DIODA
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
Setelah mempelajari modul ini diharapkan pemakai dapat :
Memahami dasar pembentukan dioda
Memahami sifat dasar dioda
Memahami harga batas dioda
Memahami sifat listrik dioda
Memahami penggunaan dioda
2. Uraian Materi
2.1 Dasar Pembentukan Dioda
M a te r ia l P M a te r ia l N
G a m b a r D io d aS e b e lu m D ifu s i
+ + + + ++ + + + ++ + + + +
_ _ _ _ __ _ _ _ __ _ _ _ _
M a te r ia l P M a te r ia l N
G a m b a r D io d aS e b e lu m D ifu s i
+ + + + _+ + + + _+ + + + _
+ _ _ _ _+ _ _ _ _+ _ _ _ _
L a p is a n P e n g o s o n g a n
Gambar 1 Simbol Dioda
2.2 Sifat dasar dari dioda
Adapun sifat dasar dari Dioda adalah menyearahkan arus satu periode saja
(lihat gambar di bawah ini)
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 1
Gb.2 Sifat dasar dioda
2.3 Contoh Penggunaan
1 Untuk Pengaman Polaritas.
Gb.3 Pengaman Polaritas
2 Untuk Penyearah. (gb.2)
2.4 Harga Batas
Yang dimaksud dengan harga batas dari dioda adalah batas kemampuan
maksimal dari suatu dioda baik arus maupun tegangannya.
Contoh : Dioda 1N4001
Dengan melihat data book dari dioda maka harga batas tegangan dan arus dapat
diketahui.
Harga batas arus = 1 Ampere
Harga batas tegangan = 50 Volt
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 2
Contoh Penerapannya :
Misalnya untuk peralatan / pesawat elektronika yang membutuhkan arus dibawah
1 Amper dengan tegangan dibawah 50 V maka dioda penyearah yang digunakan
cukup dengan memakai dioda dengan type 1N 4001.
Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut ini :
Gb.4. Penyearah dioda dengan beban.
maka diodanya (D1,D2,D3,D4) cukup menggunakan dioda dengan type 1N 4001
sebanyak 4 buah. (lihat tabel pada lampiran)
2.5 Sifat Listrik dari Dioda
Gambar 5. rangkaian dioda catu maju (forward bias)
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 3
Gambar 6. kurva sifat listrik (karakteristik) dioda catu maju (forward
bias)
Gambar 7. rangkaian dioda catu mundur (reverse bias)
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 4
Gambar 8. Kurva sifat listrik ( karakteristik ) dioda dicatu mundur ( reverse
bias )
Gambar.9. Karakteristik dioda
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 5
2.6. Contoh Penggunaan Dioda
2.6.1. Sebagai Penyearah Setengah Gelombang Dengan Beban Tahanan
Penyearah setengah gelombang
dengan beban tahanan
Gambar 10. Prinsip Kerja Penyearah Setengah Gelombang
Jika A positip ( + ), B negatip ( - ), maka dioda konduksi 1 bekerja , sehingga
arus akan mengalir menuju RL dan kembali ke trafo.
Saat A negatip ( - ), B positip ( + ), maka dioda tidak konduksi/tidak bekerja
sehingga arus tidak mengalir.
Kejadian ini berulang/muncul lagi terus-menerus sehingga bentuk
gelombangnya dapat digambarkan sebagai berikut :
Gb.11. gelombang sinus dan pengaruh terhadap konduktansi dioda
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 6
2.6.2. Sebagai Penyearah Gelombang Penuh Dengan Dua Dioda
Rangkaian penyearah gelombang penuh
dengan dua dioda
Gambar 12 Penyearah gelombang penuh
Prinsip Kerja Dari Penyearah Gelombang Penuh Dua Dioda Dengan Beban
Tahanan.
Perlu diketahui bahwa untuk rangkaian penyearah gelombang penuh dua dioda
diperlukan transformator yang mempunyai CT (Center Tap). Gelombang sinyal
pada titik A selalu berbeda phasa 180 terhadap titik C sedangkan titik B sebagai
nolnya.
Jika titik A positip ( + ), titik C negatip ( - ), maka D1 akan konduksi kemudian arus
IF1, akan mengalir menuju RL dan kembali ke trafo (titik B).
Jika titik C positip ( + ), titik A negatip ( - ), maka D2 akan konduksi kemudian arus
IF2 akan mengalir menuju RL dan kembali ke trafo (titik B). Kejadian ini akan
selalu berulang dan gelombang/sinyalnya dapat digambarkan sebagai berikut :
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 7
Gambar 13. gelombang sinus dan hasil penyearah gelombang penuh
2.6.3. Sebagai Penyearah Gelombang Penuh Dengan Sistim Bridge (empat Dioda)
Gambar 14. Gambar rangkaian penyearah gelombang penuh sistim bridge
Prinsip Kerja Penyearah Gelombang Penuh Sistim Bridge :
Jika A positip ( + ), B negatip ( - ), maka D1 konduksi arus I akan mengalir menuju
RL dan D3 menuju titik B.
Saat B positip ( + ), A negatip ( - ), maka D2 konduksi arus I akan
mengalir.menuju RL dan D4 menuju titik B.
Kejadian ini berulang secara kontinyu sehingga gelombang sinyalnya dapat
digambarkan sebagai berikut :
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 8
Gambar 15. gelombang sinus dan penyearahan gelombang penuh (sistem
jembatan)
2.6.4. Sebagai Pengganda Tegangan
Gambar 16. Pengganda Tegangan
Prinsip Kerja Pengganda Tegangan
Jika titik B positip ( + ), maka D1 konduksi (ON), C1 akan termuati sampai U
maksimum, pada siklus berikutnya. Titik A positip maka D2 konduksi (ON)
sehingga C2 akan termuati sampai 2.U maksimum atau U.L = 2.U maksimum.
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 9
Gambar 17. Gelombang
Output sebagai berikut :
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 10
3. Lampiran
Diodes, Power Rectifier
Type See ConstructionPeak Inverse Voltage (PIV)
Max. Rect.
Maxsimum Forward Voltage Drop
Maxsimum Reverse Current
Cuse LeadNote
(V)Current
(A) (V) at Ampere (uA) at VoltsOutline Info.
1N32111N32121N32131N32141N3611
4444-
Si “Si “Si “Si “Si “
300400500600200
2020202-1
1.21.21.21.21.1
202020202
1mA1mA1mA1mA
1
300400500600200
-----
105105105105104
1N36121N36131N36141N3670A1N3671A
---44
Si JunctionSi “Si “Si “Si “
400600800700800
1111212
1-11-11-10.550.55
2221212
111
900800
400600800700800
---
D0-4DO-4
104104104105105
1N3672A1N3673A1N36751N37661N3767
44---
Si “Si “Si “Si “Si “
9001000700800900
1212353535
0.550.551.81.81.8
1212353535
7006005mA4mA3mA
9001000700800900
D0-4DO-4D0-5DO-5D0-5
105105105105105
1N37681N38791N3879R1N38801N3880R
-----
SiSiSiSiSi
10005050100100
356666
1-81-41-41-41-4
356666
2mA3mA3mA3mA3mA
10005050100100
D0-5D0-4DO-4D0-4DO-4
105105106105106
1N38811N3881R1N38821N3882R1N3883
-----
SiSiSiSiSi
200200300300400
66666
1.41.41.41.41.4
66666
3mA3mA3mA3mA3mA
200200300300400
D0-4DO-4D0-4DO-4DO-4
105106105106105
1N3883R1N38891N3889R1N38901N3890R
-----
SiSiSiSiSi
4005050100100
612121212
1.41.41.41.41.4
612121212
3mA3mA3mA3mA3mA
4005050100100
DO-4D0-5DO-5D0-5D0-5
106105106105106
1N38911N3891R1N38921N3892R1N3893
-----
SiSiSiSiSi
200200300300400
1212121212
1.41.41.41.41.4
1212121212
3mA3mA3mA3mA3mA
200200300300400
DO-5D0-5DO-5D0-5D0-5
105106105106105
1N3893R1N38991N3899R1N39001N3900R
-----
SiSiSiSiSi
4005050100100
1220202020
1.41.41.41.41.4
1220202020
3mA6mA6mA6mA6mA
4005050100100
DO-5D0-5DO-5D0-5D0-5
106105106105106
1N39011N3901R1N39021N3902R1N3903
-----
SiSiSiSiSi
200200300300400
2020202020
1.41.41.41.41.4
2020202020
6mA6mA6mA6mA6mA
200200300300400
DO-5D0-5DO-5D0-5D0-5
105106105106105
1N3903R1N39091N3909R1N39101N3910R
-----
SiSiSiSiSi
4005050100100
2030303030
1.41.41.41.41.4
2030303030
6mA10mA10mA10mA10mA
4005050100100
DO-5D0-5DO-5D0-5D0-5
106105106105106
1N39111N3911R1N39121N3912R1N3913
-----
SiSiSiSiSi
200200300300400
3030303030
1.41.41.41.41.4
3030303030
10mA10mA10mA10mA10mA
200200300300400
DO-5D0-5DO-5D0-5D0-5
106105106105106
1N3913R1N40011N40021N40031N4004
-----
SiSi Junction
Si ‘Si “Si ‘
40050100200400
301111
1-41-11-11-11-1
301111
10mA5555
40050100200400
DO-5D0-15DO-15D0-15D0-15
106104104104104
1N40051N40061N40071N42451N4246
-----
Si JunctionSi ‘Si “Si ‘Si ‘
6008001000200400
11111
1-11-11-11-11-1
11111
55511
6008001000200400
DO-15D0-15D0-15
--
104104104104104
1N42471N42481N42491N43831N4384
-----
Si ‘Si “Si ‘Si ‘Si ‘
6008001000200400
1113030
1.21.21.211
11111
1111010
6008001000200400
---
DO-41DO-41
104104104104104
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 11
4. Lembar Evaluasi
1. Gambarkan dasar pembentukan dari Dioda
2. Terangkan proses dasar pembentukan Dioda
3. Gambarkan simbol dari Dioda.
4. Terangkan sifat dasar dari Dioda !
5. Berilah ( 2 buah ) contoh penggunaan sifat dasar dari Dioda !
6. Apa yang dimaksud dengan harga batas dari dioda ?.
7. Sebutkan 2 macam harga batas yang terdapat pada dioda !.
8. Sebutkan harga batas dari dioda dengan type 1N 4002 !.
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 12
5. Lembar Jawaban
1. Gambar Dasar Pembentukan Dioda
M a te r ia l P M a te r ia l N
G a m b a r D io d aS e b e lu m D ifu s i
+ + + + ++ + + + ++ + + + +
_ _ _ _ __ _ _ _ __ _ _ _ _
M a te r ia l P M a te r ia l N
G a m b a r D io d aS e b e lu m D ifu s i
+ + + + _+ + + + _+ + + + _
+ _ _ _ _+ _ _ _ _+ _ _ _ _
L a p is a n P e n g o s o n g a n
2. Dasar Pembentukan Dioda adalah
Jika material P dan material N dihubungkan/disusun sedemikian rupa maka akan terjadilah hubungan PN junction dan lahirlah komponen aktif yang mempunyai dua elektroda yang diberi nama Dioda.
