Teknik Las

KARAKTERISTIK DAN PENGGUNAAN KOMPONEN DIODA dan TRANSISTOR

Untuk Sekolah Menengah Kejuruan

Bidang Keahlian : Teknik Elektro

Program Keahlian : Elektronika Komunikasi

Berdasarkan Kurikulum SMK yang Disempurnakan

(Kurikulum SMK Edisi 1999)

Penyusun :

Drs. Herry Sudjendro

Editor :

Drs. Asmuniv

U

Z

=

U

+

I

.

Z

=

18

+

(0,01 .

12

)

=

18

+

0,12

=

18,12 V

Z

Z

Z

W

DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAHPUSAT PENGEMBANGAN PENATARAN GURU TEKNOLOGI

VOCATIONAL EDUCATION DEVELOPMENT CENTER

JL. Teluk Mandar, Arjosari, Tromol Pos 5 Malang, 65102, Telp. (0341) 491239, Fax. (0341) 491342

KATA PENGANTAR

Modul ini diterbitkan untuk menjadi bahan ajar pada SMK Bidang Keahlian Teknik Mesin, memenuhi tuntutan pelaksanaan Kurikulum SMK yang disempurnakan (Kurikulum SMK edisi 1999).

Nilai kegunaan modul ini terletak pada pemakaiannya, karena itu kepada semua organisasi dan manajemen Pendidikan Menengah Kejuruan, diharapkan dapat berusahan untuk mengoptimalkan pemakaian modul ini.

Dalam pemakaian modul ini, tetap diharapkan berpegang kepada azas keluwesan, asas kesesuaian dan asas keterlaksanaan sesuai dengan karakteristik kurikulum SMK yang disempurnakan.

Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan menyampaikan terima kasih dan penghargaan kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penulisan naskah bahan ajar ini.

Jakarta, Agustus 2000

Direktur

Pendidikan Menengah Kejuruan

Dr. Ir. Gatot Hari Priowiryanto

NIP 130675814

PROFIL KOMPETENSI TAMATAN TINGKAT II

PROGRAM KEAHLIAN TEKNIK LAS

D.

Menguasai alat ukur listrik dan elektronika

D1.

Mengidentifikasi dan mengklasifikasi peralatan ukur listrik

D2.

Menguasai karakteristik macam-macam alat ukur listrik

D3.

Menginterpretasikan buku petunjuk pemakaian alat ukur listrik

D4.

Menggunakan Alat Ukur Listrik dan Elektronika

D5.

Merawat dan memperbaiki alat ukur listrik

E.

Menguasai konsep dasar teknik listrik dan elektronika

E1.

Menguasai dasar elektrostatika dan kemagnetan

E2.

Menguasai dasar akumulator

E3.

Menguasai komponen pasif

E4.

Menguasai hukum kelistrikan/rangkaian DC dan AC

E5.

Menguasai dasar-dasar mesin listrik AC/DC

E6.

Menguasai teori atom dan molekul

E7.

Menguasai sifat dan macam bahan penghantar dan isolator

E8.

Menguasai karakteristik dan penggunaan komponen semi konduktor

F.

Menguasai dasar teknik digital dan aplikasi sederhana

F1.

Menguasai Konversi bilangan

F2.

Menguasai gerbang-gerbang dasar

F3.

Menguasai Flip-Flop

F4.

Menguasai aritmatika logik

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ……………………………………………………..

i

PROFIL KOMPETENSI TAMATAN TINGKAT II PROGRAM KEAHLIAN ELEKTRONIKA KOMUNIKASI ………..……………………

ii

PENDAHULUAN …………………………………………………………

vii

TUJUAN UMUM PEMBELAJARAN ……………………………………

viii

PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL ………………………………….

