Resistor

Resistor

Tiga buah resistor komposisi karbon

Simbol

 (IEE, IEC, EU)

 (US, JP)

Tipe Komponen pasif

Kemasan Dua kaki

Fungsi Menahan arus listrik

Resistor kaki aksial

Tiga resistor komposisi karbon para radiotabung vakum

Resistor adalah komponen elektronik dua kutub yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi tegangan listrik di antara kedua kutubnya, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yang mengalir, berdasarkan hukum Ohm:

Resistor digunakan sebagai bagian dari jejaring elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam kompon dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).

Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu,derau listrik (noise), dan induktansi.

Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran danletak kaki bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar.

1 Satuan 2 Konstruksi

o 2.1 Komposisi karbono 2.2 Film karbono 2.3 Film logam

3 Penandaan resistoro 3.1 Identifikasi empat pitao 3.2 Identifikasi lima pitao 3.3 Resistor pasang-permukaano 3.4 Penandaan tipe industri

4 Lihat pula 5 Referensi 6 Pranala luar

Satuan

Ohm (simbol: Ω adalah satuan SI untuk resistansi listrik, diambil dari nama Georg Ohm.

Satuan yang digunakan prefix :

1. Ohm = Ω2. Kilo Ohm = KΩ3. Mega Ohm = MΩ

KΩ = 1 000Ω MΩ = 1 000 000Ω

Konstruksi

Komposisi karbon

Resistor komposisi karbon terdiri dari sebuah unsur resistif berbentuk tabung dengan kawat atau tutup logam pada kedua ujungnya. Badan resistor dilindungi dengan cat atau plastik. Resistor komposisi karbon lawas mempunyai badan yang tidak terisolasi, kawat penghubung dililitkan disekitar ujung unsur resistif dan kemudian disolder. Resistor yang sudah jadi dicat dengan kode warna sesuai dengan nilai resistansinya.

Unsur resistif dibuat dari campuran serbuk karbon dan bahanisolator (biasanya keramik). Resin digunakan untuk melekatkan campuran. Resistansinya ditentukan oleh perbandingan dari serbuk karbon dengan bahan isolator. Resistor komposisi karbon sering digunakan sebelum tahun 1970-an, tetapi sekarang tidak terlalu populer karena resistor jenis lain mempunyai karakteristik yang lebih baik, seperti toleransi, kemandirian terhadap tegangan (resistor komposisi karbon berubah resistansinya jika dikenai tegangan lebih), dan kemandirian terhadap tekanan/regangan. Selain itu, jika resistor menjadi lembab,panas solder dapat mengakibatkan perubahan resistansi dan resistor jadi rusak.

Walaupun begitu, resistor ini sangat reliabel jika tidak pernah diberikan tegangan lebih ataupun panas lebih.

Resistor ini masih diproduksi, tetapi relatif cukup mahal. Resistansinya berkisar antara beberapa miliohm hingga 22 MOhm.

Film karbon

Selapis film karbon diendapkan pada selapis substrat isolator, dan potongan memilin dibuat untuk membentuk jalur resistif panjang dan sempit. Dengan mengubah lebar potongan jalur, ditambah dengan resistivitaskarbon (antara 9 hingga 40 µΩ-cm) dapat memberikan resistansi yang lebar[1]. Resistor film karbon memberikan rating daya antara 1/6 W hingga 5 W pada 70 °C. Resistansi tersedia antara 1 ohm hingga 10 MOhm. Resistor film karbon dapat bekerja pada suhu di antara -55 °C hingga 155 °C. Inimempunyai tegangan kerja maksimum 200 hingga 600 v[2].

Film logam

Unsur resistif utama dari resistor foil adalah sebuah foil logam paduan khusus setebal beberapa mikrometer.

Resistor foil merupakan resistor dengan presisi dan stabilitas terbaik. Salah satu parameter penting yang memengaruhi stabilitas adalah koefisien temperatur dari resistansi (TCR). TCR dari resistor foil sangat rendah. Resistor foil ultra presisi mempunyai TCR sebesar 0.14ppm/°C, toleransi ±0.005%, stabilitas jangka panjang 25ppm/tahun, 50ppm/3 tahun, stabilitas beban 0.03%/2000 jam, EMF kalor 0.1μvolt/°C, desah -42dB, koefisien tegangan0.1ppm/V, induktansi 0.08μH, kapasitansi 0.5pF[3].

Penandaan resistor

Resistor aksial biasanya menggunakan pola pita warna untuk menunjukkan resistansi. Resistor pasang-permukaan ditandas secara numerik jika cukup besar untuk dapat ditandai, biasanya resistor ukuran kecil yang sekarang digunakan terlalu kecil untuk dapat ditandai. Kemasan biasanya cokelat muda, cokelat, biru, atau hijau, walaupun begitu warna lain juga mungkin, seperti merah tua atau abu-abu.