3. Gambar simbol dari Dioda
4. Sifat dasar Dioda menyearahkan arus hanya satu periode saja.
5. Contoh Penggunaan.
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 13
6. Yang dimaksud harga batas dari dioda adalah batas kemampuan maksimum dari dioda baik arus maupun tegangannya.
7.1. Harga batas arus dalam satuan Amper
7.2. Harga batas tegangan dalam satuan Volt
8.1. Harga batas arus 1N 4002 = 1 Amper
8.2. Harga batas tegangan 1N 4002 = 100 Volt
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 14
Kegiatan Belajar 2
DIODA ZENER
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
Setelah membaca modul ini diharapkan pemakai dapat:
Memahami dasar pembentukan dioda zener
Memahami sifat dasar dioda zener
Memahami harga batas dioda zener
Memahami sifat listrik dioda zener
Memahami penggunaan dioda zener
2. Uraian Materi
2.1. Dasar pembentukan dioda zener
Semua dioda prinsip kerjanya adalah sebagai peyearah, tetapi karena proses
pembuatan, bahan dan penerapannya yang berbeda beda, maka nama-
namanya juga berbeda.
Secara garis besar komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi
konduktor adalah ringkas (kecil-kecil atau sangat kecil). Maka hampir-hampir kita
tidak bisa membedakan satu sama lainnya. Hal ini sangat penting untuk
mengetahui kode-kode atau tanda-tanda komponen tersebut.
2.2. Bahan Dasar Dioda Zener
Bahan dasar pembutan komponen dioda zener adalah silikon yang mempunyai
sifat lebih tahan panas, oleh karena itu sering digunakan untuk komponen-
komponen elektronika yang berdaya tinggi. Elektron-elektron yang terletak pada
orbit paling luar (lintasan valensi) sangat kuat terikat dengan intinya (proton)
sehingga sama sekali tidak mungkin elektron-elektron tersebut melepaskan diri
dari intinya.
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 15
2.3. Dasar Pembentukan Junction pn
Pembentukan dioda bisa dilaksanakan dengan cara point kontak dan junction.
Namun dalam pembahasan ini fokus pembahasan materi diarahkan pada cara
junction.
Pengertian junction (pertemuan) adalah daerah dimana tipe p dan tipe n
bertemu, dan dioda junction adalah nama lain untuk kristal pn (kata dioda adalah
pendekan dari dua elektroda dimana di berarti dua). Untuk lebih jelasnya lihat
gambar dibawah ini.
p n
+ + + ++ + + ++ + + +
_ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _
Gambar 18. pembentukan zener dioda
Sisi p mempunyai banyak hole dan sisi n banyak elektron pita konduksi. Agar
tidak membingungkan, pembawa minoritas tidak ditunjukkan, tetapi camkanlah
bahwa ada beberapa elektron pita konduksi pada sisi p dan sedikit hole pada
sisi n.
Elektron pada sisi n cenderung untuk berdifusi kesegala arah, beberapa berdifusi
melalui junction. Jika elektron masuk daerah p, ia akan merupakan pembawa
minoritas, dengan banyaknya hole disekitarnya, pembawa minoritas ini
mempunyai umur hidup yang singkat, segera setelah memasuki daerah p,
elektron akan jatuh kedalam hole. Jika ini terjadi, hole lenyap dan elektron pita
konduksi menjadi elektron valensi. Setiap kali elektron berdifusi melalui junction
ia menciptakan sepasang ion, untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini :
p n
+ + + + + + + + +
_ _ _ _ _ _ _ _ _
L a p isa n P e n g o so n g a n
___
+++
Gambar 19. junction zener dioda
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 16
Tanda positip berlingkaran menandakan ion positip dan taanda negatip
berlingkaran menandakan ion negatip. Ion tetap dalam struktur kristal karena
ikatan kovalen dan tidak dapat berkeliling seperti elektron pita konduksi ataupun
hole. Tiap pasang ion positip dan negatip disebut dipole, penciptaan dipole
berarti satu elektron pita konduksi dan satu hole telah dikeluarkan dari sirkulasi.
Jika terbentuk sejumlah dipole, daerah dekat junction dikosongkan dari muatan-
muatan yang bergerak, kita sebut daerah yang kosong muatan ini dengan
lapisan pengosongan (depletion layer).
2.4. Potensial Barier
Tiap dipole mempunyai medan listrik, anak panah menunjukkan arah gaya pada
muatan positip. Oleh sebab itu jika elektron memasuki lapisan pengosongan,
medan mencoba mendorong elektron kembali kedalam daerah n. Kekuatan
medan bertambah dengan berpindahnya tiap elektron sampai akhirnya medan
menghentikan difusi elektron yang melewati junction.
Untuk pendekatan kedua kita perlu memasukkan pembawa minoritas. Ingat sisi p
mempunyai beberapa elektron pita konduksi yang dihasilkan secara thermal.
Mereka yang didalam pengosongan didorong oleh medan kedalam daerah n. Hal
ini sedikit mengurangi kekuatan medan dan membiarkan beberapa pembawa
mayoritas berdifusi dari kanan kakiri untuk mengembalikan medan pada
kekuatannya semula.
Inilah gambaran terakhir dari kesamaan pada junction :
___
+++
L a p isa n P e n g o so n g a n
Gambar 20. junction zener dioda
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 17
Beberapa pembawa minoritas bergeser melewati junction, mereka akan
mengurangi medan yang menerimanya.
Beberapa pembawa mayoritas berdifusi melewati junction dan mengembalikan
medan pada harga semula.
Adanya medan diantara ion adalah ekuivalen dengan perbedaan potensial yang disebut
potensial barier, potensial barier kira-kira sama dengan 0,3 V untuk germanium dan 0,7 V
untuk silikon.
A K A K
Gb.21a Simbol Gb.21b. Contoh Konstruksi
A K
+_
Gb.21c. Cara pemberian tegangan
2.5. Sifat Dasar Dioda Zener
Dioda zener berbeda dengan dioda penyearah, dioda zener dirancang untuk
beroperasi dengan tegangan muka terbalik (reverse bias) pada tegangan
tembusnya,biasa disebut “break down diode”
Jadi katoda-katoda selalu diberi tegangan yang lebih positif terhadap anoda
dengan mengatur tingkat dopping, pabrik dapat menghasilkan dioda zener
dengan tegangan break down kira-kira dari 2V sampai 200V.
2.5.1. Dioda zener dalam kondisi forward bias.
Dalam kondisi forward bias dioda zener akan dibias sebagai berikut: kaki katoda
diberi tegangan lebih negatif terhadap anoda atau anoda diberi tegangan lebih
positif terhadap katoda seperti gambar berikut.
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 18
G
R X
ZDA
K
+
_
Dalam kondisi demikian dioda zener
akan berfungsi sama halnya dioda
penyearah dan mulai aktif setelah
mencapai tegangan barier yaitu 0,7V.
Gambar 22. dioda zener dalam arah forward
Disaat kondisi demikian tahanan dioda (Rz) kecil sekali .
Sedangkan konduktansi (
I
U) besar sekali, karena tegangan maju akan
menyempitkan depletion layer (daerah perpindahan muatan) sehingga
perlawanannya menjadi kecil dan mengakibatkan adanya aliran elektron. Untuk
lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini.
Gambar 23. depletion layer pada dioda zener dalam arah forward
2.5.2. Dioda zener dalam kondisi Reverse bias.
Dalam kondisi reverse bias dioda zener kaki katoda selalu diberi tegangan yang
lebih positif terhadap anoda.
G
R X
ZDK
A
+
_
Gambar 23. dioda zener dalam arah reverse
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 19
Jika tegangan yang dikenakan mencapai nilai breakdown, pembawa minoritas
lapisan pengosongan dipercepat sehingga mencapai kecepatan yang cukup
tinggi untuk mengeluarkan elektron valensi dari orbit terluar. Elektron yang baru
dibebaskan kemudian dapat menambah kecepatan cukup tinggi untuk
membebaskan elektron valensi yang lain. Dengan cara ini kita memperoleh
longsoran elektron bebas. Longsoran terjadi untuk tegangan reverse yang lebih
besar dari 6V atau lebih.
Efek zener berbeda-beda bila dioda di-doping banyak, lapisan pengosongan
amat sempit. Oleh karena itu medan listrik pada lapisan pengosongan amat kuat.
Jika kuat medan mencapai kira-kira 300.000 V persentimeter, medan cukup kuat
untuk menarik elektron keluar dari orbit valensi. Penciptaan elektron bebas
dengan cara ini disebut breakdown zener.
Efek zener dominan pada tegangan breakdown kurang dari 4 V, efek longsoran
dominan pada tegangan breakdown yang lebih besar dari 6 V, dan kedua efek
tersebut ada antara 4 dan 6 V. Pada mulanya orang mengira bahwa efek zener
merupakan satu-satunya mekanisme breakdown dalam dioda. Oleh karenanya,
nama “dioda zener” sangat luas digunakan sebelum efek longsoran ditemukan.
