan erat sehingga tidak terdapat elektron bebas atau silikon bersi%at

sebagai insulator.

Ga25ar 1 7katan ko1alen silikon dalam dua dimensi

Energi yang diperlukan untuk memutus sebuah ikatan ko1alen adalah sebesar

+#+ e9 untuk silikon dan *#' e9 untuk germanium. Pada temperatur ruang 3**K!#

sejumlah elektron mempunyai energi yang "ukup besar untuk melepaskan diri dari

ikatan dan tereksitasi dari pita 1alensi ke pita konduksi menjadi elektron bebas

gambar )!. esarya energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari pita


6/31

1alensi ke pita konduksi ini disebut energi terlarang energy gap!. ;ika sebuah ikatan

ko1alen terputus# maka akan terjadi kekosongan atau lubang hole!. Pada daerah

dimana terjadi kekosongan akan terdapat kelebihan muatan positi%# dan daerah yang

ditempati elektron bebas mempunyai kelebihan muatan negati%. Kedua muatan inilah

yang memberikan kontribusi adanya aliran listrik pada semikonduktor murni. ;ika

elektron 1alensi dari ikatan ko1alen yang lain mengisi lubang tersebut# maka akan

terjadi lubang baru di tempat yang lain dan seolah-olah sebuah muatan positi%

bergerak dari lubang yang lama ke lubang baru. 6ambar ). a! $truktur kristal silikon

memperlihatkan adanya sebuah ikatan ko1alen yang terputus dan b! Diagram pita

energi menunjukkan tereksitasinya elektron ke pita konduksi dan meninggalkan

lubang di pita 1alensi.

a!


7/31

b!

Ga25ar . (a) $truktur kristal silikon memperlihatkan adanya sebuah ikatan ko1alen yang terputus

dan 5) Diagram pita energi menunjukkan tereksitasinya elektron ke pita konduksi dan meninggalkan

lubang di pita 1alensi

Proses aliran muatan ini# yang biasa disebut sebagai


8/31

.1.1 Se2&k'd#kr &6e7'

$emikonduktor tipe-n dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah ke"il atom

pengotor penta1alen antimony# phosphorus atau arseni"! pada silikon murni. &tom-

atom pengotor dopan! ini mempunyai lima elektron 1alensi sehingga se"ara e%ekti%

memiliki muatan sebesar 5,>. $aat sebuah atom penta1alen menempati posisi atom

silikon dalam kisi kristal# hanya empat elektron 1alensi yang dapat membentuk ikatan

ko1alen lengkap# dan tersisa sebuah elektron yang tidak berpasangan lihat gambar

3!. Dengan adanya energi thermal yang ke"il saja# sisa elektron ini akan menjadi

ele"tron bebas dan siap menjadi pemba0a muatan dalam proses hantaran listrik.

Material yang dihasilkan dari proses pengotoran ini disebut semikonduktor tipe-n

karena menghasilkan pemba0a muatan negati% dari kristal yang netral. Karena atom

pengotor memberikan elektron# maka atom pengotor ini disebut sebagai atom donor.

$e"ara skematik semikonduktor tipe-n digambarkan seperti terlihat pada gambar +.3.


9/31

a!

b!

Ga25ar 3 (a) $truktur kristal silikon dengan sebuah atom pengotor 1alensi lima menggantikan posisi

salah satu atom silikon dan 5) $truktur pita energi semikonduktor tipe-n# perhatikan letak tingkat

energi atom donor.

.1.. Se2&k'd#kr &6e76

Dengan "ara yang sama seperti pada semikonduktor tipe-n# semikonduktor

tipe-p dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah ke"i% atom pengotor tri1alen

aluminium# boron# galium atau indium! pada semikonduktor murni# misalnya silikon


10/31

murni. &tom-atom pengotor dopan! ini mempunyai tiga elektron 1alensi sehingga

se"ara e%ekti% hanya dapat membentuk tiga ikatan ko1alen. $aat sebuah atom tri1alen

menempati posisi atom silikon dalam kisi kristal# terbentuk tiga ikatan ko1alen

lengkap# dan tersisa sebuah muatan positi% dari atom silikon yang tidak berpasangan

lihat gambar ! yang disebut lubang hole!. Material yang dihasilkan dari proses

pengotoran ini disebut semikonduktor tipe- p karena menghasilkan pemba0a muatan

negati% pada kristal yang netral. Karena atom pengotor menerima elektron# maka

atom pengotor ini disebut sebagai atom aseptor acceptor !. $e"ara skematik

semikonduktor tipe- p digambarkan seperti terlihat pada gambar .

a!