ix

Kegiatan Belajar 1

1

DIODA

1

1. Tujuan Khusus Pembelajaran

1

2. Uraian Materi

1

2.1. Dasar pembentukan Dioda

1

2.2. Sifat dasar dari Dioda

1

2.3. Contoh Penggunaan

2

2.4. Harga Batas

2

2.5. Sifat Listrik Dari Dioda

3

2.6. Contoh Penggunaan Dioda

6

3. Lampiran

11

4. Lembar Evaluasi

12

5. Lembar Jawaban

13

Kegiatan Belajar 2

15

DIODA ZENER

15

1. Tujuan Khusus Pembelajaran

15

2. Uraian Materi

15

2.1. Dasar Pembentukan dioda zener

15

2.2. Bahan Dasar Dioda Zener

15

2.3. Dasar Pembentukan Junction pn

16

2.4. Potensial Barier

17

2.5. Sifat Dasar Dioda Zener

19

2.6. Harga Batas Dioda Zener

22

2.7. Sifat Listrik Dioda Zener

24

2.8. Penggunaan Dioda Zener

28

3. Lampiran

36

4. Lembar Evaluasi

42

5. Lembar Jawaban

43

Kegiatan Belajar 3

44

TRANSISTOR BIPOLAR

44

1. Tujuan Khusus Pembelajaran

44

2. Uraian Materi

44

2.1. Pembentukan Transistor Bipolar

44

2.2. Sifat Dasar Transistor

46

2.3. Harga Batas Transistor

49

2.4. Sifat Listrik Transistor Bipolar

57

2.5. Hubungan Dasar Transistor

64

2.6. Contoh Penggunaan Transistor

79

3. Lampiran

74

4. Lembar Evaluasi

76

5. Lembar Jawaban

78

Kegiatan Belajar 4

82

Pengukuran Kurva Sifat Dasar Dioda

82

1. Tujuan Khusus Pembelajaran

82

2. Alat dan Bahan

82

3. Waktu

82

4. Keselamatan Kerja

83

5. Informasi

83

6. Lembar Kerja

83

7. Lembar Jawaban

89

Kegiatan Belajar 5

93

Praktik Penyearah Setengah Gelombang dan Gelombang Penuh

93

1. Tujuan Khusus Pembelajaran

93

2. Alat dan Bahan

93

3. Waktu

94

4. Keselamatan Kerja

94

5. Informasi

94

6. Lembar Kerja

95

7. Lembar Jawaban

102

Kegiatan Belajar 6

108

Praktik Pengukuran Kurva Karakteristik Dioda Zener

108

1. Tujuan Khusus Pembelajaran

108

2. Alat dan Bahan

108

3. Waktu

109

4. Keselamatan Kerja

109

5. Informasi

109

6. Lembar Kerja

110

7. Lembar Jawaban

110

Kegiatan Belajar 7

119

Praktik Pengukuran Kurva Karakteristik Transistor Bipolar

119

1. Tujuan Khusus Pembelajaran

119

2. Alat dan Bahan

119

3. Waktu

120

4. Keselamatan Kerja

120

5. Informasi

120

6. Lembar Kerja

121

7. Lembar Jawaban

128

Kegiatan Belajar 8

131

Pengukuran Kurva Karakteristik Transistor Bipolar Dengan Menggunakan CRO

131

1. Tujuan Khusus Pembelajaran

131

2. Alat dan Bahan

131

3. Waktu

131

4. Keselamatan Kerja

132

5. Informasi

133

6. Lembar Kerja

134

UMPAN BALIK

143

DAFTARA PUSTAKA

144

PENDAHULUAN

Untuk memenuhi kebutuhan implementasi kurikulum SMK edisi tahun 1999, maka perlu adanya modul yang relevan untuk membantu guru dalam mempersiapkan materi pembelajaran kepada siswa.

Diharapkan dengan adanya modul yang dipakai sebagai acuan para guru di SMK , akan tercapai keseragaman dalam mengimplementasikan / menjabarkan kurikulum edisi 1999. Dengan demikian akan tercapai kompetensi standard yang seragam di seluruh Indonesia.

Modul ini merupakan landasan teori dan praktik tentang pembentukan. sifat dasar, harga batas,karakteristik serta penggunaan dari komponen semikonduktor yang terdiri dari dioda, dioda zener serta transistor.