Semua dioda yang dioptimumkan bekerja pada daerah breakdown oleh
karenanya tetap disebut dioda zener.
G+_
A K
NP
___
+++
a ru s b o co r
Gambar 24. arus bocor dioda zener pada arah reverse
Didaerah reverse mulai aktif, bila tegangan dioda (negatif) sama dengan
tegangan zener dioda,atau dapat
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 20
dikatakan bahwa didalam daerah aktif reverse (
I
U) konduktansi besar sekali
dan sebelum aktif (
I
U) konduktansi kecil sekali.
2.5.3. Karakteristik Dioda zener.
Jika digambarkan kurva karakteristik dioda zener dalam kondisi forward bias dan
reverse bias adalah sebagai berikut.
I fo rw a rd ( m A )
fo rw a rd ( v )R e ve rs e ( V )
d a e ra h te g a n g a n
l in ie r
te m b u s
ti tik te g a n g a n
I re ve rs e
Gambar 25. Grafik Karakteristik Dioda Zener
2.6. Harga Batas Dioda Zener
Harga batas yang di maksud dalam pembahasan ini adalah suatu keterangan
tentang data-data komponen dioda zener yang harus di penuhi dan tidak boleh
dilampaui batas maximumnya dan tidak boleh berkurang jauh dari batas
minimumnya.
Adapaun harga batas tersebut memuat antara lain keterangan tentang
tegangan break down ( Uz ) arus maximumnya dioda zener ( Iz) tahanan
dalam dioda zener ( Rd ). Semua harga komponen yang terpasang pada
dasarnya akan mempunyai 2 kondisi yaitu :
1. Kondisi normal , sesuai dengan ketentuannya
2. Kondisi tidak normal , tidak sesuai dengan ketentuannya.
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 21
3. Mungkin kurang dari ketentuannya
4. Mungkin melebihi ketentuannya
Untuk alasan itu semua, maka kita perlu sekali memperhatikan data-data yang
ada untuk setiap jenis komponen agar komponen yang digunakan sesuai dengan
yang diharapkan yaitu bisa bekerja baik dan tahan lama . Kondisi yang demikian
dinamakan kondisi yang normal namun kondisi yang tidak normal adalah suatu
kondisi yang perlu mendapatkan perhatian.
Oleh karena itu kita perlu mempelajari harga batas dioda zener , agar kita dapat
mengoperasikan komponen sesuai dengan data yang dimiliki . Sebab kondisi
yang tidak normal terutama kondisi dimana komopenen diberi tegangan melebihi
batas maximumnya , maka komponen tersebut dapat rusak maka hal ini perlu
sekali di antisipasi sehingga tidak akan terjadi kerusakan komponen akibat
kesalahan pemberian bias. Maka di sarankan setiap pemakai komponen
sebelum merangkai harap melihat data karakteristiknya seperti yang terlampir
pada lembar informasi pada lampiran.
2.7. Sifat Listrik Dioda Zener
2.7.1. Tegangan Breakdown dan Rating Daya
Gambar 1 menunjukkan kurva tegangan dioda zener . Abaikan arus yang
mengalir hingga kita mencapai tegangan breakdown Uz . Pada dioda zener ,
breakdown mempunyai lekukan yang sangat tajam, diikuti dengan kenaikan arus
yang hampir vertikal.Perhatikanlah bahwa tegangan kira-kira konstan sama
dengan UZ pada arus test IZT tertentu di atas lekukan (lihat Gambar 1 ) .Dissipasi
daya dioda zener sama dengan perkalian tegangan dan arusnya , yaitu :
Misalkan, jika UZ = 12 dan IZ = 10 mA,
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 22
Selama PZ kurang daripada rating daya PZ(max), dioda zener tidak akan rusak.
Dioda zener yang ada di pasaran mempunyai rating daya dari 1/4 W sampai
lebih dari 50 W .
Lembar data kerap kali menspesifikasikan arus maksimum dioda zener yang
dapat ditangani tanpa melampaui rating dayanya . Arus maksimum diberi tanda
IZM (lihat Gambar 1 . Hubungan antara IZM dan rating daya adalah :
Gambar 26 . Kurva Tegangan Dioda Zener
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 23
2.7.2. Impendansi Zener
Jika dioda zener bekerja dalam daerah breakdown, dengan tambahan tegangan
sedikit menghasilkan pertambahan arus yang besar. Ini menandakan bahwa
dioda zener mempunyai impedansi yang kecil. Kita dapat menghitung impedansi
dengan cara :
ZZi
= u
Sebagai contoh, jika kurva menunjukkan perubahan 80 mV dan 20 mA,
impedansi zener adalah :
ZZ = 0,08
0,02 = 4
Lembar data menspesifikasikan impedansi zener pada arus tes yang sama di
gunakan untuk UZ . Impedansi zener pada arus tes ini diberi tanda ZZT. Misalnya,
1N3020 mempunyai UZ 10 V dan
ZZT = 7 untuk IZT = 25 mA .
2.7.3. Koefisien Suhu
Koefisien suhu TC adalah perubahan (dalam persen ) tegangan zener per derajad
Celcius.
Jika UZ = 10 V pada 250 C dan TC = 0,1%, maka
UZ = 10 V
(250C)
UZ = 10,01
(260C)
UZ = 10,02 V
(270C)
UZ = 10,03 V
(280C)
dan seterusnya .
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 24
Dalam rumus, perubahan tegangan zener adalah :
U = T UZ C ZT
Diketahui TC = 0,004% dan U = 15V pada 250C, perubahan tegangan zener dari
250C sampai 1000C adalah
U = 0,004 (10 ) (100 - 25) 15 = 0,045 V-2Z
Oleh sebab itu, pada 1000C, UZ = 15,045 V
2.7.4. Pendekatan Zener
Untuk semua analisa pendahuluan, kita dapat melakukan pendekatan daerah
breakdown sebagai garis vertikal. Ini berarti tegangannya konstan walaupun arus
berubah. Gambar 2 menunjukkan pendekatan ideal suatu dioda zener. Pada
pendekatan pertama, dioda zener yang bekerja dalam daerah ekuivalen dengan
batere UZ volt.
(a) (b)
Gambar 27
Untuk memperbaiki analisa, kita memperhitungkan kemiringan dari daerah
breakdown. Daerah breakdown tidak benar-benar vertikal, tetapi ada impedansi
zener yang kecil. Gambar 2 menunjukkan pendekatan kedua dari dioda zener.
Karena impedansi zener, tegangan zener total UZ adalah : = U + IU ZZ Z Z Z
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 25
CONTOH 1
Dioda zener pada Gambar 3 mempunyai UZ = 10 V dan ZZT = 7 . Tentukan
harga UOUT dengan pendekatan ideal. Juga hitung minimum dan maksimum arus
zener.
(a) (b)
(c)
Gambar 28
PENYELESAIAN
Tegangan yang dikenakan (20 sampai 40 V) selalu lebih besar dari tegangan
breakdown dioda zener. Oleh sebab itu, kita dapat membayangkan dioda zener
seperti batere dalam Gambar 3b. Tegangan outputnya adalah :
Tak peduli berapa harga tegangan sumber antara 20dan 40 V, tegangan output
selalu pada 10 V. Jika tegangan sumber 20 V, tegangan pada resistor pembatas-
seri adalah 10 V , jika tegangan sumber 40 V, tegangan pada resistor pembatas-
seri adalah 30 V. Oleh sebab itu, setiap perubahan tegangan sumber, muncul
pada resistor pembatas-seri. Tegangan output secara ideal konstan .
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 26
Arus zener minimum IZ(min) terjadi pada tegangan sumber minimum. Dengan
hukum Ohm .
IU U
RZ
IN Z(min)
min =
) - =
20 - 10
820 = 12,2 mA
(
Arus zener maksimum terjadi jika tegangan sumber maksimum :
IR
Z(max) = U - U
= 40 - 10
820 = 36,6 mA
IN( max) Z
CONTOH 2
Gunakan pendekatan kedua untuk menghitung tegangan output minimum dan
maksimum pada Gambar 28a
PENYELESAIAN
Contoh 2 memberikan ZZT = 7 . Walaupun hal ini hanya benar pada arus
tertentu, ZZT merupakan pendekatan yang baik untuk ZZ di mana saja dalam
breakdown .
Kita dapatkan IZ(min) = 12,2 mA dan IZ(Mak) = 36,6 mA. Jika arus ini mengalir melalui
dioda zener pada Gambar 3c, tegangan minimum dan maksimumnya adalah :
dan
Yang penting dari contoh ini adalah untuk menggambarkan regulasi tegangan
(menjaga tegangan otput konstan). Di sini kita mempunyai sumber yang berubah
dari 20 sampai 40 V, perubahan 100%. Tegangan output berubah dari 10,09
sampai 10,26 V, perubahan 1,7%. Dioda zener telah mengurangi perubahan
input 100% menjadi perubahan output hanya 1,7%. Regulasi tegangan
merupakan penggunaan utama dari dioda zener.
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 27
2.8. Penggunaan Dioda Zener
2.8.1. Contoh Penerapan Dioda Zener
Sesuai dengan sifat-sifat yang dimiliki, dioda zener dapat digunakan sebagai
penstabil ataupun pembagi tegangan . Salah satu contoh adalah ditunjukkan
gambar 29 .
Gambar 29. Penstabil tegangan pada output penyearah
Gambar 29 a.
Dioda Zener yang melindungi pemancar ( transceiver ) di dalam kendaraan mobil
, terhadap loncatan-loncatan tegangan.
Adapun cara kerja rangkaian di atas adalah sebagai berikut :
2.8.1.1. Bila dioda Zener yang kita pilih memiliki tegangan tembus sebesar 10
Volt , lihat gambar di atas, berarti tegangan output yang diperlukan adalah
sebesar 10 V satabil .
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 28
2.8.1.2. RS gunanya untuk membatasi tegangan yang masuk dalam rangkaian
dan RL untuk beban atau output yang kita ambil tegangannya .