Resistor awal abad ke-20 biasanya tidak diisolasi, dan dicelupkan ke cat untuk menutupi seluruh badan untuk pengkodean warna. Warna kedua diberikan pada salah satu ujung, dan sebuah titik (atau pita) warna di tengah memberikan digit ketiga. Aturannya adalah "badan, ujung, titik" memberikan urutan dua digit resistansi dan pengali desimal. Toleransi dasarnya adalah ±20%. Resistor dengan toleransi yang lebih rapat menggunakan warna perak (±10%) atau emas (±5%) pada ujung lainnya.

Identifikasi empat pita

Identifikasi empat pita adalah skema kode warna yang palingsering digunakan. Ini terdiri dari empat pita warna yang dicetak mengelilingi badan resistor. Dua pita pertama merupakan informasi dua digit harga resistansi, pita ketigamerupakan faktor pengali (jumlah nol yang ditambahkan setelah dua digit resistansi) dan pita keempat merupakan toleransi harga resistansi. Kadang-kadang terdapat pita kelima yang menunjukkan koefisien suhu, tetapi ini harus dibedakan dengan sistem lima warna sejati yang menggunakan tiga digit resistansi.

Sebagai contoh, hijau-biru-kuning-merah adalah 56 x 104Ω = 560 kΩ ± 2%. Deskripsi yang lebih mudah adalah: pita pertama, hijau, mempunyai harga 5 dan pita kedua, biru, mempunyai harga 6, dan keduanya dihitung sebagai 56. Pita ketiga,kuning, mempunyai harga 104, yang menambahkan empat nol di belakang 56, sedangkan pita keempat, merah, merupakan kode untuk toleransi ± 2%, memberikan nilai 560.000Ω pada keakuratan ± 2%.

Identifikasi lima pita

Identifikasi lima pita digunakan pada resistor presisi (toleransi 1%, 0.5%, 0.25%, 0.1%), untuk memberikan harga

resistansi ketiga. Tiga pita pertama menunjukkan harga resistansi, pita keempat adalah pengali, dan yang kelima adalah toleransi. Resistor lima pita dengan pita keempat berwarna emas atau perak kadang-kadang diabaikan, biasanya pada resistor lawas atau penggunaan khusus. Pita keempat adalah toleransi dan yang kelima adalah koefisien suhu.

Penguat operasional(OP AMP)

Berbagai jenis sirkuit terpadu penguat operasional dalam konfigurasi 8-pin.

Penguat operasional (bahasa Inggris: operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan (bahasa Inggris: coupling) arus searah yang memiliki bati (faktor penguatan atau dalam bahasa Inggris: gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran.Penguat operasional pada umumnyatersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah seri 

Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien dan serba guna.Contoh penggunaan penguat operasional adalah untuk operasi matematika sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik hingga dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti komparator dan osilator dengan distorsi rendah.

Penguat operasional dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki karakteristik yang mendekati karakteristik penguat operasionalideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Karakteristik penguat operasional ideal adalah

1. Bati tegangan tidak terbatas. 2. Impedansi masukan tidak terbatas.3. Impedansi keluaran nol.4. Lebar pita tidak terbatas. 5. Tegangan ofset nol (keluaran akan nol jika masukan nol).

1 Sejarah 2 Bagian dalam 3 Istilah-istilah 4 Notasi Sirkuit 5 Aplikasi sirkuit

o 5.1 Komparator (pembanding)Sejarah

K2-W, penguat operasional komersial pertama yang dibuat dari tabung vakum.

Awal dari penggunaan penguat operasional adalah tahun 1940-an,ketika sirkuit elektronika dasar dibuat dengan menggunakan tabung vakum untuk melakukan operasi matematika seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian, integral, dan turunan. Istilah penguat operasional itu sendiri baru digunakan pertama kali oleh John Ragazzini dan kawan-kawan dalam sebuah karya tulis yang dipublikasikan pada tahun 1947. Kutipan bersejarah dalam karyatulis tersebut adalah:

"As an amplifier so connected can perform the mathematical operations of arithmetic and calculus on the voltages applied to its inputs, it is hereafter termed an operational amplifier." (Ragazzini, et.al, 1947) (dalam bahasa Indonesia: "Oleh karena penguat dapatdihubungkan untuk melakukan operasi matematika dan kalkulus terhadap tegangan yang dikenakan terhadap masukannya, maka digunakan istilah penguat operasional.")

Penguat operasional yang tersedia secara komersial untuk pertama kalinya adalah K2-W yang diproduksi oleh Philbrick Researches, Inc. dari Bostonantara tahun 1952 hingga awal 1970-an. Penguat operasional tersebut harus dijalankan pada tegangan +/- 300 V dan memiliki berat 85 g dan berukuran 3,8 cm x 5,4 cm x 10,4 cm dan dijual seharga US$22.

Saat ini penguat operasional tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan tidak lagi menggunakan tabung vakum, melainkan menggunakan transistor. Dalam suatu sirkuit terpadu penguatoperasional umumnya terdapat lebih dari 25 transistor beserta resistor dan kapasitor yang diperlukan hanya dalam satu cip silikon. Hasilnya, penguat operasional modern hanya membutuhkan tegangan listrik +/- 18 V, bahkan beberapa jenis seperti LM324 dapat berjalan pada tegangan hanya +/- 1,5 V. Penguat operasional KA741 dari Fairchild Semiconductor yang banyak digunakan bahkan hanya berukuran 5,7 mm x 4,9 mm x 1,8 mm dan tersedia di pasaran dengan harga hanya Rp3.500 (US$0,37).

