Luthfi Fikri BAskoro

19
Aplikasi Semikonduktor Alat Semikonduktor atau  semiconductor devices, adalah sejumlah komponen elektronik yang menggunakan sifat-sifat materi semikonduktor,  yaitu Silikon, Germanium, dan Gallium Arsenide.  Alat-alat semikonduktor zaman sekarang telah menggantikan  alat thermionik (seperti tabung hampa) . Alat-alat semikonduktor ini menggunakan konduksi elektronik dalam bentuk  padat (  solid state), bukannya bentuk hampa (vacuum state) atau bentuk gas (  gaseous state). Alat- alat semikonduktor dapat ditemukan dalam bentuk-bentuk dicrete (potongan) seperti transistor, diode, dll, atau dapat juga ditemukan sebagai bentuk terintegrasi dalam jumlah yang sangat besar dalam satu keping Silikon yang dinamakan  Integrate Circuit (IC). Bila sebuah semikonduktor murni dan tidak ter- eksitasi oleh sebuah input seperti  medan listrik dia mengijinkan hanya jumlah sangat kecil  arus listrik untuk berada dalam dirinya, dan ia merupakan sebuah isolator. Alasan utama mengapa semikonduktor begitu berguna adalah konduktivitas semikonduktor yang dapat dimanipulasi dengan menambahkan ketidakmurnian (doping,  dengan pemberian sebuah medan listrik, dikenai cahaya, atau dengan cara lain). CCD sebagai contoh, unit utama dalam kamera digital,  bergantung pada kenyataan bahwa konduktivitas semikonduktor meningkat dengan terkenanya sinar. Operasi transistor tergantung konduktivitas semikonduktor yang dapat ditingkatkan dengan hadirnya sebuah medan listrik. Konduksi arus dalam sebuah  semikonduktor terjadi melalui elektron yang dapat bergerak atau bebas dan  lubang. Lubang ini, dapat diperlakukan sebagai muatan-positif yang merupakan lawan dari elektron yang bermuatan-negatif. Untuk mudahnya penjelasan elektron bebas disebut elektron, tetapi harus dimengerti bahwa mayoritas elektron dalam benda padat,  tidak bebas, tidak menyumbang kepada konduktivitas. Bila sebuah kristal semikonduktor murni sempurna, tanpa ketidakmurnian, dan ditaruh di suhu yang mendekati nol mutlak dengan tanpa eksitasi (yaitu, medan listrik atau cahaya), dia tidak akan berisi elektron bebas dan tidak ada lubang, dan oleh karena itu akan menjadi sebuah isolator sempurna. Pada suhu ruangan,  eksitasi panas memproduksi beberapa elektron bebas dan lubang dalam pasangan-pasangan, tetapi kebanyakan semikonduktor pada suhu ruangan adalah isolator. Dengan mengkombinasikan bahan semikonduktor tipe P dan tipe N dengan berbagai cara, maka akan diperoleh peralatan semikonduktor yang dipergunakan dalam elektronika modern. Peralatan semikonduktor tersebut antara lain Transistor, Diode, da n sebagainya.

Transcript of Luthfi Fikri BAskoro

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 1/19

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 2/19

4.1.1 Transistor

Transistor merupakan pengkombinasian dari bahan semikondoktor. Ada beberapa jenis

transistor, antara lain :

1. Junction Transistor

Junction transistor merupakan kombinasi tiga lapis semikonduktor tidak murni dari tipe

P dan tipe N. Ada dua jenis junction transistor yaitu:

a. Transistor P-N-P

b. transistor N-P-N.

Ada tiga tipe pengkombinasian kedua tipe semikondutor yaitu:

Alloy Junction Ground Junction

Mesa dan Planner Transistor

Gambar 4.1 Jenis Junction Transistor

P N N

E BC

P NP

E B C

NN P

E B C

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 3/19

Ada beberapa keunggulan dari penggunaan transistor dibanding dengan penggunaan

tabung vakum udara, antara lain:

a. Ukurannya kecil

b. Pemakaian dayanya kecil ( power consumption )

c. Lebih murah dan lebih realiable (dapat dipercaya)

2. Transistor Tanpa Bias

Pada gambar 3.4 a menunjukkan majority carrier sebelum bergerak melewati junction .

Elekton bebas berdifusi melewati junction yang mana menghasilkan dua lapisan penggosongan

(gambar 3.4.b). Untuk setiap lapisan penggosongan ini potensial barriernya sebesar kira-kira 0.7

V (untuk silikon) pada suhu 25º C (untuk transistor germanium 0.3 V).