2.8.1.3. Seandainya tegangan input ( tegangan dari filter ) itu naik , misalkan 16
Volt maka tegangan yang didrop oleh RL juga akan naik misalkan sebesar 12
Volt . Maka dioda zener akan menghantar . Arus akan terbagi dua , yaitu lewat
RL dan ZD . Sedangkan dioda zener mempertahankan tegangan sebesar 10 Volt
dan karena dioda ini di pasang paralel dengan RL maka dengan sendirinya
tegangan output akan tetap sebesar 10 Volt .
2.8.1.4. Selanjutnya apabila tegangan input turun maka tegangan yang di drop
oleh RS akan kurang dari 4 Volt dan tegangan yang di drop oleh RL pun akan
kurang dari 10 Volt . Hal ini mengakibatkan dioda zener menyumbat dan arus
hanya mengalir lewat RL saja . Dengan sendirinya tegangan output akan turun
(tegangan input turun menjadi 12 Volt).
2.8.1.5. Kesimpulannya adalah bahwa tegangan output tidak akan melebihi dari
10 Volt tetapi dioda zener tidak menjamin tegangan tetap sebesar 10 Volt bila
tegangan input dari filter itu turun .
Contoh lain pemakaian dioda zener adalah seperti gambar 30 . Dengan cara
tersebut kita akan mendapatkan beberapa macam tegangan yang diinginkan .
Gambar 30. Pembagi tegangan dengan dioda zener
Beberapa dioda zener dipasang berderet dan setiap dioda memiliki tegangan
tersendiri ( tegangan zener ) . Dengan jalan seperti di atas maka kita akan
mendapatkan tegangan-tegangan 30 V , 42 V dan 48,8 V .
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 29
Rumus untuk menyelesaikan rangkaian Stabilitas tegangan dengan Dioda Zener adalah
sebagai berikut :
Gambar 31
Arus pada RS :
IS = U - U
Ri Z
S
IZ = IS - IBB
Tegangan-beban : URB = UZ
Arus-beban :
2.8.2. Contoh 1.
Gambar 32
Lihat gambar samping , apabila
kita letakkan beban RL paralel
terhadap dioda zener , maka
akan didapatkan hubungan :
UL = UZ
IE = IZ + I1
UE = UV + UZ
2.8.2.1. Apabila : RL= berubah-ubah IL Konstan
UE = Konstan IE = Konstan
( pada UZ Konstan )
2.8.2.2. Apabila : RL= Konstan IL = Konstan ( pada UZ Konstan )
UE = .Konstan IE Konstan
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 30
Sesuai dengan hukum Kirchoff 1 maka :
IE = IZ + IL
( IZ ini timbul disebabkan pengaruh tegangan input pada dioda zener serta
impedansi yang terdapat dalam dioda zener ) .
2.8.3. Contoh 2
Dalam praktik, kedua jenis beban ( beban luar dan beban pada dioda zener
sendiri ) akan saling mempengaruhi.
Arus zener maksimum akan terjadi , bila arus beban IL dalam keadaan paling
kecil (minimum )
dan tegangan input UE pada waktu yang sama dalam keadaan paling besar ,
dan itu juga berarti IE dalam keadaan maksimum .
IZ max = IE max - IL min
Sebaliknya arus zener akan minimal bila tegangan input UE dalam keadaan (dan
jugaIE) minimum dan arus beban dalam keadaan paling besar pada waktu
yang sama . Arus zener yang minimum inilah yang di harapkan .
IZ min = IE min - IL max
Perhitungan rangkaian dasar :
Seperti telah dibicarakan di atas, yaitu masalah tegangan pada beban, arus
maksimum, arus beban minimum serta tegangan inputnya, maka untuk
perhitungan pada rangkaian stabilisasi, langkah-langkah untuk memilih dioda
zener adalah sebagai berikut :
UZ = UL
( Perlu juga diperhatikan toleransi pada UZ min dan UZ max ).
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 31
2.8.4. Contoh 3
PV = 1,45 . UZ . I L max UE max - UE minUE min - UZ max
- I L minI L max
PV = Disipasi daya atau hilang daya pada dioda zener
1,45 = Faktor toleransi yang diberikan akibat adanya minority
carrier ( pembawa minoritas ) yang terdapat dalam zener
ma - U
UE min - U -
I L min
I L max
Z min
Z max
UE
adalah faktor
yang memperhitungkan temperatur medium
Jika tidak ada spesifikasi ( tabel data ) maka diambil harga :
I Z min = 0,1 . IZ max
( IZ max diambil dari luar tabel tanpa tambahan pendinginan permukaan )
Tahanan depan RV :
RV = UVIE
= UE - UZIZ + IL
Rumus diatas digunakan menghitung tahanan depan RV . Namun yang perlu
diingat, adalah RV ini berbeda pada daerah yang diijinkan, yaitu di antara
dua nilai ekstrem.
2.8.5. Contoh 4.
RV = UE max - UZ min Untuk arus dioda maksimum
IL min + IZ max
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 32
RV = UE min - UZ max Untuk arus dioda minimum
IL max + IZ min
Dua rumusan dasar RV min dan RV max telah diketahui, selanjutnya dalam
kondisi tertentu :
RV min > RV max
Harga ini dapat dipenuhi bila
IZ max besar atau bila
Dipilih tegangan input lebih besar
Harga RV min dan RV max ini cukup besar dan sudah tentu didapatkan harga RV
yang tertentu pula . Kedua nilai ekstrem ini juga memperhitungkan toleransi nilai
tahanan yang berkisar di antara 5% atau 2%.
Dalam normalitas harga RV dipilih E24 atau E48 Dengan harga tahanan depan
yang tinggi, maka hilang daya pada tahanan depan dan dioda zener akan
menjadi kecil.
Maka sisi kerja yang lain akan memperbaiki fungsi stabilisasi.
Besarnya daya maksimum pada tahanan depan ditentukan oleh tegangan yang
ada.
PRV =
UE max - UZ min
RV
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 33
2.8.6. Contoh 5
Contoh Perhitungan :
Diketahui :
UL = 5,0 Volt
IL = 40 ............................... 100 mA
UE = 20 V 10%
TU = 40 ...............................500 C
Cara memilih tipe dioda zener :
UZ = UL = 5,0 V ( UZ max = 5,4 V, UZ min = 4,8 V sesuai tabel data ) .
PV = 1,45 . UZ . IL max UE max - UZ minUE min UZ max
- I L min
I L max
PV = 1,45 . 5 V . 0,1 A 22 V - 4,8 V
18 V - 5,4 V -
40 mA
100 mA
PV = 0,725 W ( 1,366 - 0,400 )
PV = 0,725 W . 0,966 = 0,7 W
Dipilih tipe dioda ZD 5,1 IZ max = 170 mA
IZ min = 0,1 . IZ max
= 17 mA.
Cara memilih tahanan depan :
RV min = UE max - UZ minI L min + IZ max
= 22 V - 4,8 V
0,04 A + 0,17 A = 82
RV max = UE min - UZ max
I L max + IZ =
18 V - 4,8 V
0,1 A + 0,017 A = 107,5
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 34
Dipilih tahanan dengan
RV = 100 /5 W
PRV = UE max - UZ min 2
RV =
22 V - 4,8 V 2
100 = 2,96 W
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 35
3. Lampiran
Dioden Diodes
Zenerdioden0,4 W
PHILIPS
Typ BZK 79
Toleranz 5%
Technische Daten
Gehäuse DO-35Leistung 500 mW maxNon-repetitivepeak reverse powerdissipation 30 W maxJunction temperature 200 0C maxThermal resistance fromjunction to tie-point 0,30 K / mW
Diodes Zener0,4 W
PHILIPS
Type BZK 79
Tolerance 5%
Donnees tecniques
Boîtier DO-35Puissance 500 mW maxNon-repetitivepeak reverse powerdissipation 30 W maxJunction temperature 200 0C maxThermal resistance fromjunction to tie-point 0,30 K / mW
Art.No TypUz (v) at Iztest
min= 5 mAmax
rdiff ()at Iztest
typ= 5 mAmax
SZ (mV / 0C)at Iztest
min= 5 mAtyp max
603278603279603277603243603244603245603247603247603248603249603250603251603252603253603254603255603256603257603258603259603260603261603264603266603267
BZX79-C2V4BZX79-C2V7BZX79-C3V0BZX79-C3V3BZX79-C3V6BZX79-C3V9BZX79-C4V3BZX79-C4V7BZX79-C5V1BZX79-C5V6BZX79-C6V2BZX79-C6V8BZX79-C7V5BZX79-C8V2BZX79-C9V1BZX79-C10BZX79-C11BZX79-C12BZX79-C13BZX79-C15BZX79-C16BZX79-C18BZX79-C24BZX79-C30BZX79-C33
2,2 2,5 2,8 3,1 3,4 3,7 4,0 4,4 4,8 5,2 5,8 6,4 7,0 7,7 8,5 9,410,411,412,413,815,316,822,828,031,0
2,6 2,9 3,2 3,5 3,8 4,1 4,6 5,0 5,4 6,0 6,6 7,2 7,9 8,7 9,610,611,612,714,115,617,119,125,632,031,0
70758085858580504015 6 6 6 6 6 8101010101010253035
100100 95 95 90 90 90 80 60 40 10 15 15 15 15 20 20 25 30 30 40 45 70 80 80
-3,5 -3,5 -3,5 -3,5 -3,5 -3,5 -3,5 -3,5 -2,7 -2,0 -0,4 -1,2 -2,5 -3,2 -3,8 -4,5 -5,4 6,0 7,0 9,2 10,4 12,4 18,4 24,4 27,4
-1,6 -2,0 -2,1 -2,4 -2,4 -2,5 -2,5 -1,4 -0,8 -1,2 -2,3 -3,0 -4,0 -4,6 -5,5 -6,4 -7,4 8,4 9,411,412,414,420,426,629,7
0 0 0 0 0 0 0 0,2 1,2 2,5 3,7 4,5 5,3 6,2 7,0 8,0 9,010,011,013,014,016,022,029,433,4