Bagian dalam

Bagian dalam penguat operasional seri 741 seperti dijelaskan di dalam teks.

Pada diagram skema di samping digambarkan susunan bagian dalam sirkuit terintegrasi penguat operasional seri 741. Nomor-nomor yang terdapat di dekat terminal pada gambar menunjukkan nomor kaki terminal pada sirkuit terintegrasi 741 jenis 8-pin. Pin nomor 8 tidak terhubung dengan sirkuit.

Ada beberapa hal menarik tentang sirkuit internal 741. Yangpertama adalah transistor masukan terhubung dengan konfigurasi pengikut emiter NPN yang keluarannya terhubung secara langsung kepada sepasang transistor PNP yang terkonfigurasi sebagai penguat basis bersama.[Konfigurasi ini memisahkan masukan dan mencegah sinyal umpan balik yangmungkin memiliki efek berbahaya yang bergantung pada frekuensi. Pasangan transistor pada bagian yang diwarnai dengan warna merah pada diagram disebut cerminarus, di mana basis terhubung langsung dengan kolektor pada salahsatu transistor dari tiap pasangan dan kedua transistor saling terhubung pada emiter. Penggunaan cermin arus pada sirkuit masukan, yaitu pasangan transistor   dan   sertapasangan   dan  , memungkinkan masukan menerima ayunan tegangan ragam bersama tanpa melewati rentang daerahaktif tiap transistor dalam sirkuit. Sedangkan cermin arus ketiga, yaitu pasangan transistor   dan   membentuk cermin arus yang agak berbeda dengan resistor bernilai 5 K  terhubung secara seri dengan emiter membatasi arus kolektormenjadi hampir nol sehingga dapat menjadi hubungan impedansi tinggi kepada catu daya negatif dan tidak membebani sirkuit masukan.

Keunikan lain dalam sirkuit internal ditunjukkan dengan warna hijau, di mana kedua resistor bias transistor terhubung sedemikian hingga tidak terlihat adanya sinyal masukan kepada basis transistor. Bila diasumsikan tidak adaarus basis yang mengalir pada transistor, dan nilai   

sebesar 0,625 Volt maka menurut hukum Ohm akan diperlukan arus sebesar 0,625 V ÷ 7,5 K  = 0,0833 mA melalui resistor antara basis dan kolektor.[ Arus tersebut juga harus mengalir melalui resistor antara basis dan emiter sehingga menimbulkan tegangan jepit sebesar 0,0833 mA × 4,5 K  = 0,375 V sehingga menghasilkan total tegangan jepit melalui dua resistor sebesar 0,625 V + 0,375 V = 1,0 V. Hal ini digunakan untuk memberikan beda tegangan internal sebesar 1Volt berapa pun tegangan keluaran keseluruhan sirkuit.

Istilah-istilah

Sirkuit terintegrasi penguat operasional seri 741 dalam kemasan logam.

Dalam lembar spesifikasi penguat operasional, dapat ditemukan banyak istilah-istilah yang berkaitan dengan kerja penguat operasional. Beberapa istilah dan definisinyaantara lain:

: Margin fase, yaitu nilai absolut dari ingsut atau pergeseran fase simpal terbuka di antara terminal keluaran dan masukan pembalik padafrekuensi di mana modulus penguatan simpal terbuka adalah satu.

: Margin bati, adalah timbalbalikan dari nilai penguatan tegangan simpal terbuka pada frekuensi terendah di mana ingsut fase simpal terbuka sedemikian rupa sehingga keluaran sefase dengan masukan pembalik.

: Penguatan tegangan sinyal besar, yaitu nisbah dari ayunan tegangan puncak ke puncak keluaran terhadap besarperubahan tegangan masukan yang dibutuhkan.[

: Lebar pita bati satuan (bahasa Inggris: unity gain bandwidth) adalah rentang frekuensi di mana bati penguatan tegangan simpal terbuka bernilai lebih dari satu. : Kapasitansi masukan, yaitu nilai kapasitansi di antara dua terminal masukan dengan salah satu masukandibumikan.

: Nisbah penolakan ragam bersama (bahasa Inggris: common-mode rejection ratio) adalah nisbah atau perbandingan nilai penguatan dari selisih tegangan listrik dalam penguatan ragam bersama (bahasa Inggris: common-mode). Nilai ini diukur dengan cara menentukan nisbah perubahan pada tegangan listrik masukan ragam bersama terhadap perubahan yang dihasilkannya pada tegangan ofset.

: Darab lebar-pita bati (bahasa Inggris: gain bandwidth product) adalah nilai hasil perkalian antara nilai penguatan tegangan simpal terbuka dan frekuensi sinyal saat pengukuran tersebut.