Ada tiga daerah yang mempunyai level doping yang berbeda, lapisan penggosongan tidakmempunyai lebar yang sama, makin banyak suatu daerah di-dop, makin besar konsentrasi ion

dekat junction.

E B C

- - - - - -

- - - - - -

- - - - - -

- - - - - --

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

- - - - - -

- - - - -- -

- - -- - - -

- - - - -- - N P N

(a)

E B C

- - - - - +

- - - - - +

- - - - - +

- - - - - +

- + + -

- + + -

- + + -

- + + -

+ - - - - -

+ - - - -

+ - - - - -

+ - - - - -

(b)

Gambar 4.2 Lapisan Penggosongan

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 4/19

3. Transistor dengan Bias Forward-Reverse

a. Prinsip Kerja

Pada gambar 3.5 menunjukkan bahwa diode emitter dibias forward dengan diode

kolektor dibias reserve. Kondisi ini disebut Transistor Bias Forward-Reserve (FR) .

Kita mengharapkan memperoleh arus emitter yang besar karena diode emitter

dibias forward, dan kita tidak mengharapkan arus kolektor yang besar karena diode

kolektor dibias reserve, tetapi dalam kenyataannya lain, malah kita memperolah arus

kolektor yang besar.

-+

VEB V CBSedikit e

Banyak e Banyak e

-+

E

B

CPN N

Gambar 4.3 Cara kerja Transistor Bias Forward-Reserve

Pada saat awal bias forward diberikan pada diode emitter, elektron-elektron dalam

emitter belum memasuki basis. Jik kemudian V EB naik lebih besar daripada potensial

barrier (> 0.7 Volt), maka banyak elektron-elektron emitter memasuki daerah basis.

Elektron-elektron ini dalam basis dapat mengalir dalam dua arah, yang pertama

kearah bawah basis yang tipis menuju basis dan kedua kearah junction kolektormenuju ke dalam daerah kolektor.

Elektron yang mengalir ke bawah melalui daerah basis, mereka akan jatuh ke

dalam hole-hole dan mengalami proses rekombinasi dengan hole basis, selanjutnya

mengalir ke dalam kawat basis luar. Arus ini desebut arus rekombinasi dan arus ini

kecil sekali. Hmpir kurang dari 5% arus yang diinjeksikan emitter akan mengalir ke

bawah basis.

Sedangkan arus emitter yang menuju ke arah kolektor, bias forward akan

memaksa elektron emitter masuk ke daerah basis yang tipis terus menuju ke daerah

penggosongan kolektor. Selanjutnya medan lapisan penggosongan kolektor akan

mendorong arus elektron ke dalam daerah kolektor. Elektron ini akan melewati

daerah kolektor terus menuju ke kawat kolektor. Hampir lebih dari 95% arus

diinjeksikan emitter akan mengalir ke kolektor.

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 5/19

Dari uraian diatas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1) Bias forward pada diode emitter akan mengandalkan jumlah elektron yang diinjeksi ke

dalam basis. Makin besar potensial V EB , makin banyak elektron yang diinjeksi.

2) Bias reserve pada diode kolektor mempunyai pengaruh yang kecil terhadap banyaknya

elektron yang memasuki kolektor. Dengan menaikkan V CB tidak akan banyak

pengaruhnya terhadap jumlah elektron yang sampai pada lapisan penggosongan kolektor.

b. Simbol Transistor

Gambar 4.4 Simbol-simbol Transistor

Dari gambar tersebut menunjukkan simbol-simbol transistor NPN dan PNP. Emitter

mempunyai tanda panah, sedangkan kolektor tidak. Satu hal yang perlu diingat,

bahwa tanda panah pada emitter menunjukkan arah arus konvensional emitter (arah

arus konvensional berlawanan dengan arah arus elektron).

Selain penggunaan transistor seperti diatas, transistor juga dapat digunakan

sebagai rangkaian penguat. Bila suatu transistor akan digunakan sebagai penguat

sinyal arus/tegangan, maka pada outputnya diberi tahanan beban (R L) dan pada

inputnya dimasukkan sinyal yang akan dikuatkan. Sinyal input umumnya merupakn

tegangan atau arus bolak-balik dan sebelum sinyal memasuki transistor biasanya

dipasang suatu kondensator yang berfungsi untuk melakukan sinyal dan

mencegah/memblokir tegangan searah (DC).