Catatan
Uz = Tegangan Break down Zenerrdiff = Tahanan beda fasa arus test zener 5 ASz = Daya hantar therma
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 36
Diodes
Diodes Zener1 W
MOTOROLA
Type 1 N 47...A
Pour applications indrustrielles
Donnees tecniques
Boîtier DO-41Rth 150 K/WTj max 200 0 CGamme de temperature ...+ 50 0 C
Art. No Typ
Uzt
nom
Izt
mA
Rzt max
Ir max
A
Ur
V
Iz m
mA
601100601102601103601104601105601106601107601108601109601110601111601112601113601114601115601116601117601118601119601120601121601122601123601124601125601126601129
1N4728A1N4730A1N4731A1N4732A1N4733A1N4734A1N4735A1N4736A1N4737A1N4738A1N4739A1N4740A1N4741A1N4742A1N4743A1N4744A1N4745A1N4746A1N4747A1N4748A1N4749A1N4750A1N4751A1N4752A1N4753A1N4754A1N4757A
3,3 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,110111213151618202224273033363951
7664585349454137343128252321191715,51412,511,510,59,58,57,576,55
10 9 9 8 7 5 2 3,5 4 4,5 5 7 8 910141620222325354045506095
100 50 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 7 7,6 8,4 8,9 9,911,412,213,715,216,718,220,622,825,127,429,738,8
276234217193178162146133121110100 91 83 76 69 61 57 50 45 41 38 34 30 27 25 23 18
Catatan
Uzt = tegangan Break down Zener
Izt = Arus Zener
Rzt =Tahanan Zener
Irmax = Arus Reverse Maximum
Vr = Tegangan Reverse
Izm = Arus Zener Maximum
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 37
Dioden Diodes
Zenerdioden1,3 W
PHILIPS
Typ BZK 85
Toleranz 5%
Technische Daten
Gehäuse DO-41Leistung 1,3 W maxNon-repetitivepeak reverse powerdissipation max. 60 wtp = 100 S; tJ = 25 0CJunction temperature 200 0C maxThermal resistancefrom junction totie-point = 110 K/W
Diodes Zener1,3 W
PHILIPS
Type BZK 85
Tolerance 5%
Donnees tecniques
Boîtier DO-41Puissance 1,3 W maxNon-repetitivepeak reverse powerdissipation max. 60 wtp = 100 S; tJ = 25 0CJunction temperature 200 0C maxThermal resistancefrom junction totie-point = 110 K/W
Art. No Typ Working
voltage
E24 ( 5%)
UZ
(V)
at IZ
test
min nom max
Test current
at IZ
test
(mA)
Differential
resistance
rdiff
()
at IZtest
max
Temperature
coefficient
SZ
(mV / K)
at IZtest
min max
Reverse Test
current voltage
IR (A) VR (V)
at UR
max
603696603697603698603699603700603701603702603703603704603705603706603707603709603710603711603712603713603714603716603717603718603719603721603722603723
BZV85-C3V6BZV85-C3V9BZV85-C4V3BZV85-C4V7BZV85-C5V1BZV85-C5V6BZV85-C6V2BZV85-C6V8BZV85-C7V5BZV85-C8V2BZV85-C9V1BZV85-C10BZV85-C12BZV85-C13BZV85-C15BZV85-C16BZV85-C18BZV85-C20BZV85-C24BZV85-C27BZV85-C30BZV85-C33BZV85-C39BZV85-C43BZV85-C47
3,4 3,7 4,0 4,4 4,8 5,2 5,8 6,4 7,0 7,7 8,5 9,411,412,413,815,316,818,822.825,12831374044
3,6 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,11012131516182024273033394347
3,8 4,1 4,6 5,0 5,4 6,0 6,6 7,2 7,9 8,7 9,610,612,714,115,617,119,121,225,628,93235414650
60605045454535353525252520201515151010 8 8 8 6 6 4
151513131017 4 3 3 5 5 8101015152024304045456075100
-3,5 -3,5 -2,7 -2,0 -0,5 0 0,6 1,3 2,5 3,1 3,8 4,7 6,3 7,4 8,910,711,813,618,320,122,424,829,634,037,4
-10 -10 0 0,7 2,2 2,7 3,6 4,3 5,5 6,1 7,2 8,510,812,013,615,417,119,124,327,532,035,043,048,352,5
5010 5 3 3 2 2 2 1 0,7 0,7 0,2 0,2 0,2 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
1 1 1 1 2 2 3 4 4,5 5 6,5 7 8,4 9,110,51112,5141719212327303
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 38
Diodes
Diodes Zener5 W
Type BZK 40
Tolérance 5%
Bonne stabilité à long terme
Donnees tecniques
Boîtier T-18Donnees Limites à TL = 25 0C (a II = 1 A)dissipation Ptot 5 WTempératurede la cuche d’ arrêt Tj - 65 + 150 0CResistance thermique RthJL 25 K/W
Tension directe UF 1,2 V
Art. No TypUZ* *(V)
IZT(ma
Zzdynbei / à IZTf = 1 kHz
beiàIR(A)
beiàUR(V)
IZ max(mA)bei / à50 0C
603600603601603602603603603604603605603606603607603608603612603613603614603615603616603618603619603622603626603627603628603630603631603636603645
BZV40C3V3BZV40C3V6BZV40C3V9BZV40C4V3BZV40C4V7BZV40C5V1BZV40C5V6BZV40C6V2BZV40C6V8BZV40C9V1BZV40C10BZV40C11BZV40C2BZV40C13BZV40C14BZV40C15BZV40C18BZV40C24BZV40C25BZV40C27BZV40C30BZV40C33BZV40C51BZV40C100
3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 9,110111213141518242527303351100
380350320290260240220200175150125125100100100 75 65 50 50 50 40 40 25 12
3,0 2,5 2 2 2 1,5 1 1 1 2 2 2,5 2,5 3,0 3,5 3,5 4 5,0 5,5 6,0 8,0102790
300150 50 10 10 1 1 1 10 7,5 5 5 2 1 1 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
1 1 1 1 1 1 1 1 5,2 6,9 7,6 8,4 9,1 9,910,611,513,718,21920,922,825,139,876
780770750710680640590540480360330300275225240220185138133121109 98 64 33
Catatan
Uzt = Tegangan Break down Zener
Izt (ma) = Arus Zener Maksimum
Zzdyn = Daerah Dinamis Zener pada Frekuensi 1 Khz
Izmax = Arus Zener Maximum
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 39
MICRO
Dioden Diodes
Schutzdioden
SGS.THOMSON
Typ 1,5 KE...
Überspannugsschutz für Halbleiter Maximale Belastung 1,5 kW / 1 ms
Tecnische Daten
Gehäuse CB-429Toleranz A + 5% P + 10%
Diodes de protection
SGS.THOMSON
Typ 1,5 KE...
Protection contre les surtensions pour les semi-conducteurs Charge maximale 1,5 kW / 1 ms
Données techniques
Boîtier CB-429Tolerance A + 5 % P + 10 %
Art. No Typ
ArbeitsspannungTension de veille
V
DurchspannungTension d’ avalanche
V ( 1 mA )
StossstromCourant de choc
A ( 1 ms max )unidirektional/ unidirectionnel
60 04 1460 04 1660 04 2060 04 2660 04 2860 04 3260 04 3660 04 3860 04 4460 04 4660 04 4860 04 5060 04 1260 04 1860 04 2260 04 2460 04 3060 04 3460 04 4060 04 42
15A18A20A24A27A33A36A39A51A56A62A68A150P200P220A250A300P350A400P440P
12,8 15,3 17,1 20,5 25,7 28,2 30,8 33,3 43,6 47,8 53 58,1128 171188213256299342376
15 18 20 24 27 33 36 39 51 56 62 68150200220250300350400440
7159,554454033302821,419,517,716,3 7,2 5,5 4,6 5 5 4 4 3,5
bidirectional/bidirektionnel
60 04 7460 04 6060 04 6460 04 6660 04 7060 04 7260 04 5260 04 5460 04 5660 04 5860 04 62
8V2CA22CA33CA39CA56CA75CP100CP150CA200CP220CA320CP
7,02 18,8 28,2 33,3 47,8 64,1 85,5128171188273
8,2 22 33 39 56 75100150200220320
124 49 33 28 19,5 14,6 11 7,2 5,5 4,6 4,5
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 40
KARAKTERISTIK BEBERAPA DIODA ZENER
Type UZ
rata2 (V)
Jangkah
harga (V)
ID (ma) rD (Ohm)
BZ 1BZ 5BZ 7BZ 8BZ12BZY60BZY63BZY66BZZ10BZZ13OA126/9OA126/10OA126/11OA126/12OA126/18OAZ200OAZ202OAZ205OAZ211OAZ212SZ6SZ9SZ12SZ15BZY5BZY6BZY12BZY18BZY20ZL 100ZL 120ZL 180ZL910/12
4,55,57,58,5126,89,16,26,08,09101112184,75,67,57,59,16912155,56,512121810012018012
4 ...... 55 ...... 67 ...... 88 ...... 911 ... 136,4 ... 7,28,6 ... 9,65,3 ... 7,25,3 ... 6,67,1 ... 8,78,4 ... 9,69,4 ... 10,610,4 ... 11,611,4 ... 12,615,9 ... 20,14,4 ... 5,05,3 ... 6,07,1 ... 7,96,4 ... 8,77,7 ... 10,65,4 ... 6,68,4 ... 9,6
11,4 ... 12,614,4 ... 15,6
5 ........ 66 ........ 711 ..... 13
10,8 ... 13,316,2 ... 2088 ... 110107 ... 134160 ... 20010,8 ... 13,2
5555511111333331111120555
100100505050555
100
6545 3 314 5 8200280 66,5101521503503208,08,08,0 2 51223
1260801504
Catatan
Uz =Tegangan Zener
ID(ma) = Arus Dioda Zener
ID(ohm) = Tahanan Dalam Zener
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 41
4. Lembar Evaluasi
1. Bahan dasar yang digunakan untuk pembuatan komponen dioda zener
adalah .....................................
2. Elektron valensi adalah elektron yang terletak pada ........….................
3. Daerah pertemuan (junction) antara kedua lapisan P-N disebut ...........
4. Daerah dekat junction dikosongkan dari muatan yang dapat bergerak,
daerah ini kita sebut lapisan ……...…………..........................................