: Impedansi masukan ragam bersama, yaitu hasil penjumlahan paralel impedansi terhadap sinyal kecil di antara tiap terminal masukan dengan bumi.

: Impedansi keluaran, yaitu Impedansi terhadap sinyal kecil di antara terminal keluaran dengan bumi.

Notasi Sirkuit

Simbol penguat operasional pada gambar sirkuit listrik.

Simbol penguat operasional pada rangkaian seperti pada gambar di samping, di mana:

: masukan non-pembalik : masukan pembalik : keluaran : catu daya positif : catu daya negatif

Catu daya pada notasi penguat operasional seringkali tidak dicantumkan untuk memudahkan penggambaran rangkaian.

Aplikasi sirkuit

Terdapat banyak sekali penggunaan dari penguat operasional dalam berbagai jenis sirkuit listrik. Di bawah ini dipaparkan beberapa penggunaan umum dari penguat operasional dalam contoh sirkuit:

Komparator (pembanding)

Komparator.

Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan batas simpal terbuka (bahasa Inggris: open-loop gain) penguat operasional yang sangat besar. Ada jenis penguat operasional khusus yang memang difungsikan semata-mata

untuk penggunaan ini dan agak berbeda dari penguat operasional lainnya dan umum disebut juga dengan komparator (bahasa Inggris: comparator).

Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.

di mana   adalah tegangan catu daya dan penguat operasional beroperasi di antara   dan  .)

TransistorTransistor 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 darisirkuit sumber listriknya.

Transistor through-hole (dibandingkan dengan pita ukur sentimeter)

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B),Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnyamisalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan teganganyang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.

Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.

1 Cara kerja semikonduktor 2 Cara kerja transistor 3 Jenis-jenis transistor

o 3.1 BJTo 3.2 FET

4 Pranala luarCara kerja semikonduktor

Pada dasarnya, transistor dan tabung vakum memiliki fungsi yang serupa; keduanya mengatur jumlah aliran arus listrik.

Untuk mengerti cara kerja semikonduktor, misalkan sebuah gelasberisi air murni. Jika sepasang konduktor dimasukan kedalamnya, dan diberikan tegangan DC tepat dibawah tegangan elektrolisis (sebelum air berubah menjadi Hidrogen dan Oksigen), tidak akan ada arus mengalir karena air tidak memiliki pembawa muatan (charge carriers). Sehingga, air murni dianggap sebagai isolator. Jika sedikit garam dapur dimasukan ke dalamnya, konduksi arus akan mulai mengalir, karena sejumlah pembawa muatan bebas (mobile carriers,ion) terbentuk. Menaikan konsentrasi garam akan meningkatkan konduksi, namun tidak banyak. Garam dapur sendiriadalah non-konduktor (isolator), karena pembawa muatanya tidakbebas.

Silikon murni sendiri adalah sebuah isolator, namun jika sedikit pencemar ditambahkan, seperti Arsenik, dengan sebuah proses yang dinamakan doping, dalam jumlah yang cukup kecil sehingga tidak mengacaukan tata letak kristal silikon, Arsenikakan memberikan elektron bebas dan hasilnya memungkinkan terjadinya konduksi arus listrik. Ini karena Arsenik memiliki 5 atom di orbit terluarnya, sedangkan Silikon hanya 4.

Konduksi terjadi karena pembawa muatan bebas telah ditambahkan(oleh kelebihan elektron dari Arsenik). Dalam kasus ini, sebuah Silikon tipe-n (n untuk negatif, karena pembawa muatannya adalah elektron yang bermuatan negatif) telah terbentuk.

Selain dari itu, silikon dapat dicampur dengan Boron untuk membuat semikonduktor tipe-p. Karena Boron hanya memiliki 3 elektron di orbit paling luarnya, pembawa muatan yang baru, dinamakan "lubang" (hole, pembawa muatan positif), akan terbentuk di dalam tata letak kristal silikon.

Dalam tabung hampa, pembawa muatan (elektron) akan dipancarkanoleh emisi thermionic dari sebuah katode yang dipanaskan oleh kawat filamen. Karena itu, tabung hampa tidak bisa membuat pembawa muatan positif (hole).

Dapat dilihat bahwa pembawa muatan yang bermuatan sama akan saling tolak menolak, sehingga tanpa adanya gaya yang lain, pembawa-pembawa muatan ini akan terdistribusi secara merata didalam materi semikonduktor. Namun di dalam sebuah transistor bipolar (atau diode junction) dimana sebuah semikonduktor tipe-p dan sebuah semikonduktor tipe-n dibuat dalam satu keping silikon, pembawa-pembawa muatan ini cenderung berpindahke arah sambungan P-N tersebut (perbatasan antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n), karena tertarik oleh muatan yang berlawanan dari seberangnya.

Kenaikan dari jumlah pencemar (doping level) akan meningkatkankonduktivitas dari materi semikonduktor, asalkan tata-letak kristal silikon tetap dipertahankan. Dalam sebuah transistor bipolar, daerah terminal emiter memiliki jumlah doping yang lebih besar dibandingkan dengan terminal basis. Rasio perbandingan antara doping emiter dan basis adalah satu dari banyak faktor yang menentukan sifat penguatan arus (current gain) dari transistor tersebut.