11/31

b!

Ga25ar 4 (a) $truktur kristal silikon memperlihatkan adanya sebuah ikatan ko1alen

yang terputus dan 5) Diagram pita energi menunjukkan tereksitasinya elektron ke pita konduksi dan

meninggalkan lubang di pita 1alensi

.13 Ge'eras& da' Rek25&'as&

Proses generasi timbulnya pasangan elektron-lubang per detik per meter

kubik! tergantung pada jenis bahan dan temperatur. Energi yang diperlukan untuk

proses generasi dinyatakan dalam elektron 1olt atau e9. Energi dalam bentuk

temperatur T dinyatakan dengan kT # dimana k adalah konstanta olt?mann. &nalisa

se"ara statistik menunjukkan bah0a probabilitas sebuah elektron 1alensi menjadi

elektron bebas adalah sebanding dengan e eV G kT − @ . ;ika energi gap eV G berharga ke"il

dan temperatur T tinggi maka laju generasi termal akan tinggi.

Pada semikonduktor# elektron atau lubang yang bergerak "enderung

mengadakan rekombinasi dan menghilang. Aaju rekombinasi R!# dalam pasangan

elektron-lubang per detik per meter kubik# tergantung pada jumlah muatan yang ada.

;ika hanya ada sedikit elektron dan lubang maka R akan berharga rendahB sebaliknya

R akan berharga tinggi jika tersedia elektron dan lubang dalam jumlah yang banyak.

$ebagai "ontoh misalnya pada semikonduktor tipe-n# di dalamnya hanya tersedia

sedikit lubang tapi terdapat jumlah elektron yang sangat besar sehingga R akan

berharga sangat tinggi

.. Sakar Daya Se2&k'd#kr

..1 D&da

Dioda merupakan komponen elektronika daya yang memiliki dua terminal#

yaitu: anoda &! dan katoda K!. ;ika sebuah dioda di%ungsikan sebagai sakelar

elektronis dalam suatu rangkaian tertutup# maka dioda akan konduksi ON ! jika

potensial pada anoda lebih positi% daripada potensial pada katoda. Kondisi ini

biasanya disebut dalam keadaan bias maju forward bias!. $ebaliknya# dioda akan

memblok OFF ! jika potensial pada anoda lebih negati% daripada potensial pada

katoda. Kondisi ini disebut dalam keadaan bias mundur reversed bias!.


12/31

Misalkan kita memiliki sepotong silikon tipe-p dan sepotong silikon tipe-n

dan se"ara sempurna terhubung membentuk sambungan p-n seperti diperlihatkan

pada gambar ,. $esaat setelah terjadi penyambungan# pada daerah sambungan

semikonduktor terjadi perubahan. Pada daerah tipe-n gambar ,# sebelah kanan!

memiliki sejumlah elektron yang akan dengan mudah terlepas dari atom induknya.

Pada bagian kiri tipe p!# atom aseptor menarik elektron atau menghasilkan lubang!.

Kedua pemba0a muatan mayoritas tersebut memiliki "ukup energi untuk men"apai

material pada sisi lain sambungan. Pada hal ini terjadi di%usi elektron dari tipe-n ke

tipe- p dan di%usi lubang dari tipe- p ke tipe-n.

Proses di%usi ini tidak berlangsung selamanya karena elektron yang sudah

berada di tempatnya akan menolak elektron yang datang kemudian. Proses di%usi berakhir saat tidak ada lagi elektron yang memiliki "ukup energi untuk mengalir.

Ga25ar $ambungan semikonduktor tipe- p dan tipe-n


13/31

Ga25ar * Mekanisme aliran muatan pada daerah sambungan

Kita harus memperhitungkan proses selanjutnya dimana elektron dapat

menyeberang sambungan. Daerah yang sangat tipis dekat sambungan disebut daerah

deplesi depletion region! atau daerah transisi. Daerah ini dapat membangkitkan

pemba0a muatan minoritas saat terdapat "ukup energi termal untuk membangkitkan

pasangan lubang-elektron. $alah satu dari pemba0a muatan minoritas ini# misalnyaelektron pada tipe-p# akan mengalami pengaruh dari proses penolakan elektron di%usi

dari tipe-n. Dengan kata lain elektron minoritas ini akan ikut tertarik ke

semikonduktor tipe-n. 6erakan pemba0a muatan akibat pembangkitan termal ini

lebih dikenal sebagai “drift”. $ituasi akan stabil saat arus di%usi sama dengan arus

dri%t.