5. Untuk pendekatan kedua, kita perlu memasukkan pembawa …...........
6. Pembawa minoritas bergeser melewati junction akan ..........................
7. Pada suhu 25o potensial barier kira-kira sama dengan ........................
untuk germanium dan ............................................... untuk silikon.
8. Di ketahui dioda zener bertegangan 15 V dan arusnya 20 mA, tentukan
dissipasi dayanya ?
9. Di ketahui jika dioda zener mempunyai rating daya 5 watt dan tegangan
zener 20 V berapakah IZM ?
10. Dalam daerah breakdown dioda zener , perubahan 15 mV
menghasilkan perubahan 2 mA. berapakah impedansi zener ?
11. Di ketahui tegangan breakdown (UZ) = 18 V dan impedansi zener (ZZT)
= 12 jika arus yang mengalir pada zener 10 mA .
Berapakah tegangan total dioda zener tersebut ?
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 42
5. Lembar Jawaban
1. Bahan dasar yang digunakan untuk pembuatan komponen dioda zener
adalah Silikon (Si)..
2. Elektron valensi adalah elektron yang terletak pada ..orbit paling luar.
3. Daerah pertemuan (junction) antara kedua lapisan P-N disebut daerah
deplesi..
4. Daerah dekat junction dikosongkan dari muatan yang dapat bergerak,
daerah ini kita sebut lapisan ..pengosongan..
5. Untuk pendekatan kedua, kita perlu memasukkan pembawa minoritas..
6. Pembawa minoritas bergeser melewati junction akan ..mengurangi
medan yang menerimanya..
7. Pada suhu 25o potensial barier kira-kira sama dengan ..0,3 V.. untuk
germanium dan ..0,7 V.. untuk silikon.
8. Pz = Uz . Iz
= 15V . 0,02A
= 0,3 Watt
9
10.
11.
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 43
Kegiatan Belajar 3
TRANSISTOR BIPOLAR
1. Tujuan Khusus Pembelajaran
Setelah membaca modul ini diharapkan pemakai dapat:
Memahami dasar pembentukan transistor bipolar
Memahami sifat dasar transistor bipolar
Memahami harga batas transistor bipolar
Memahami sifat listrik transistor bipolar
Memahami penggunaan transistor bipolar
Memahami hubungan dasar transistor bipolar
2. Uraian Materi
2.1. Pembentukan transistro bipolar
“Teknik untuk Ge” “Teknik untuk Si”
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 44
Layer Epitaksial
Gambar 33. Contoh Langkah proses pembuatan Transistor - epitaksial - planar
Pada kristal N - Si dengan tahanan ohm rendah ( dengan doping tinggi ) ;
selanjutnya di gunakan pada lapisan tipis layer N - epitaksial dengan tahanan
ohm tinggi . Dengan demikian layer pengaman di tengah oksidasi ( Si 0 )
Di buatkan sebuah jendela ( jendela basis ) dalam layer Si 0 , dikotori dengan B
( Valensi 3 tipe P ( pada layer penghantar basis) , kemudian di tumbuhi /
ditutupi layernya dengan Si 0 .
Jendela emiter ditentukan dahulu dalam layer Si 0 lalu didopping ( dikotori )
dengan phosphor tipe N - menjadi layer penghantar emiter , lalu ditimbuni
lagi dengan layer Si 0 .
Menentukan jendela untuk tempat kedudukan kontak , lalu kontak metal di
tempatkan akhirnya kutub kolektor .
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 45
Penempatan akhir :
Perencanaan kotak
Pemasukan , mengupas dengan plastik buatan . ( Pembuatan miniatur )
Sifat - sifat
Transistor - epitaksial : Penguatan tinggi
kapasitas kecil
frekuensi cut-off tinggi
Tegangan beban ( UCE ) rendah
batasan modulasi ( Pencampuran yang saling mempengaruhi )
besar
arus beban kecil pada waktu hubung pendek
2.2. Sifat Dasar Transistor :
2.2.1. Pengaruh Temperatur
Suatu semi konduktor pada kondisi temperatur yang besar menghantar
sendiri
Ketentuan dasar :
bertambah, arus menjadi lebih besar
Temperatur
berkurang, arus menjadi lebih kecil
Ketentuan itu berlaku bila suatu semi konduktor memperoleh panas dari dalam
semi konduktor itu sendiri dan menerima panas dari luar. Hasil dari uraian di atas,
kurva karakteristiknya digambar seperti berikut ini
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 46
Gb.34 Karakteristik Masukan Gb.35 Karakteristik Keluaran
( Input Characteristic ) ( Output Characteristic )
Temperatur itu mempunyai pengaruh pada arus kolektor IC ( berturut-turut IE ),
langsung berpengaruh pula pada
Arus bocor kolektor ICEO,( Arus Kolektor-Emitor pada keadaan Basis terbuka )
Penguatan arus searah ( berturut-turut A )
+ AV lebih besar
Hal diatas adalah ICE pada
- AV lebih kecil
Akibatnya penghalauaan / pengendalioan temperatur harus di usahakan .
2.2.2. Pengaruh Temeperatur terhadap UBE
Atas dasr pengalaman harganya di tentukan ( berlaku ) :UBE/0C 2 m V/0C
Setiap temperatur10C tegangan Basis-Emitor sekitar 2 m V
Contoh : Berapa besar perubahan tegangan keluaran ( tegangan Output )UCE, jika
V = 100C, V = 50, merupakan penguatan tegangan
UCE = V . UBE . V = 50.2.10 ( m V )
Penyelasaian :
UCE = 1,000 m V = 1 V
Pengaruh temperatur ini diatasi dengan mereduksinya secara rangkaian
teknik (seperti Kopling pelawan)
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 47
2.2.3. Sifat Frekuensi
Bersifat dinamis ( berubah-ubah )
Sifat pada frekuensi tinggi
Penguatan arus berkurang
Amplitudo keluaran berkurang
Tahanan keluaran ( tahanan output ) atau impedansi berkurang
Mempengaruhi jalannya waktu ( periode ) pengisian muatan.
Pergeseran phasa pada masukan dan keluaran
Mengakibatkan perubahan pembuangan muatan kapasitas C
Pengertian : Suatu frekuensi, yang besarnya tertentu mempunyai harga
penurunan pada frekuensi yang lebih rendah disebut : Frekuensi batas FG
Frekuensi batas : frekuensi dengan : 2
20 707 mempunyai penurunan
sebesar 3 dB ( turun 3 deci - Bell )
Gambaran secara grafik : Jalannya amplitudo :
Gambar 36.
SE = Konstan
Frekuensi batas bisa di pertinggi oleh bangunan konstruksi
yaitu Lapisan basis yang tipis , lapisan kolektor yang kecil
Transistor frekuensi tinggi
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 48
2.3. Harga Batas Transistor
2.3.1. Pengantar :
Harga karakteristik kerja :
Merupakan sifat-sifat yang dimiliki oleh transistor, misalnya penguat arus (yang di
tentukan oleh IC) frekuensi batas dsb .
Harga batas kerja :
Harga batasan-batasan maksimum ( Seperti : IC max, UCE max, PVmax )
Yang apabila berlangsung melampaui waktu yang di tentukan , akan terjadi
kerusakan / kehancuran elemen.
2.3.2. Temperatur maksimum dari lapisan penghalang dan rugi daya
Temperatur lapisan kolektor hendaknya tidak dilampaui.
VJ max 2000 C
Lapisan penghalang menjadi panas terutama karena adanya pemanasan sendiri ,
maksudnya karena adanya rugi daya PV
PV = UCE . IC PV atau PO (disipasi ).
Saling bergantung PV VJ VJ : V adalah sebanding PV ! VJ max tidak di lampaui
untuk membuat keadaan aman , caranya dengan mengeliminasi panas
Pendingin antara, alat pendingin reduksi rugi daya .
Disini masih dapat terjadi rugi hantaran maksimum yang diijinkan dari keterkaitan
dan ketergantungan dengan panas . Karena Pernyataan / Penentuan rugi
daya maksimal yang dijinkan , PV max, juga tergantung pada temperatur luar .
Dua kasus rugi daya ( masing-masing terlihat dari lembar data )
–PV max yang berkaiatan dengan temperatur sekitar .
pada transistor-transistor kecil
–PV max yang berkaitan dengan pemanasan
transistor-transistor besar ( harus ada alat pendingin ! )
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 49
2.3.3. Penentuan rugi daya yang diijinkan :
Rugi daya yang berkaitan dengan temperatur sekitar :
Temperatur sekitar VU’ atau , Tamb tamb
( ambient = daerah sekitar )
Petunjuk rugi daya maksimum untuk V = 250 C
( Temperatur pemakaian )
Gambar 37. Analisa grafis : PV dan ketergantungannya dengan VU
Rugi daya yang diijinkan dikurangi dengan pertambahan temperatur adalah linier.
Yaitu : Konstan tahanan termis Rthju
Juga :
Dengan demikian : hubungan ohm tentang aliran
panas
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 50
Contoh : Diketahui temperatur sekitar VU = 250 C , temperatur lapisan
penghalang maksimal
Vj max = 2000 C, tahanan termis Rthju = 0,440C/mW
Berapa besar rugi daya yang diijinkan :
Jawab :
Data lain yang menentukan besar tahanan termis Rthju daya hantar termis
Pengurangan rugi daya tiap 0c
Dengan begitu :
Contoh : Hitunglah rugi daya yang diijinkan pada suatu temperatur daerah
sekitar
VU = 600C dari transistor type 2 N2904
Jawab : Daya hantar = 3,34 mW/0C
PV max = 600 mW
Vj max = 2000C
PV = 480 mW
Pemakaian rugi daya pada temperatur kotak / bodi :
Temperatur bodi VG atauTC’ tC ( Case = kotak )
Data rugi daya maksimum pada : VG = 250C, 450C (PV pada VC = 250C adalah
data yang semu) Alat pendingin harus pada panas VU = 250C ( kalau dapat
dipertahankan ini merupakan kondisi kerja yang sangat baik ) .