Demikian pula pada bagian outputnya, tahanan beban akan digandeng dengan

suatu kondensator ke bagian selanjutnya dengan alasan yang sama.

Ada tiga macam dasar rangkaian penguat, yaitu:

a. Common Base Amplifier

b. Common Emitter Amplifier

B

C

E

Jenis PNP Jenis NPN

B

C

E

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 6/19

c. Common Collector Amplifier

Gambar 4.5 Jenis rangkaian penguat

Untuk mengetahui gejala-gejala yang timbul di dalam rangkaian penguat terdapat

karakteristik-karakteristik dari transistor. Karakteristik itu biasanya diberikan oleh pabrik

pembuat transistor tersebut, yaitu:

a. Karakteristik input, yaitu karakteristik yang menggambarkan hubungan antara arus input

dengan tegangan input dengan suatu unsur output tertentu.

b. Karakteristik output, yaitu karakteristik yang menggambarkan hubungan antara arus

output dengan tegangan output pada suatu unsur input tertentu.

c. Karakteristik gabungan antara karakteristik input dengan karakteristik output.

4.1.2 Diode

Pada suhu ruangan, suatu semikonduktor tipe P mempunyai pembawa muatan sebagian

besar berupa hole-hole sebagai hasil pemasukan tak-murnian, dan sebagian kecil berupa

elektron-elektron bebas yang dihasilkan oleh energi thermal . Dipihak lain, dalam semikonduktor

tipe N pembawa muatan sebagian besar berupa elektron-elektron bebas dan hanya mengandung

sebagian kecil hole-hole . Jika kedua tipe semikonduktor tersebut digunakan secara terpisah,

masing-masing tipe tidak lebih dari suatu penghambat (resistor) karbon. Akan tetapi apabila

Vs

IE

IC

RS

VBB

+

-

-

+V

CC

RL

V BEV CB

Common Base AmplifierCommon Emitter Amplifier

Vs

I C

I B

VEB VCEI E

VCCVBB +-

-+

RLRS

Common Collector Amplifier

Vs

I E

I B

VEBVCB

I CRSRL

VBBVCC -

++-

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 7/19

kedua tipe tersebut dihubungkan, maka hasilnya berupa suatu penghantar satu arah. Dan apabila

kedua tipe tersebut digabungan maka akan menghasilkan sesuatu yang disebut Diode yang

merupakan singkatan dari di yang berarti dua dan ode yang artinya elektrode Maka arti dari

diode adalah suatu piranti dua elektrode yang dapat mengalir arus pada arah tertentu. Adapun

simbol dari diode itu sendiri yakni :

A K

Ada beberapa tipe diode:

1. Tipe diode P-N dengan forward bias (pra-tegangan maju)

Gambar 4.6 Type Dioda P-N dengan Forward bias (pra-tegangan maju)

Prinsip kerjanya yakni diode P-N disambungkan dengan baterai yang bersifat

variable, dimana potensial positif dihubungkan ke tipe P dan potensial negatif

dihubungkan dengan tipe N. Diumpamakan bahwa kontak-kontak A dan B adalah baik

dan ideal, tanpa ada potensial kontak.

Simbol Dioda

+-

P N

+

-

+ +

-

+

-

+

-

- - - - -

+ + + +

- - - - -

+ + + +

- - - - -

+ + + +

+

-

+ +

-

+

-

+

-

+

-

+ +

-

+

-

+

-

V T

+ -

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 8/19

Kita anggap potensial awal baterai adalah 0 volt, bila suatu elektron bebas dari

tipe N ingin memasuki daerah barrier , elektron ini menghadapi tembok ion-ion negatif

yang akan menolaknya kembali ke daerah N semula. Pada awalnya, tembok ion-ion

negatif itu masih rendah (tipis) dan elektron-elektron bebas dari tipe N yang mempunyai

energi yang cukup besar masih mampu menerobos dan mengatasi tembok tersebut.

Namun hasil penerobosan ini akan menghasilkan pembentukan tembok ion-ion negatif

yang baru, yang akibatnya tembok ion-ion negatif makin tinggi (tebal), sehingga energi

elektron-elektron bebas ini tidak lagi cukup untuk mengatasi tolakan ion-ion negaitf

tersebut.