Pada daerah sambungan@daerah diplesi yang sangat tipis terjadi pengosongan

pemba0a muatan mayoritas akibat terjadinya di%usi ke sisi yang lain. Cilangnya

pemba0a muatan mayoritas di daerah ini meninggalkan lapisan muatan positi% di

daerah tipe-n dan lapisan muatan negati% di daerah tipe-p.

..11 /a'ar 2a# (Forward Bias)


14/31

esarnya komponen arus di%usi sangat sensiti% terhadap besarnya potensial

penghalang 9o. Pemba0a muatan mayoritas yang memiliki energi lebih besar dari o

e9o dapat mele0ati potensial penghalang. ;ika keseimbangan potensial terganggu

oleh berkurangnya ketinggian potensial penghalang menjadi 9o-9# probabilitas

pemba0a muatan mayoritas mempunyai "ukup energi untuk mele0ati sambungan

akan meningkat dengan drastis. $ebagai akibat turunnya potensial penghalang# terjadi

aliran arus lubang dari material tipe-p ke tipe-n# demikian sebaliknya untuk elektron.

Dengan kata lain menurunnya potensial penghalang memberi kesempatan pada

pemba0a muatan untuk mengalir dari daerah mayoritas ke daerah minoritas. ;ika

potensial penghalang diturunkan dengan pemasangan panjar maju eksternal 9 seperti

diperlihatkan pada gambar '# arus f akan mengalir.

Ga25ar 8 Dioda p-n berpanjar maju forward bias!: a) angkaian dasar dan

(5) Potensial penghalang mengalami penurunan.

..1. /a'ar 2#'d#r ( Reverse Bias)

;ika potensial penghalang dinaikkan menjadi 9o59 dengan memasang panjar

mundur sebesar 9 lihat gambar 8!# maka probabilitas pemba0a muatan mayoritas

memiliki "ukup energi untuk mele0ati potensial penghalang akan turun se"ara

drastis. ;umlah pemba0a muatan mayoritas yang mele0ati sambungan praktis turun

ke nol dengan memasang panjar mundur sebesar sekitar sepersepuluh 1olt.

Pada kondisi panjar mundur# terjadi aliran arus mundur r ! yang sangat ke"il

dari pemba0a muatan minoritas. Pemba0a muatan minoritas hasil generasi termal di

dekat sambungan akan mengalami


15/31

men"apai harga jenuh - o pada harga panjar mundur yang rendah harga arus mundur

dalam keadaan normal "ukup rendah dan diukur dalam µ& untuk germanium! dan

n& untuk silikon!. $e"ara ideal# arus mundur seharusnya berharga nol# sehingga

harga - o yang sangat rendah pada silikon merupakan %a"tor keunggulan silikon

dibandingkan germanium. esarnya o berbanding lurus dengan laju generasi termal )i

g = rn dimana harganya berubah se"ara eksponensial terhadap perubahan temperatur.

Ga25ar 9 Diode p-n berpanjar mundur r everse bias! a! angkaian dasar dan b! Potensial

penghalang meninggi.

..13 T&6e /er D&da

$e"ara ideal sebuah dioda seharusnya tidak mempunyai 0aktu pemulihan

baik. (leh karenanya pembuatan dioda sema"am itu sangat mahal. Pada kebanyakan

aplikasi# pengaruh dari 0aktu pemulihan balik tidak terlau penting# sehingga dioda

kurang dapat digunakan. Tergantung pada karakteristik pemulihan dan teknik

pembuatan# dioda daya dapat diklasi%ikasikan dalam tiga kategori.

a! Dioda standar atau dioda umum "general p#rpose$

b! Dioda pemulihan-"epat Fast-recovery dioda$c! Dioda $"hottky

a. Dioda $tandar

Dioda penyearah standar mempunyai 0aktu pemulihan balik yang relati%

tinggi# biasanya sekitar ), detik# dan digunakan pada aplikasi ke"epatan rendah#

yang 0aktu pemulihannya tidak kritis. Dioda ini men"akup tingkatan arus kurang dari


16/31

+ & hingga beberapa ribu ampere# dengan tingkat tegangan antara ,* 9 hingga sekitar