Jumlah doping yang diperlukan sebuah semikonduktor adalah sangat kecil, dalam ukuran satu berbanding seratus juta, dan ini menjadi kunci dalam keberhasilan semikonduktor. Dalam sebuah metal, populasi pembawa muatan adalah sangat tinggi; satu pembawa muatan untuk setiap atom. Dalam metal, untuk mengubah metal menjadi isolator, pembawa muatan harus disapu dengan memasang suatu beda tegangan. Dalam metal, tegangan inisangat tinggi, jauh lebih tinggi dari yang mampu menghancurkannya. Namun, dalam sebuah semikonduktor hanya ada satu pembawa muatan dalam beberapa juta atom. Jumlah tegangan yang diperlukan untuk menyapu pembawa muatan dalam sejumlah besar semikonduktor dapat dicapai dengan mudah. Dengan kata lain, listrik di dalam metal adalah inkompresible (tidak bisa dimampatkan), seperti fluida. Sedangkan dalam semikonduktor, listrik bersifat seperti gas yang bisa dimampatkan. Semikonduktor dengan doping dapat diubah menjadi isolator, sedangkan metal tidak.

Gambaran di atas menjelaskan konduksi disebabkan oleh pembawa muatan, yaitu elektron atau lubang, namun dasarnya transistor bipolar adalah aksi kegiatan dari pembawa muatan tersebut untuk menyebrangi daerah depletion zone. Depletion zone ini terbentuk karena transistor tersebut diberikan tegangan bias terbalik, oleh tegangan yang diberikan di antara basis dan emiter. Walau transistor terlihat seperti dibentuk oleh dua diode yang disambungkan, sebuah transistor sendiri tidak bisa dibuat dengan menyambungkan dua diode. Untuk membuat transistor, bagian-bagiannya harus dibuat dari sepotong kristal silikon, dengan sebuah daerah basis yang sangat tipis.

Cara kerja transistor

Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda.

Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut.

FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung daritipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat diubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut.

Jenis-jenis transistor

PNP P-channel

NPN N-channel

BJT JFET

Simbol Transistor dari Berbagai Tipe

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, VM

OSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistoryaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.

Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power Maximum frekuensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency,

RF transistor, Microwave, dan lain-lain Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio,

Tegangan Tinggi, dan lain-lainBJT

BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah salah satu dari dua jenis transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai duadiode yang terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).

Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguat elektronik. Rasio antaraarus pada koletor dengan arus pada basis biasanya dilambangkandengan β atau  . β biasanya berkisar sekitar 100 untuk transistor-transisor BJT.

FET

FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET (JFET) dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal

Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET (MOSFET). Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk sebuah diode dengan kanal (materi semikonduktor antara Source dan Drain). Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah diode antara grid dan katode. Dan juga, keduanya (JFET dan tabung vakum) bekerja di "depletion mode", keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input.

FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dari tegangan gate dibandingkan dengan source saat FET menghantarkan listrik. Jika kita ambil N-channel FET sebagai contoh: dalam depletion mode, gate adalah negatif dibandingkandengan source, sedangkan dalam enhancement mode, gate adalah positif. Untuk kedua mode, jika tegangan gate dibuat lebih positif, aliran arus di antara source dan drain akan meningkat. Untuk P-channel FET, polaritas-polaritas semua dibalik. Sebagian besar IGFET adalah tipe enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe depletion mode.

Light Dependent Resistor

A.       PENDAHULUAN

Intensitas radiasi matahari akan berkurang oleh penyerapandan pemantulan atsmofer saat sebelum mencapai permukaan bumi.Ozon di atsmofer menyerap radiasi dengan panjang gelombangpendek (ultraviolet) sedangkan karbondioksida dan uap airmenyerap sebagian radiasi dengan panjang gelombang yang lebihpanjang (inframerah). Selain pengurangan radiasi bumi langsung(sorotan) oleh penyerapan tersebut, masih ada radiasi yangdipancarkan oleh molekul – molekul gas, debu dan uap air dalamatsmofer. Yang pada dasarnya cahaya itu penting untuk kitamanusia. Bagaimana kita memahami konsep cahaya itu? Tentu kitabanyak mengetahui apa yang telah dikemukakan oleh para ilmuwandi abad yang lalu tentang konsep cahaya. Sekarang kita jugabanyak mendengar tentang LDR. LDR (Light Dependent Resistor)adalah salah satu alat yang berhubungan dengan cahaya .

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untukmemberikan hambatan terhadap aliran arus listrik. Dalamrangkaian listrik dibutuhkan resistor dengan spesifikasitertentu, seperti besar hambatan, arus maksimum yang bolehdilewatkan dan karakteristik hambatan terhadap suhu dan panas.Resistor memberikan hambatan agar komponen yang diberitegangan tidak dialiri dengan arus yang besar, serta dapatdigunakan sebagai pembagi tegangan.