Apabila potensial baterai secara perlahan-lahan dinaikkan hingga

mencapai potensial 0.7 V, maka elektron-elektron pada sisi N dekat persambungan akan

memperoleh energi yang cukup besar untuk memasuki sisi P. Selanjutnya apabila potensial baterai tersebut dinaikkan kembali, maka kedua sisi kristal P dan N akan ada

madan listrik yang akan mendorong hole-hole dari sisi P akan melewati persambungan

dari kiri ke kanan dan elektron-elektron bebas dari sisi N akan melawati persambungan

dari kanan ke kiri.

Apabila potensial baterai diperbasar terus, maka suatu saat diode akan hangus,

sebab arus yang mengalir terlampau besar.

Selain daripada itu terdapat pula pengaliran arus karena penyusupan minority

carriers yang disebabkan adanya suhu. Arus listrik yang disebabkan penyusupan

minority carriers dinamakan arus diffusi , sedangkan arus karena adanya tekanan dari

medan listrik yaitu arus karena majority carriers dinamakan arus hantaran ( drift current

atau conduction current ).

Jadi melalui persambungan terjadi pengaliran arus dengan mudah yang terdiri

dari:

1. Majority carriers negatif dari kanan ke kiri

2. Majority carriers positif/ hole dari kiri ke kanan

3. Minority carriers positif dan negatif baik ke kanan maupun ke kiri

Karena pengaliran arus di dalam forward bias ini dapat dilakukan dengan mudah,

maka tahanan dari batang ini (tipe P dan tipe N) dalah kecil.

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 9/19

2. Tipe diode P-N dengan Reversed bias (pra-tegangan balik)

Gambar 4.7 Type Dioda P-N dengan Reserved bias (pra-tegangan balik)

Seandainya potensial dari baterai dibuat sedemikian rupa sehingga tipe Pmendapat potensial negatif dan tipe N mendapat potensial positif, maka majority carriers

pada masing-masing tipe akan ditarik oleh potensial baterai, yaitu elektron-elektron bebas

bergerak ke kanan dan hole-hole bergerak ke kiri meninggalkan batang.

Apabila ada kemungkinan arus I R mengalir maka arus ini semata-mata terdiri dari

arus diffuse, jadi kecil sekali, sehingga batang dengan reversed bias hampir mengalirkan

arus yang tidak ada artinya, umumnya berjumlah beberapa mikro-ampere saja atau dapat

dikatakan tahanan batang besar. Arus ini dinamakan arus jenuh atau saturation curr ent.

Apabila potensial reversed bias makin lama makin besar sehingga melampoi

breakdown voltage, maka arus I R menjadi besar sekali mencapai tingkatan tertentu yang

disebut Zener L evel .

Dengan adanya perilaku diode baik forward maupun reversed bias yang

demikian, maka diode dapat dipakai sebagai penyearah arus bolak-balik.

Selain tipe diode diatas, ada juga beberapa macam diode lainnya :

a. Zener Diode

Simbol :

Karakeristik : Mulai dari arus > I 3 zener diode akan memberikan tegangan yang

konstan yaitu sebesar V Z.

Gambar:

A K

+-

+

-

+ +

-

+

-

+

-

- - - - -

+ + + +

- - - - -

+ + + +

- - - - -

+ + + ++

-

+ +

-

+

-

+

-

+

-

+ +

-

+

-

+

-

V T

- +

P N

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 10/19

Fungsi : 1. Stabilisator tegangan

2. Sebagai clipper pada sirkit pulsa

b. Light Emitting Diode (LED)

Simbol :

Karakeristik : Diode dibuat dari bahan Gallium Arsenit. Bila diode tersebut dialiri

arus, maka LED akan menyala. Makin besar yang dialirkan, maka cahaya yang

dipancarkan oleh LED makin terang.

Gambar :

Fungsi : 1. Display (perangkat/permainan)

2. Switching Circuit

c. Thermionic Diode

Simbol :

Karakeristik : Diode ini mempunyai slave yang lebih linier dan mempunyai swing

yang lebih besar.

Gambar

Fungsi : 1. Pulse Circuit

2. Switching Circuit

Adapun karakteristik dari diode itu sendiri yakni mudah mengalirkan arus apabila tipe P-

nya diberi potensial positif dan boleh dikatakan hampir tidak dapat mengalirkan arus apabila tipe

P-nya diberi potensial negatif. Dan disamping digambarkan simbol dari diode tersebut dengan

arah panah adalah sebagai arah pengaliran arus yang mudah. Jadi apabila diode diletakkan pada

tegangan bolak-balik arus hanya dapat mengalir selama setengah periode saja.