, k9. Dioda ini se"ara umum dibuat se"ara di%usi. &kan tetapi pemakaian pada

penyearah yang digunakan untuk suplai pengelasan paling e%ekti% pembiayaannya#

kasar# dan mempunyai tingkat kemampuan hingga 3** & dan +*** 9. Dioda ini

se"ara umum dibuat se"ara di%usi. &kan tetapi pemakaian pada penyearah yang

digunakan untuk suplai pengelasan paling e%ekti% pembiayaannya# kasar# dan

mempunyai tingkat kemampuan hingga 3** & dan +*** 9.

b. Dioda Pemulihan 2epat

Dioda pemulihan "epat mempunyai 0aktu pemulihan paling rendah umumnya

kurang dari , detik. Digunakan untuk rangkaian kon1erter D2-D2 dan D2-&2#

yang memerlukan ke"epatan pemulihan yang tinggi. Dioda ini men"akup tingkat arus

mulai kurang dari + & hingga ratusan ampere# dengan tingkat tegangan mulai ,* 9

hingga 3 k9. ntuk tingkat tegangan diatas ** 9# dioda ini dibuat melalui di%usi dan

0aktu pemulihan diatur oleh di%usi platina atau emas. ntuk tingkat tegangan

diba0ah ** 9# dioda epitaksi lebih "epat dibanding dioda di%usi. Dioda pemulihan

"epat mempunyai lebar basis yang lipis# yang menghasilkan 0aktu pemulihan ulang

kurang dari ,* Fdetik.

". Dioda $"hottkyMasalah penyimpanan muatan pada pn-juntion dapat dihilangkan atau

diminimalkan! dalam dioda $"hottky. Dioda $"hottky mempunyai drop tegangan

relati% rendah dan arus bo"ornya lebih tinggi dari pada dioda biasa serta tegangan

konduksi yang relati% rendah. &kan tetapi tegangan yang diijinkan se"ara umum

terbatas hingga +** 9 dan kapasitas arusnya antara + & hingga 3** &. (leh

karenanya dioda $"hottky ideal digunakan pada "hopper-D2 suplai tegangan rendah

dan arus rendah sehingga dapat menaikkan e%isiensi.

... Tra's&sr

Transistor memiliki tiga terminal : basis# emitor# dan kolektor. Pada rangkaian

elektronika daya# transistor umumnya dioperasikan sebagai sakelar dengan


17/31

kon%igurasi emitor-bersama. Transistor bekerja atas dasar prinsip kendali-arus

c#rrent driven!. Transistor dengan jenis NPN akan ON jika pada terminal kolektor-

emitor diberi panjar bias! dan pada basis memiliki potensial lebih positi% daripada

emitor dan memiliki arus basis yang mampu mengendalikan transistor pada daerah

jenuh. $ebaliknya# transistor akan OFF jika arus basis dikurangi hingga pada kolektor

tidak dapat mengalirkan arus listrik.

Pada bagian ini kita akan pertama-tama membahas transistor bipolar atau ;T

bipolar %#nction transistor !. erikutnya akan kita bahas transistor #nipolar seperti

misalnya GET field-effect transistor !. Dibandingkan dengan GET# ;T dapat

memberikan penguatan yang jauh lebih besar dan tanggapan %rekuensi yang lebih

baik. Pada ;T baik pemba0a muatan mayoritas maupun pemba0a muatan minoritasmempunyai peranan yang sama pentingnya.

Ga25ar ! Diagram ;T : a! ;enis n-p-n dan b! ;enis p-n-p

Terdapat dua jenis kontruksi dasar ;T# yaitu jenis n-p-n dan jenis p-n-p.

ntuk jenis n-p-n# ;T terbuat dari lapisan tipis semikonduktor tipe- p dengan tingkat

doping yang relati% rendah# yang diapit oleh dua lapisan semikonduktor tipe-n.

Karena alasan sejarah pembuatannya# bagian di tengah disebut


18/31

e&itter ! dan yang lainya sebagai


19/31

tersapu ke kolektor dimana mereka melakukan rekombinasi dengan lubang yang


20/31

a!


21/31

b!

"!