Berdasarkan penggunaannya, resistor dapat dibagi :

1.         Resistor Biasa (tetap nilainya), ialah sebuah resistorpenghambat gerak arus, yang nilainya tidak dapat berubah, jadiselalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat darinikelin atau karbon.

2.         Resistor Berubah (variable), ialah sebuah resistor yangnilainya dapat berubah – ubah dengan jalan menggeser ataumemutar (toggle) pada alat tersebut. Sehingga nilai resistordapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berdasarkan jenisini kita menjadi dua, Potensiometer, Rheostat, dan Trimpot(Trimmer Potensiometer) yang biasanya menempel pada papanrangkaian (Printed Circuit Board, PCB).

3.         Resistor NTC dan PTS, NTC (Negative Temperature Coefficient),ialah resistor yang nilainnya akan bertambah besar bilatemperature menjadi dingin.

4.         LDR (Light Dependent Resistor), ialah jenis resistor yangberubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelapnilai tahanannya semakin besar, sedangkan cahayanya terangnilainya menjadi semakin kecil.

LDR (Light Dependent Resistor) adalah jenis resistor yang biasadugunakan sebagai detector cahaya atau pengukur besarankonversi cahaya. Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuahcakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elekrtroda padapermukaannya.

 

 

A.       PENGERTIAN LDR

LDR (Light Dependent Resistor), ialah jenis resistor yangberubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelapnilai tahanannya semakin besar, sedangkan cahayanya terangnilainya menjadi semakin kecil.

LDR (Light Dependent Resistor) adalah jenis resistor yang biasadugunakan sebagai detector cahaya atau pengukur besarankonversi cahaya. Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuahcakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elekrtroda padapermukaannya.

Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitascahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDRsekitar 10 M  dan dalam keadaan terang sebesar 1 k  ataukurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti cadmiumsulfide. Dengan bahan ini energy dari cahaya yang jatuhmenyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrikmeningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.

LDR digunakan untuk mengubah energy cahaya menjadi energylistrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalahbeberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karenaresponnya tterhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan

pada situasi di mana intensitas cahaya berubah secara drastic.Sensor ini akan berubabh nilai hambatannya apabila adaperubahan tingkat kecerahan cahaya.

B.       PRINSIP KERJA LDR

Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakramtersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yangrelative kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untukmengangkut muatan elektrit. Artinya pada saat cahaya redup,LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bida disebut juga LDRmemiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahayaredup.

Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yanglepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akanlebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrit.Artinya pada saat cahaya terang, LDR menjadi konduktor yangbaik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi kecilpada saat cahaya terang. Penerapan lain dari sensor LDR iniialah alarm Pencuri.

Misalnya untuk rangkaian system alarm cahaya (menggunakanLDR) yang aktif ketika terdapat cahaya. Ketika kita akanmengatur kepekaan LDR (Light Dependent Resistor) dalam suaturangkaian maka kita perlu menggunakan potensiometer. Kita aturletaknya agar ketika mendapat cahaya maka potensiometer akanberbunyi dan ketika tidak mendapat cahaya maka potensiometertidak akan berbunyi.

C.        SENSOR CAHAYA

Sensor Cahaya adalah alat yang digunakan untuk merubahbesaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja darialat ini adalah mengubah energy dari foton menjadi elektron.Idealnya sato foton dapat membangkitkan satu elektron. Sensorcahaya sangat luas penggunaannya, salah satu yang palingpopular adalah kamera digital. Pada saat ini sudah ada alatyang digunakan untuk mengukur cahaya yang mempunyai 1 buahfoton saja.

Di bawah ini adalah jenis – jenis sensor cahaya, diantaranya :

·           Detector kimiawi, seperti pelat fotografis, dimanamolekul silver halide dibagi menjadi sebuah atom perak metalikdan atom halogen. Pengembang fotografis menyebabkan terbaginyamolekul yang berdekatan secara sama.

·           Fotoresistor atau LDR (Light Dependent Resistor) yangberubah reistansinya ketika dikenai cahaya.

·           Sel fotovoltaik atau sel matahari yang menghasilkantegangan dan memberikan arus listrik ketika dikenai cahaya

·           Fotodioda yang dapat beroperasi pada mode fotovoltaikmaupun fotokonduktiv.

·           Tabung fotomultiplier yang mengandung fotokatoda yangmemancarkan elektron ketika dikenai cahaya, kemudian elektron– elektron tersebut akan dikuatkan dengan rantai dynode.

·           Tabung cahaya yang mengandung fotokatoda yangmemancarkan elektron ketika dikanai cahaya, dan umumnyabersifat sebagai fotoresistor.

·           Fototransistor menggabungkan salah satu metodepenyensoran di atas.

·           Detector optis yang berlaku seperti thermometer,secara murni tanggap terhadap pengaruh panas dari radiasi yangmasuk, seperti detector piroelektrik, sel Golay, termokopeldan termistor, tapi kedua yang terakhir kurang sensitive.

·           Detector cryogenic cukup tanggap untuk mengukurenergy dari sinar – x tunggal, serta foton cahaya terlihat dandekat dengan infamerah (Enss 2005).