A K

A K

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 11/19

Panjar Mundur ( Reverse B ias )

Jika potensial penghalang dinaikkan menjadi V V o + dengan memasang panjar mundur

sebesar V (lihat gambar 7.5), maka probabilitas pembawa muatan mayoritas memiliki cukup

energi untuk melewati potensial penghalang akan turun secara drastis. Jumlah pembawa muatan

mayoritas yang melewati sambungan praktis turun ke nol dengan memasang panjar mundur

sebesar sekitar sepersepuluh volt.

Gambar 7.5 Diode p-n berpanjar mundur (r everse bias ) a) Rangkaian dasar dan

b) Potensial penghalang meninggi.

Pada kondisi panjar mundur, terjadi aliran arus mundur ( Ir ) yang sangat kecil dari

pembawa muatan minoritas. Pembawa muatan minoritas hasil generasi termal di dekat

sambungan akan mengalami “drift” searah medan listrik. Arus mundur akan mencapai harga

jenuh - Io pada harga panjar mundur yang rendah. Harga arus mundur dalam keadaan normal

cukup rendah dan diukur dalam mA (untuk germanium) dan nA (untuk silikon). Secara ideal,arus mundur seharusnya berharga nol, sehingga harga - Io yang sangat rendah pada silikon

merupakan factor keunggulan silikon dibandingkan germanium. Besarnya Io berbanding lurus

dengan laju generasi termal 2 i g = rn dimana harganya berubah secara eksponensial terhadap

perubahan temperatur.

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 12/19

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 13/19

LED

Pengertian Lampu LED

Lampu LED atau kepanjangannya Light Emitting Diode adalah suatu lampu indikator dalam

perangkat elektronika yang biasanya memiliki fungsi untuk menunjukkan status dari perangkat

elektronika tersebut. Misalnya pada sebuah komputer, terdapat lampu LED power dan LED

indikator untuk processor, atau dalam monitor terdapat juga lampu LED power dan power

saving. Lampu LED terbuat dari plastik dan dioda semikonduktor yang dapat menyala apabila

dialiri tegangan listrik rendah (sekitar 1.5 volt DC). Bermacam-macam warna dan bentuk dari

lampu LED, disesuaikan dengan kebutuhan dan fungsinya.

Fungsi Lampu LED

LED (Light Emitting Diode) merupakan sejenis lampu yang akhir-akhir ini muncul

dalam kehidupan kita. LED dulu umumnya digunakan pada gadget seperti ponsel atau PDA serta

komputer. Sebagai pesaing lampu bohlam dan neon, saat ini aplikasinya mulai meluas dan

bahkan bisa kita temukan pada korek api yang kita gunakan, lampu emergency dan sebagainya.

Led sebagai model lampu masa depan dianggap dapat menekan pemanasan global karena

efisiensinya.

Lampu LED sekarang sudah digunakan untuk:o penerangan untuk rumah

o penerangan untuk jalan

o lalu lintas

o advertising

o interior/eksterior gedung

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 14/19

Cahaya Led

Kualitas cahayanya memang berbeda dibandingkan dengan lampu TL atau lampu

lainnya. Tingkat pencahayaan LED dalam ruangan memang tak lebih terang dibandingkan lampu

neon, inilah mengapa LED dianggap belum layak dipakai secara luas. Untungnya para ilmuwan

di University of Glasgow menemukan cara untuk membuat LED bersinar lebih terang. Solusinya

adalah dengan membuat lubang mikroskopis pada permukaan LED sehingga lampu bisa menyala

lebih terang tanpa menggunakan tambahan energi apapun. Pelubangan tersebut menerapkan

sistem nano-imprint litography yang sampai saat ini proyeknya masih dikembangkan bersama-

sama dengan Institute of Photonics.

Sementara ini beberapa jenis lampu LED sudah dipasarkan oleh Philips . Anda bisa

menemui beberapa model lampu LED bergaya bohlam yang hadir dalam warna putih susu dan

juga warna-warni. Daya yang diperlukan lampu jenis ini hanya sekitar 4-10 watt saja

dibandingkan lampu neon sejenis yang mencapai 12-20 watt. Jika dihitung secara seksama

memang bisa diakui bahwa lampu LED menggunakan daya yang lebih hemat daripada lampu

TL.