Ga25ar 11 Karakteristik Transistor a! simbol# b! karakteristik i-1# "! karakteristik ideal

...3 Tra's&sr Se5a"a& Sakar

Transistor dapat di%ungsikan sebagai saklar elektronik# yaitu dengan mengatur

arus basis 7 dapat menghasilkan arus kolektor 72 yang dapat menghidupkan lampu

P+ dan mematikan lampu. Dengan tegangan suplai I +)9 dan pada tegangan

basis +# akan mengalir arus basis 7 yang membuat transistor c#t-in dan


22/31

menghantarkan arus kolektor 72# sehingga lampu P+ menyala. ;ika tegangan basis +

dimatikan dan arus basis 7 I *# dengan sendirinya transistor kembali mati dan lampu

P+ akan mati. Dengan pengaturan arus basis 7# transistor dapat di%ungsikan sebagai

saklar elektronik dalam posisi ON atau OFF . Ketika transistor sebagai saklar kita

akan lihat tegangan kolektor terhadap emitor 2E. &da dua kondisi# yaitu ketika

transistor kondisi ON # dan transistor kondisi OFF . $aat transistor kondisi ON

tegangan 2E saturasi. &rus basis 7 dan arus kolektor maksimum dan tahanan

kolektor emitor 2E mendekati nol# terjadi antara * sampai ,* Fdetik. Ketika

transistor kondisi OFF # tegangan 2E mendekati tegangan dan arus basis 7 dan

arus kolektor 72 mendekati nol# pada saat tersebut tahanan 2E tak terhingga# lihat

6ambar +.

Ga25ar 1. Karakteristik output transistor


23/31

Ga25ar 13 Karakteristik o#tp#t transistor

Ga25ar 14 Karakteristik o#tp#t transistor

..3 T$yr&sr

7stilah Thyristor berasal dari tabung Thyratron-Transistor# dimana dengan

perkembangan teknologi semikonduktor# maka tabung-tabung elektron yang

bentuknya relati% besar dapat digantikan oleh tabung-tabung transistor yang


24/31

berukuran jauh lebih ke"il tanpa mengurangi kemampuan operasionalnya. Yang

termasuk dalam keluarga thyristor adalan *ilicon )ontrolled Rectifier $2!# Dia"#

Tria" yang semuanya didasari dari Dioda Aapis Empat Fo#r +ayers ,iode!. ahan

dasar thyristor ini adalah dari silicon dengan pertimbangan jauh lebih tahan panas

dibandingkan dengan bahan germanium. Thyristor ini banyak digunakan sebagai alat

pengendali tegangan atau daya yang tinggi dengan kemampuan yang tinggi.

..31 S:R ( Silicon Controlled Rectifier )

$2 *ilicon )ontrolled Rectifier ! yaitu penyearah yang didesain dari

material silikon dengan terminal ketiga untuk tujuan-tujuan pengendalian. Pada tahun

terakhir $2 mampu mengendalikan po0er s@d +* MJ dengan rating arus s@d )***

& se"ara tunggal pada tegangan +8** 9 dengan %rek0ensi s@d ,* kC?. ntuk

mengatur arus yang "ukup besar yang melalui &noda-Katoda# hanya diperlukan arus

yang ke"il dari Gate. $elama arus &noda-Katoda tetap mengalir# arus Gate dapat

dihilangkan setelah satu kali melakukan penyulutan. ila $2 digunakan pada arus

&2# maka hanya akan mengalir arus kesatu arah saja# seperti halnya pada dioda. Pada

pengaturan daya &2 dengan $2 dikenal istilah sudut tunda penyulutan firing delay

angle! yaitu periode yang hilang sebelum $2 tersulut. angkaian penyulut pada

Gate dapat berupa maupun 2. Dengan rangkaian 2 akan dapat diatur firing

delay angle dalam jangkah yang lebar.

Ga25ar 1 $2


25/31

Ga25ar 1* Konstruksi dasar dan simbolnya

Ga25ar 18 angkaian Kaskade Transistor

$2 mempunyai tiga buah elektroda# yaitu &noda# Katoda dan Gate dimana

anoda berpolaritas positi% dan katoda berpolaritas negati% sebagai layaknya sebuah

dioda penyearah rectifier !. Kaki Gate juga berpolaritas positi%. 6ambar diatas ini

memperlihatkan pengembangan konstruksi dan diekui1alenkan dengan rangkaian

kaskade transistor.