LDR adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahanresistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. KarakteristikLDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan ResponSpektral:

1.         Laju Recovery

Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan levelkekuatan cahaya tertentu kedalam suatu ruangan yang gelap,maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidakakan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap

tersebut. Namun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga dikegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Lajurecovery merupakan suatu ukuaran praktis dan suatu kenaikannilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalamK /detik, untuk LDR type arus harganya lebih besar dari 200K /detik (selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arahsebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terangyang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapairesistansi yang sesuai dengan level cahaya 400 lux.

2.         Respon Spektral

LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiappanjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna).Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrikyaitu tembaga, alumunium, baja, emas, dan perak. Dari kelimabahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyakdigunakan karena mempunyai daya hantar yang baik (TEDC, 1998).

D.       PENGGUNAAN LDR PADA RANGKAIAN ELEKTRONIKA

* Memanfaatkan LDR untuk Alarm Cahaya *

Rangkaian alarm ini sangat sederhana namun mempunyaikemampuan yang cukup baik dalam mencegah terbukanyalemari/laci yang seharusnya tertutup.  Alarm ini aktif ketikaterdapat cahaya

Rangkaian alarm ini cara kerjanya sangat mudah danpembuatannya juga tidak terlalu rumit, sederhana.  Darinamanya sudah dapat diketahui bahwa alarm ini akan bekerjaketika terdeteksi adanya cahaya.  Dengan fungsi tersebut makarangkaian in dapat digunakan sebagai alarm pencuri atau alarmterbukanya lemari/laci yang seharusnya tertutup. Alarm inidikatifkan ketika adanya cahaya yang datang pada sensor dengantaraf keterangan tertentu.  Pengaturan taraf terang – redupini dapat dilakukan dengan mengatur potensiometer R12.  Sistemini mempunyai 2 keunggulan yaitu dilengkapi dengan waktu tunda

pengaktifan alarm, pengaturan bunyi buzzer dan detektorbaterai.

 

 

Rangkaian Tunda

(dapat digunakan dalam rangkaian alarm, dll)

Rangkaian alarm cahaya ini menggunakan sumber tenagaberupa baterai 9V agar dapat dibawa-bawa, tetapi tidak menutupkemungkinan untuk diberikan sumber tenaga dari sebuah powersuplai 12V.  Rangkaian pada gambar 1 merupakan bagian darirangkaian lengkap alarm cahaya.  Pada gambar 1 merupakanrangkaian yang menunda aktifnya alarm ketika tombol SW1 di‘ON’-kan/di tekan.

Dengan adanya rangkaian ini maka memungkinkan user untukmeletakkan alarm ini di dalam sebuah lemari/laci sebelum alarmaktif.  Rangkaian in dibentuk dari rangkaian C1, R1, R2, Q1dan D1.  Pada saat tombol SW1 maka kapasitor C1 akan mengisimuatan melalui R1 sehingga tegangan basis menjadi turunmendekati 0 volt.  Kondisi ini akan menyebabkan transistor Q1akan aktif dan memaksa tegangan di pin 1 IC 1A akan high.

IC 1 merupakan gerbang inverter dengan schimtt triggersebanya 6 buah.  IC in merupakan IC CMOS sehingga tegangansuplainya maksimal adalah 18 volt sehingga dengan tegangansuplai saat ini (9 V dari baterai atau 12V dari power suplaieksternal) masih dapat bekerja dengan  baik. Kondisi pin 1pada IC1 yang high ini akan menyebabkan berapapun teganganyang dihasilkan oleh pembagian tegangan R3, R12 dan R11 (LDR)tidak berubah yaitu mendekati 5 volt.

Beberapa saat setelah muatan kapasitor telah penuh makategangan basis Q1 sudah cukup untuk membuat Q1 untuk OFFsehingga tegangan di pin 1 benar-benar dikendalikan olehpembagian tegangan antara R3, R12 (potensiometer) dan R11(LDR). Jadi ketika Q1 ON maka tegangan di titik pin 1 IC1 akanditahan tetap sekitar 5 volt dan tegangan pembagian antara R3,

R11, dan R12 akan diabaikan.  Sebaliknya ketika Q1 OFF makategangan di titik pin 1 IC1 akan ditentukan oleh pembagiantegangan antara ketiga tahanan tersebut.  Oleh sebab ituketika Q1 ON maka apa pun kondisi cahaya lampu (terang/redup)tidak akan mempengaruhi sistem sehingga buzzer akan selaluOFF.  Jika diperlukan waktu tunda yang lebih lama maka nilaikapasitor C1 dapat diganti dengan yang sedikit lebih besar. Semakin besar nilai kapasitor C1 akan menyebabkan waktu tundakeaktifan sistem akan semakin lama.

Diode pancaran cahaya

LED

Diode pancaran cahaya (bahasa Inggris: light-emitting diode; LED) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju.

Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai, dan bisa jugaultraviolet dekat atau inframerah dekat.