LED sebagai Sumber Cahaya Masa Depan

Sumber cahaya dari waktu ke waktu semakin berkembang, mulai dari penemuan lampu pijar

oleh Edison dan dalam waktu yang hampir bersamaan ditemukan juga lampu fluorescence (TL)

dan merkuri. Saat ini ada beberapa jenis lampu yang digunakan manusia untuk berbagai

keperluan, yaitu lampu pijar, TL, LED, Merkuri, Halogen, Sodium dan sebagainya. Namun

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 15/19

masih ada kekurangan pada lampu generasi pertama sehingga lampu terus dikembangkan agar

bisa menghasilkan cahaya yang terang, memberikan warna yang bagus, hemat energi, portable

(mudah dibawa) dan lain sebagainya. Yang paling menarik dari beberapa jenis lampu adalah

LED.

LED Sebagai Dioda Semikonduktor

Light Emitting Diode (LED) merupakan jenis dioda semikonduktor yang dapat

mengeluarkan energi cahaya ketika diberikan tegangan.

Struktur Dasar LED (diambil dari marktechopto.com)

Semikonduktor merupakan material yang dapat menghantarkan arus listrik, meskipun

tidak sebaik konduktor listrik. Semikonduktor umumnya dibuat dari konduktor lemah yang

diberi „pengotor berupa material lain. Dalam LED digunakan konduktor dengan gabungan unsur

logam aluminium-gallium-arsenit (AlGaAs). Konduktor AlGaAs murni tidak memiliki pasangan

elektron bebas sehingga tidak dapat mengalirkan arus listrik. Oleh karena itu dilakukan proses

doping dengan menambahkan elektron bebas untuk mengganggu keseimbangan konduktor

tersebut, sehingga material yang ada menjadi semakin konduktif.

Proses Pembangkitan Cahaya pada LED

Cahaya pada dasarnya terbentuk dari paket-paket partikel yang memiliki energi dan

momentum, tetapi tidak memiliki massa. Partikel ini disebut foton. Foton dilepaskan sebagai

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 16/19

hasil pergerakan elektron. Pada sebuah atom, elektron bergerak pada suatu orbit yang

mengelilingi sebuah inti atom. Elektron pada orbital yang berbeda memiliki jumlah energi yang

berbeda. Elektron yang berpindah dari orbital dengan tingkat energi lebih tinggi ke orbital

dengan tingkat energi lebih rendah perlu melepas energi yang dimilikinya. Energi yang

dilepaskan ini merupakan bentuk dari foton. Semakin besar energi yang dilepaskan, semakin

besar energi yang terkandung dalam foton.

Pembangkitan cahaya pada lampu pijar adalah dengan mengalirkan arus pada filamen

(kawat) yang letaknya ada ditengah-tengah bola lampu dan menyebabkan filamen tersebut panas,

setelah panas pada suhu tertentu (tergantung pada jenis bahan filamen), filamen tersebut akan

memancarkan cahaya. Namun karena pada lampu pijar yang memancarkan cahaya adalah

filamen yang terbakar, tapi jika suhu pada filamen melewati batas kemampuan filamen untuk

menahan panas, akan mengakibatkan filamen lampu pijar sedikit demi sedikit meleleh danselanjutnya putus sehingga lampu pijar tidak akan bisa memancarkan cahaya lagi. Umur dari

lampu pijar kurang lebih sekitar 2000 jam. Sedangkan pada lampu flurescence atau lampu TL,

proses pembangkitan cahaya hanya memanfaatkan ionisasi gas dalam tabung lampu lalu

diberikan beda potensial diantara kedua ujung tabung lampu TL sehingga mengakibatkan

loncatan-loncatan elektron dari ujung yang satu ke ujung yang lain dan saat terjadi loncatan

elektron bersamaan dengan dipancarkannya cahaya dari loncatan tersebut. Kekurangan dari

lampu TL adalah jika gas yang ada dalam tabung habis, maka cahayanya tidak bisa dipancarkan

lagi. Umur dari lampu TL relatif lebih lama daripada lampu pijar.

Ketika sebuah dioda sedang mengalirkan elektron, terjadi pelepasan energi yang

umumnya berbentuk emisi panas dan cahaya. Material semikonduktor pada dioda sendiri

menyerap cukup banyak energi cahaya, sehingga tidak seluruhnya dilepaskan. LED merupakan

dioda yang dirancang untuk melepaskan sejumlah banyak foton, sehingga dapat mengeluarkan

cahaya yang tampak oleh mata. Umumnya LED dibungkus oleh bohlam plastik yang dirancang

sedemikian sehingga cahaya yang dikeluarkan terfokus pada suatu arah tertentu.