..4 MOS,ET

M($GET merupakan piranti semikonduktor daya yang memiliki tiga

terminal : gate gerbang!# sumber "so#rce$# dan pengalir "drain$! M($GET bekerja

atas dasar prinsip kendali-tegangan "voltage-driven$. 6ambar +8 merupakan simbol#

karakteristik i-1# dan karakteristik ideal dari M($GET. angkaian pengaturan ON dan

OFF dengan piranti M($GET lebih mudah dibandingkan piranti transistor. ;ika pada

terminal gerbang-sumber di"atu tegangan yang "ukup besar maka piranti akan ON #

sehingga menghasilkan tegangan yang ke"il antara terminal pengalir-sumber. Dalam

kondisi ON . perubahan tegangan pada terminal pengalir-sumber berbanding lurus


26/31

dengan arus pada terminal pengalirnya. ;adi# terminal pengalir-sumber memiliki

resistansi sangat ke"il pada saat kondisi ON . M($GET daya umumnya digunakan

sebagai kon1erter dengan kapasitas tegangan dan arus men"apai +*** 9# ,*

dengan %rekuensi pensakelaran di atas +** kC?. ;ika M($GET dalam kondisi ideal#

ketika M($GET dalam kondisi (N memiliki karakteristik tegangan pada terminal

pengalir dan sumber 9D$! sama dengan nol dan arus yang mengalir sama dengan

arus bebannya. $ebaliknya# ketika M($GET dalam kondisi (GG memiliki

karakteristik tegangan pada M($GET sama dengan tegangan sumbernya 9DD! dan

arus yang mengalir sama dengan nol. Dalam kondisi M($GET (N dan (GG ini dapat

dinyatakan tidak terjadi kerugian daya pada M($GET sebagai sakelar.

a!

b!


27/31

"!

Ga25ar 19 Karakteristik M($GETa! simbol# b! karakteristik i-1# "! karakteristik ideal

.. IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor )

76T komponen elektronika yang banyak dipakai dalam elektronika daya#aplikasinya sangat luas dipakai untuk mengatur putaran motor D2 atau motor &2

daya besar# dipakai sebagai in1erter yang mengubah tegangan D2 menjadi &2#

dipakai komponen utama Variable Voltage Variable Fre#ency 999G! pada KA

modern# dipakai dalam kontrol pembangkit tenaga angin dan tenaga panas matahari.

Di masa depan 76T akan menjadi andalan dalam industri elektronika maupun dalam

listrik industri.

Ga25ar 1! $truktur %isik dan kemasan 76T

76T memiliki kesamaan dengan transistor bipolar# perbedaannya pada

transistor bipolar arus basis 7 yang diatur sedangkan pada 76T yang diatur adalah

tegangan gate ke emitor 6E. Dari gambar )* karakteristik 76T# pada tegangan


28/31

2E I )* 9 dan tegangan gate diatur dari minimum 8 9# H 9 dan maksimal + 9#

arus kolektor 72 dari ) & sampai ) &.

Ga25ar .0 Karakteristik o#tp#t 76T


29/31


30/31

DA,TAR /USTAKA

http:@@sta%%.uny.a".id@sites@de%ault@%iles@MateriL)*ElektronikaL)*Daya

L)*KomponenL)*ElektronikaL)*DayaL)*)!.pd%

http:@@listrikd3.itn.a".id@asset@do0nload@)*+3-*8-)3-++-+8-+(L)*D&Y&.pd%

http:@@id.s"ribd."om@do"@)+,H'''*@)*+3-*8-)3-+)-3)-H-a-dayas"ribd

http:@@elektronika-dasar.0eb.id@/Iteorisemikonduktor-sebagai-saklar

http:@@teknikelektronika."om@pengertian-saklar-listrik-"ara-kerjanya@

http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Materi%20Elektronika%20Daya%20(Komponen%20Elektronika%20Daya%202).pdfhttp://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Materi%20Elektronika%20Daya%20(Komponen%20Elektronika%20Daya%202).pdfhttp://listrikd3.itn.ac.id/asset/download/2013-08-23-11-18-16_O%20DAYA.pdfhttp://id.scribd.com/doc/214597770/2013-08-23-12-32-49-a-daya#scribdhttp://elektronika-dasar.web.id/?=teorisemikonduktor-sebagai-saklarhttp://teknikelektronika.com/pengertian-saklar-listrik-cara-kerjanya/http://listrikd3.itn.ac.id/asset/download/2013-08-23-11-18-16_O%20DAYA.pdfhttp://id.scribd.com/doc/214597770/2013-08-23-12-32-49-a-daya#scribdhttp://elektronika-dasar.web.id/?=teorisemikonduktor-sebagai-saklarhttp://teknikelektronika.com/pengertian-saklar-listrik-cara-kerjanya/http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Materi%20Elektronika%20Daya%20(Komponen%20Elektronika%20Daya%202).pdfhttp://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Materi%20Elektronika%20Daya%20(Komponen%20Elektronika%20Daya%202).pdf


31/31

Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar

Documents

Transcript of Makalah Semikonduktor Sebagai Saklar