1   Teknologi LED

o 1.1   Fungsi fisikal o 1.2   Emisi cahaya o 1.3   Polarisasi o 1.4   Tegangan maju o 1.5   Sirkuit LED o 1.6   Substrat LED o 1.7   LED biru dan putih

2   Produsen terkemuka dunia Teknologi LED

Fungsi fisikal

Sebuah LED adalah sejenis diode semikonduktor istimewa. Seperti sebuah diode normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Pembawa-muatan - elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektrode dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang,dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon.

Emisi cahaya

Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan oleh karena itu warnanya, tergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk p-n junction. Sebuah diode normal, biasanya terbuat dari silikon atau germanium, memancarkan cahaya tampak inframerah dekat, tetapi bahan yang digunakan untuk sebuah LED memiliki selisih pita energi antara cahaya inframerah dekat, tampak, dan ultraungu dekat.

LED dalam aplikasi sebagai alat penerangan lampu langit-langit

Polarisasi

Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.

Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif rendah. Bila diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik, biasanya sifat isolator searah LED akan jebol menyebabkan arus dapat mengalir ke arah sebaliknya.

Tegangan maju

Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama dengan karakteristik diode yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun bila diberikan tegangan yang terlalu besar, LED akan rusak walaupun tegangan yang diberikanadalah tegangan maju.

Tegangan yang diperlukan sebuah diode untuk dapat beroperasi adalah tegangan maju (Vf).

Sirkuit LED

Sirkuit LED dapat didesain dengan cara menyusun LED dalam posisi seri maupun paralel. Bila disusun secara seri, maka yang perlu diperhatikan adalah jumlah tegangan yang diperlukanseluruh LED dalam rangkaian tadi. Namun bila LED diletakkan dalam keadaan paralel, maka yang perlu diperhatikan menjadi jumlah arus yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian ini.

Menyusun LED dalam rangkaian seri akan lebih sulit jika warna LED berbeda-beda, karena tiap warna LED yang berlainan mempunyai tegangan maju (Vf) yang berbeda. Perbedaan ini akan menyebabkan bila jumlah tegangan yang diberikan oleh sumber daya listrik tidak cukup untuk membangkitkan chip LED, maka beberapa LED akan tidak menyala. Sebaliknya, bila tegangan yang diberikan terlalu besar akan berakibat kerusakan pada LEDyang mempunyai tegangan maju relatif rendah.

Pada umumnya, LED yang disusun secara seri harus mempunyai tegangan maju yang sama atau paling tidak tak berbeda jauh supaya rangkaian LED ini dapat bekerja secara baik. Jika LED digunakan untuk indikator pada voltase lebih tinggi dari operasinya dirangkai seri dengan resistor untuk menyesuaikan

arus agar tidak melampaui arus maksimum LED, kalau arus maksimum terlampau LED jadi rusak.

Substrat LED

Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dan merah dibuat dengan gallium arsenide. Perkembagan dalam ilmu material telah memungkinkan produksi alat dengan panjang gelombang yang lebih pendek, menghasilkan cahaya dengan warna bervariasi.

LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang bervariasi, menghasilkan warna sebagai berikut:

aluminium gallium arsenide (AlGaAs) - merah dan inframerah gallium aluminium phosphide - hijau gallium arsenide/phosphide (GaAsP) - merah, oranye-

merah, oranye, dan kuning gallium nitride (GaN) - hijau, hijau murni (atau hijau

emerald), dan biru gallium phosphide (GaP) - merah, kuning, dan hijau zinc selenide (ZnSe) - biru indium gallium nitride (InGaN) - hijau kebiruan dan biru indium gallium aluminium phosphide - oranye-merah, oranye,

kuning, dan hijau silicon carbide (SiC) - biru diamond (C) - ultraviolet silicon (Si) - biru (dalam pengembangan) sapphire (Al2O3) - biruLED biru dan putih

LED biru pertama yang dapat mencapai keterangan komersial menggunakan substrat galium nitrida yang ditemukan oleh Shuji Nakamuratahun 1993 sewaktu berkarir di Nichia Corporation di Jepang. LED ini kemudian populer di penghujung tahun 90-an. LED biru ini dapat dikombinasikan ke LED merah dan hijau yang telah ada sebelumnya untuk menciptakan cahaya putih.

LED dengan cahaya putih sekarang ini mayoritas dibuat dengan cara melapisi substrat galium nitrida (GaN) dengan fosfor kuning. Karena warna kuning merangsang penerima warna merah dan hijau di mata manusia, kombinasi antara warna kuning dari fosfor dan warna biru dari substrat akan memberikan kesan warna putih bagi mata manusia.

LED putih juga dapat dibuat dengan cara melapisi fosfor biru, merah dan hijau di substrat ultraviolet dekat yang lebih kurang sama dengan cara kerja lampu fluoresen.

Metode terbaru untuk menciptakan cahaya putih dari LED adalah dengan tidak menggunakan fosfor sama sekali melainkan menggunakan substrat seng selenida yang dapat memancarkan cahaya biru dari area aktif dan cahaya kuning dari substrat itu sendiri.