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 51
Gambar 38. transistor daya pada pendingin
Tahanan termis bersama :
Rthjg = Data dalam lembar data transistor
Rthgk = Tahanan antara / Penyekat kotak alat pendingin
0,1 - 0,3 0C/W ; Pada isolasi listrik ( Plat mika ) sebesar > 10C/W
Rthku = Tahanan profil pendingin profil - daerah sekitar ; data
dari perusahaan .
Gambar 39. Lukisan grafis : PV fungsi VG
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 52
Gambar rangkaian pengganti “ Listrik “ untuk aliran panas .
Gambar 40.
Tahanan dalam
Penurunan temperatur
( tegangan termis )
V = Vjg + Vgk + Vku
Penghitungan pemakaian panas sebagaimana penghitungan pada sebuah
rangkaian seri pemakaian Listrik.
Persesuaian Formal :
Arus I
Aliran panas
PV
Tegangan U
Penurunan Panas
V
Tahanan R
Tahanan termis
Rth
Berlaku hubungan
Rth = Tahanan termis total .
Perhitungan :
Contoh :
1. Seorang akan menentukan rugi daya PV yang diijinkan .
Diketahui : Rthjg = 7,5 0C/W ; Rthgk 0,2 0C/W
Rthku = 6,8 0C/W
Vjmax = 200 0C ; VU = 25 0C
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 53
Penyelesaian :
Pilihlah alat pendingin untuk transisto 2 N 3055 yang rugi dayanya PV
= 30 W . Temperatur sekitar VU = 450C ( RthGK diabaikan ) .
Jawab :
Dari data :
Jadi
( Dapat memilih dari tabel profil yang di berikan )
Temperatur bodi/kotak :
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 54
2.3.4. Harga-harga yang lain
Tegangan kolektor -
emiter maksimal
Tegangan kolektor -emiter
maksimum yang diijinkan dengan
basis terbuka .
( Tegangan tembus ! )
Simbol yang lain :
B VCEO ( V ( BR ) CEO )
Breakdown Voltage Collektor Emiter
( tegangan dadal kolektor - Emiter )
Tegangan basis- emiter
maksimal
Tegangan basis - emiter maksimum
yang diijinkan dengan kolektor
terbuka
( Misalnya : penggunaan sebagai
saklar )
Simbol yang lain : B V BEO
Arus kolektor maksimal Besarnya arus kolektor maksimum
yang diijinkan ( dapat dilihat pada
buku data transistor )
Jika malampaui harga-harga
maksimal transistor akan rusak .
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 55
2.3.5. Harga batas kerja dalam daerah grafik karakteristik
PV max = 30 W
( VG = 450C )
Gambar 41. kurva disipasi daya
PV = UCE . Ic 30 W = Konstan !
UCE ( v ) 5 7,5 10 15 20 30 40 50
IC ( A ) 6 4 3 2 1,5 1 0,75 0,6
Harga batas kerja adalah : harga yang statis/tetap .
H arg a rata-rata Ha rg a / n ila i - la m a ke r ja
D id a p a tka n d a r i b a n y a k m a ca m c o n to h( sa m p le )
h a rg a ( ty p e ) ra ta - ra ta
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 56
Dalam waktu yang singkat diperbolehkan memberlakukan sebuah harga
maksimum .
misal : IC max, PV max
Tetapi awas ! hati-hati !
2.4. Sifat Listrik Transistor Bipolar
Sifat listrik yang di maksud adalah kurva karakteristik transistor berupa suatu
grafik yang memperlihatkan kaitan satu sama lain dari parameter - parameter
tertentu .
Dari kurva karakteristik , kita dapat mengetahui sifat-sifat transistor
2.4.1. Kurva Karakteristik Input IB = f ( UBE )
Gambar 42
Pada gambar 1-a , besarnya IB dapat di kontrol dengan UBE . Untuk mengubah-
ubah UBE di gunakan potensio meter P . Resistor RB berfungsi sebagai pembatas
arus IB .
Gambar dibawah ini ( Gambar 1-b ) memperlihatkan kurva karakteristik input IB = f
( UBE ) .
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 57
Gambar 43
Diatas tegangan 0,7 V kenaikan UBE yang kecil , menyebabkan kenaikan yang
relatif besar pada IB . Tetapi dibawah 0,6 V , kenaikan yang sama dari UBE
menyebabkan kenaikan sangat kecil pada IB . Pada beberapa harga UCE tertentu,
kurva mengalami sedikit penggeseran .
2.4.2. KURVA KARAKTERISTIK OUTPUT IC = f ( UCE )
Gambar 44
Lihat gambar 44 . Pada harga IB tertentu IC ditentukan oleh UCE . Besarnya UCE
dapat diubah-ubah dengan potensiometer P2
Gambar 45 , memperlihatkan kaitan antara arus output IC dan tegangan output
UCE pada IB = Konstan .
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 58
Gambar 45
Pada UCE 0,1 V - 0,3 V arus IC mencapai harga optimum . Dalam hal ini katakan
transistor bekerja pada kondisi saturasi .
Pada IB = 0 , IC = ICEO = 0 dan UCE = UCE . Dalam hal ini transistor bekerja pada
kondisi cut off ( tidak menghantar ) .
2.4.3. KURVA BESARAN MASUKAN DAN KELUARAN
Kaitan antara arus basis IB dan arus kolektor IC pada UCE = konstan di sebut
Forward Transfer Characteristic . IB dapat di kontrol dengan UBE demikian pula IC .
Dengan mengatur P1, UBE , IB dan IC dapat diubah-ubah . ( lihat gambar 3-a )
Sedangkan gambar 3-b memperlihatkan hubungan IB dan IC . Setiap perubahan
pada IB menyebabkan perubahan pada IC makin besar IB , makin besar pula IC .
Perbandingan I
I
C
B di sebut faktor penguatan arus rangkaian common Emitor ,
di simbolkan dengan h FE .
Jadi :I
I
C
B
= h FE
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 59
Gambar 46
Gambar 47
Stabilisasi Titik Kerja :
Hasil penguatan sinyal besar
( Pengendalian sinyal besar )
Penguat transistor dalam rangkaian emitor bersama :
masukan : Arus bolak-balik
keluaran : Tegangan bolak-balik
: Arus bolak-balik
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 60
gb.48
Terjadilah untuk tegangan sinyal UR = - UCE
Pertengahan Rv terdapat arus tetap titik kerja
Gambar 49. Posisi Titik Kerja - Operasi Penguat
Posisi titik kerja ( tingkatan operasi pada sinyal nol ) hal ini penting menentukan
keadaan daerah kendali luar dan macam operasi penguat.
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 61
Dua hal perbedaan :
Titik kerja ( A ) di dalam ( di
tengah ) daerah kendali luar
Penguat bekerja pada klas A
Titik kerja ( A ) di bawah batas
daerah kendali luar
Penguat bekerja pada klas B
F u n g s i
Sinyal secara keseluruhan
akan dilewatkan, untuk sinyal
kecil, sebagaimana penguatan
sinyal besar
Hanya setengah sinyal saja yang
dilewatkan penyearah setengah
gelombang, untuk penguatan sinyal
besar rangkaian bersama dua
penguat klas B .
- melewatkan sinyal penuh
- push pull dengan prinsip penguat
klas B
Kombinasi penguat klas A dan B
Push pull penguat A - B
Penguat Push pull, mengalirkan arus tetap yang lebih kecil .
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 62
Penguat BPenguat A
Sifat fisis klas penguat
Penguat klas A
– hanya satu tegangan catu
– kerugian daya besar, pada sinyal sudah nol
– efisiensi lebih kecil
Penguat push pull klas B
– kebanyakan dengan dua tegangan catu ( )
– kerugian daya kecil
– efisiensi besar
– memakai banyak rangkaian
Penempatan dan penstabilan titik kerja
Penstabilan Pengurangan kuat perambatan panas
Kopling lawan
arus searah
Kopling lawan
tegangan searah
Tahanan NTC
penghantar panas
Metoda
setengah
tegangan catu
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 63
2.5. Hubungan Dasar Transistor
2.5.1. Pengantar
Dari ketiga hubungan transistor , terdapat satu pola hubungan
dimana rangkaian input setara atau sama dengan rangkaian out put
Rangkaian input penguatan besar
Rangkaian output hasil penguatan besar
R angkaian Inp ut R angkaian O utp ut
Gambar 50
2.5.2. Hubungan Basis
Hubungan Pemakaian bersama : basis
_
+
+
_
Gambar 51. Hubungan basis
Besaran input : IE , UEB Besaran out put : IC , UCB
Perbandingan pembawa = I C
I E
simbol yang lain :
arus ( mengenai titik kerja ) hfb , h2Ib , fb
Perbandingan pembawa arus simbol yang lain :
searah ( besarnya relatif konstan )A =
I C
I E hFB , HFB , FB
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 64
Dengan hubungan basis , besarnya tegangan diperluas , tetapi tanpa penguatan
arus
UCB = V UEB
2.5.3. Hubungan Emiter
Hubungan pemakaian bersama : Emiter
Pemakaian yang utama dalam beberapa rangkaian yang berbeda , Pemakaian
secara universal.
Gambar 52. Hubungan emitor
Besaran input : IB , UBE Besaran out put : IC , UCE
Penguatan arus : dari basis (input) ke kolektor (output)
Perbandingan pembawa arus :
I C
I B ( Penguatan arus )
adalah : IE = IB + IC ; IB = IE-IC IB = IE - IC
ataupun : IE = I C
Juga :
penguatan arus =
I C
I B Simbol yang lain :
hFE , H 21e , FE
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 65
Penguatan arus searah
Dengan hubungan emiter dimaksudkan untuk memperkuat tegangan dan arus !