Setiap material hanya dapat mengemisikan foton dalam rentang frekuensi sangat sempit. LED

yang menghasilkan warna berbeda terbuat dari material semikonduktor yang berbeda pula, serta

membutuhkan tingkat energi berbeda untuk menghasilkan cahaya. Misalnya AlGaAs - merah

dan inframerah, AlGaP – hijau, GaP - merah, kuning dan hijau.

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 17/19

LED sebagai sumber cahaya

Lampu pijar lebih murah tapi juga kurang efisien dibanding LED. Lampu TL lebih

efisien daripada lampu pijar, tapi butuh tempat besar, mudah pecah dan membutuhkan starter

atau rangkaian ballast yang terkadang terdengar suara dengungnya.

LED mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan dengan lampu pijar konvensional.

LED tidak memiliki filamen yang terbakar, sehingga usia pakai LED jauh lebih panjang daripada

lampu pijar, LED tidak memerlukan gas untuk menghasilkan cahaya. Selain itu bentuk dari LED

yang sederhana, kecil dan kompak memudahkan penempatannya. Dalam hal efisiensi, LED juga

memiliki keunggulan. Pada lampu pijar konvensional, proses produksi cahaya menghasilkan

panas yang tinggi karena filamen lampu harus dipanaskan. LED hanya sedikit menghasilkan

panas, sehingga porsi terbesar dari energi listrik yang ada digunakan untuk menghasilkan cahaya

dan membuatnya jauh lebih efisien.RGB ( Red Green Blue ) LED atau LED yang bisa mengeluarkan warna yang dipancarkan

lebih dari satu warna sehingga memungkinkan aplikasi LED yang semakin luas, khususnya

menambah keindahan dalam dunia desain interior dan eksterior.

Dalam terminologi teknik pencahayaan, LED dapat dikatakan memiliki tingkat efisiensi luminus

(cahaya) atau efikasi yang tinggi, karena perbandingan banyaknya energi cahaya yang

dikeluarkan LED dengan besarnya daya listrik yang dikonsumsinya cukup tinggi jika

dibandingkan dengan lampu pijar konvensional.

Salah satu contoh produk dari LED adalah LedVision yang dikeluarkan oleh Philips

sebagai traffic light (lampu lalu lintas) yang tersusun dari ribuan LED yang dipasangkan pada

lampu lalu lintas dengan umur ( life time ) mencapai 100.000 jam atau sekitar 10 tahun lebih

sehingga efektif dalam mengurangi biaya perawatan.LedVision beroperasi pada tegangan rendah

dan arus yang lebih kecil sehingga bisa menghemat sampai 90% energi listrik yang dikonsumsi

oleh lampu pijar (yang sekarang banyak digunakan) dan umurnya 10 kali lebih panjang.

LED dengan cahaya monokromatiknya memiliki keunggulan kekuatan yang besar lebih dari

cahaya putih ketika warna yang spesifik diperlukan. tidak seperti cahaya putih tradisional, LED

tidak membutuhkan lapisan atau diffuser yang banyak mengabsorpsi cahaya yang dikeluarkan.

cahaya LED mempunyai sifat warna tertentu, dan tersedia pada range warna yang lebar. salah

satunya yang baru-baru ini warnanya diperkenalkan adalah emerald green (bluish green, panjang

gelombangnya kira-kira 500nm) yang cocok dengan persyaratan sebagai sinyal lalu lintas dan

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 18/19

cahaya navigasi. Cahaya LED kuning adalah pilihan bagus karena mata manusia sensitif pada

cahaya kuning (kira-kira yang dipancarkan 500lm/watt).

Kelebihan LED dari lampu yang ada sekarang (lampu pijar, TL,dll) yaitu dalam hal efisiensi

energi dan umur yang panjang menjadikan LED sangat berpotensi untuk dijadikan sumber

pencahayaan pengganti lampu di masa depan. Kemajuan teknologi mungkin akan mengurangi

biaya sehingga LED bisa menjadi idola sebagai lampu dimasa depan.

7/22/2019 Luthfi Fikri BAskoro

http://slidepdf.com/reader/full/luthfi-fikri-baskoro 19/19