UCE = V UBE
Grafik input
Dioda dalam keadaan arah
maju
( forward )
Dioda dalam keadaan arah balik
( reverse )
Tahanan input :
IB
U BE
rBE = U
IBE
B
Tahanan out put : CE
U C E
IC
rBECE
C
= U
I
Gambar 53. karakteristik input-output
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 66
Terjadi saling tergantung antara besarnya input dengan out put
Grafik pengaturan arus Grafik pengaturan tegangan :
( grafik pembawa arus ) ( grafik pembawa hybrid )
Gambar 54. kurva Ib = f (Ic) Gambar 55. kurva Ib = f (Ube)
2.5.4. Hubungan Kolektor ( cc ) atau emiter penghasil
Hubungan pemakain bersama : kolektor
berlawanan fungsinya ( sifat - sifatnya ) dengan hubungan basis .
_
+
IB
-U BC
IC
-U EC
IE-(U -U BC )
-U
_
+
Gambar 56. dasar hubungan kolektor
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 67
Perubahan tegangan sama dengan
Besaran input : IB , UBE Besaran ouput : IE , UEC
Pembawa arus : dari basis ( input ) ke emiter ( out put )
Rangkaian input 2 pengaturan dari 1 memberikan dan mempunyai fungsi
hubungan yang sama ( hal ini ) berkaintan dengan kesamaan polaritas dari
rangkaian input dan out put sebagaimana pada hubungan basis dan emiter .
+
_
IB
UB
IC
IE
R U E
+
_
Gambar 57. hubungan kolektror
Perubahan pada UE - sama dan diikuti perubahan pada UA
Pendekatan harga : Emiter mengikuti basis Emiter penghasil
harganya kembali : IE = IB + IC
dan juga : IE = IB + I C
Perbandingan arus pembawa :
I E
I B
( Penguatan arus )
Maka :
I E
I B =
I B + I C = 1 + I E
I BI B
dengan demikian penguatan arus :
Hubungan kolektor atau emiter penghasil menyediakan kemungkinan besar
terjadinya penguatan arus tetapi tanpa penguatan tegangan ( pelemahan )
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 68
2.5.5. Pendisain bersama ( harga yang benar )
Hubungan
Emiter
Hubungan
Basis
Emiter Penghasil
Penguatan
Arus
Tinggi ( 100 ) Rendah ( 1 ) Tinggi ( 100 )
Penguatan
Tegangan
Tinggi ( 250 ) Tinggi ( 200 ) Rendah ( 0,95 )
Tahanan
Input
Cukup ( 600 ) Rendah ( 50 ) Tinggi ( 50 K )
Tahanan
Out put
Tinggi ( 50 K ) Tinggi ( 1 M ) Rendah ( 100 )
2.6. Contoh Penggunaan Transistor
2.6.1. Keadaan saklar
Gambar 58
Memblok ( sakalar terbuka )
IB = 0 , UBE 0
UCE < UCEmax ( tegangan dadal )
Menghantar ( sakalar tertutup )
IB . > IC ! !
IC > ICmax
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 69
2.6.2. Proses On dan Off
Gambar 59
Waktu tanjak tr ( rise time ): adalah waktu di mana IC menanjak dari 10% sampai
90% .
Waktu simpan ts ( storage time ) : adalah waktu di mana IC mencapai 90%
setalah US = 0
Waktu jatuh tf ( fall time ) : adalah waktu dimana IC menurun dari 90%
sampai 10%
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 70
2.6.3. Kerugian Daya Pada Saat Saklar On dan Off
Gambar 60
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 71
3. Lampiran
SK 01
Lieferbare Standardlägen
Available lengths 37,5 50
75 100 1000 mm
Longueurs livrable
Lieferbare Oberflächen matt
gebeizt (AL)
Available surfaces matt
etched (AL)
Surfaces livrable matt
decape (AL)
Lieferbare Lochungen
Available pin layots
TO 3 - TO 3 8p - TO 36 -
perforation livrable
oder schwazeloxlert (SA)
or black anadised (SA)
ou eloxe noir (SA)
2 x TO 3/to 36 - SOT 9 + TO 66 - Cb
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 72
SK 02
9 23 6
1 1 5
Lieferbare Standardlägen
Available lengths 37,5 50
75 100 1000 mm
Longueurs livrable
Lieferbare Oberflächen matt
gebeizt (AL)
Available surfaces matt
etched (AL)
Surfaces livrable matt
decape (AL)
Lieferbare Lochungen
Available pin layots TO
3 - TO 3 8p - TO 36 -
perforations livrable
oder schwazeloxlert (SA)
or black anadised (SA)
ou eloxe noir (SA)
2 x TO 3/to 36 - SOT 9 + TO 66 - Cb
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 73
SK 03
1 0 03 6
1 2 0
3
2
3 7 ,5 5 0 7 5 1 0 0 1 2 5 1 5 0
o C /W SK 03
mm
Lieferbare Standardlägen
Available lengths 37,5
50 75 100 1000 mm
Longueurs livrable
Lieferbare Oberflächen matt
gebeizt (AL)
Available surfaces matt
etched (AL)
Surfaces livrable matt
decape (AL)
Lieferbare Lochungen
Available pin layouts
TO 3 - TO 3 8p - TO 36 -
perforation livrable
oder schwazeloxlert (SA)
or black anadised (SA)
ou eloxe noir (SA)
2 x TO 3/to 36 - SOT 9 + TO 66 - Cb
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 74
Durch u.g Speziallochung ist der
wahlweise Einsatz von Halbletern in
den Gehäusen TO 3, TO 66, SOT 9
und SOT 32 vorgesehen.
Die Fingerkuhlköper der Serie FK 205
- FK 208 sind in den äueren
Abmessungen dem Halbleiter
Gehäuse TO 3 angepat. Es wird
somit erheblich Platz eingespart und
fur andere Bauteile Raum geschaffen.
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 75
4. Lembar Evaluasi
1. Tuliskan prinsip pembuatan transistor di fusi !
2. Tuliskan prinsip pembuatan transistor epitaksial !
3. Tuliskan sifat - sifat transistor epitaksial !
4. Bagaimana cara mengatasi kenaikan arus kolektor IC akibat terpengaruh
kenaikan suhu ?
5. Apa yang dimaksud dengan frekuensi batas FG ?
6. Mengapa posisi titik kerja - Operasi penguat dikatakan sangat penting ?
7. Apa perbedaan antara penguat bekerja pada kelas A dan penguat bekerja
pada kelas B ?
8. Gambarkan rangkaian dasar penstabilan titik kerja yang diakibatkan
perambatan panas dengan menggunakan tahanan NTC penghantar panas !
9. Gambarkan hubungan dasar transistor basis bersama !
10.Gambarkan hubungan dasar transistor emitor bersama !
11.Gambarkan hubungan dasar transistor kolektor bersama !
12.Jelaskan secara singkat gambar dibawah ini !
50
40
30
20
10
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 BE ( V )
B ( A )
6V
8V
C E = 2VU
U
I
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 76
13.Kapan sebuah transistor bekerja pada kondisi
a . Saturasi
b . Cut off
14. Interpretasikan gambar dibawah ini !
15.Bagaimana keadaan arus dan tegangan saat transistor berfungsi sebagai
saklar terbuka dan tertutup ?
16.Sebutkan sifat waktu saat transistor pada proses ON - OFF ?
17.Bagaimana kerugian daya saat transistor ON dan OFF ?
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 77
5. Lembar Jawaban
1. Jawab : Bahan dasar ( tipe P atau N ) yang di doping ( di kotori ) untuk
membangkitkan Difusi pada layer yang diharapkan .
2. Jawab :Bahan dasar dengan tahanan ohm rendah ( tipe P atau N ) yang
di tipiskan, layer dengan tahanan tinggi melalui susunan yang ditonjolkan
, kemudian pembentukan layer melalui Difusi.
3. Jawab :
– Penguatan tinggi
– Kapasitas kecil
– Frekuensi cut - off tinggi
– Tegangan beban ( UCE ) rendah
– Batasan modulasi ( pencampuran yang saling mempengaruhi )
besar
– Arus beban kecil pada waktu hubung singkat.
4.Jawab :Dengan mereduksinya secara rangkaian teknik ( seperti kopling
pelawan )
5.Jawab : Suatu frekuensi yang besarnya tertentu mempunyai harga
penurunan pada frekuensi yang lebih rendah
6. Jawab :Karena menentukan keadaan daerah kendali luar dan macam
operasi penguat
7. Jawab :Titik krja pnguat kelas A berada didalam ( di tengah ) daerah
kendali luar Titik kerja penguat kelas B berada di bawah batas daerah
kendali luar .
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 78
8. Jawab :
9. Jawab :
_
+
+
_
10. Jawab :
+
_
+
_
R
IB
U BE IE U C E
11. Jawab:
_
+
IB
-U BC
IC
-U EC
IE
-U
_
+
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 79
12. Jawab :Diatas 0,7 V kenaikan UBE yang kecil , menyebabkan kenaikan yang
relatif besar pada IB. ,Tetapi dibawah 0,6 V , kenaikan yang sama dari UBE
menyebabkan kenaikan sangat kecil pada IB . Pada berbagai
harga UCE , ternyata kurva mengalami sedikit pergeseran .
13. Jawab :
a. Transistor bekerja pada kondisi saturasi saat UCE = 0,1 V - 0,3 V arus IC
mencapai harga optimum .
b. Transistor bekerja pada kondisi cut off saat IB = 0 , IC = ICEO = 0 dan UCE =
UCE ( transistor tidak menghantar )
14. Jawab :Setiap perubahan IB , menyebabkan perubahan pada IC makin besar IB
, makin besar pula IC .Jadi perubahan besaran input menyebabkan
perubahan besaran output
15. Jawab :
Sebagai saklar terbuka :
IB = 0 ; UBE = 0
IC = 0 ; UCE = Max
Sebagai saklar tertutup
IB . > IC
IC . > IC Max
UCE = Min
16. Jawab :
Waktu tanjak Waktu dimana IC menanjak dari 10% sampai 90%
Waktu simpan Waktu dimana IC mencapai 90% setelah US = 0
Waktu jatuh Waktu dimana IC menurun dari 90% sampai 10%
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 80
17. Jawab :
Pada saat saklar OFF dengan beban induktif
Pada saat saklar ON dengan beban kapasitif
Karakteristik dan Penggunaan Komponen Dioda dan Transistor 81
Top Related