Semoga modul ini bermanfaat, dan sesuai dengan tuntutan para guru SMK

Penulis

Herry Sudjendro

TUJUAN UMUM PEMBELAJARAN

Diharapkan setelah mempelajari modul ini pemakai mampu memahami:

1. dasar pembentukan dari dioda, dioda zener dan transistor

2. sifat dasar dioda, dioda zener dan transistor

3. harga batas dioda, dioda zener dan transistor

4. sifat listrik dioda, dioda zener dan transistor

5. penggunaan dioda, dioda zener dan transistor

6. hubungan dasar transistor

PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL

Modul ini berisikan teori dan praktik tentang Dioda, Dioda Zener maupun Transistor.

Setiap pembahasan praktik bisa memanfaatkan trainer yang mudah penggunaannya, namun tidak menutup kemungkinan untuk menggunakan papan percobaan lain yang relevan.

Trainer ini dilengkapi dengan terminal sederhana sehingga memudahkan untuk perbaikan.

Dengan model trainer yang mudah dibuat, diharapkan para guru bisa memperbanyak jumlah trainer, sehingga mencukupi kebutuhan siswa pada proses pembelajaran.

Modul ini sangat memungkinkan untuk belajar mandiri.

Kegiatan Belajar 1

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

A

n

o

d

a

K

a

t

o

d

a

A

n

o

d

a

K

a

t

o

d

a

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)

A

K

+

_

+

_

A

K

+

_

+

_

Input

Input

Output

Output

Dioda

Dioda

Gb.2 Sifat dasar dioda

2.3 Contoh Penggunaan

1 Untuk Pengaman Polaritas.

+

_

_

+

Dioda

Penerima

Radio

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

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 :

C

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

V

A

Gambar 5. rangkaian dioda catu maju (forward bias)

bias

B

Gambar 6. kurva sifat listrik (karakteristik) dioda catu maju (forward bias)

+

-

Gambar 7. rangkaian dioda catu mundur (reverse bias)

Gambar 8. Kurva sifat listrik ( karakteristik ) dioda dicatu mundur ( reverse bias )

Gambar.9. Karakteristik dioda

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

2.6.2. Sebagai Penyearah Gelombang Penuh Dengan Dua Dioda

A

D1

RL

IF1

Uin

+

_

U1

U2

D2

IF2

UL

B

C

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 :

titik A

t

t

D1 konduksi

titik C

t

+

_

_

+

+

+

_

_

D1

D2

t

D2 konduksi

t

D1

D1

D2

D2

Sehingga UL gabungan D1 dan D2

Gambar 13. gelombang sinus dan hasil penyearah gelombang penuh

2.6.3. Sebagai Penyearah Gelombang Penuh Dengan Sistim Bridge (empat Dioda)

A

B

Uout

Uin

D4

D1

D2

D3

RL

IL

URL

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 :

t

t

D1,D3 konduksi

t

+

_

_

+

+

+

_

_

D1,D3 ON

D2,D4 ON

t

D2,D4 konduksi

t

D1

D1

D2

D2

Sehingga UL gabungan D1,D3,D2 dan D4

Gambar 15. gelombang sinus dan penyearahan gelombang penuh (sistem jembatan)

2.6.4. Sebagai Pengganda Tegangan

Uin

C1

D1

D2

C2

RL

UL

+

_

A

B

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.

Gambar 17. Gelombang

Output sebagai berikut :

2Um

3. Lampiran

Diodes, Power Rectifier

Type

See

Construction

Peak Inverse Voltage (PIV)

Max. Rect.

Maxsimum Forward Voltage Drop

Maxsimum Reverse Current

Cuse

Lead

Note

(V)

Current (A)

(V)

at Ampere

(uA)

at Volts

Outline

Info.

1N3211

1N3212

1N3213

1N3214

1N3611

4

4

4

4

-

Si “

Si “

Si “

Si “

Si “

300

400

500

600

200

20

20

20

2-

1

1.2

1.2

1.2

1.2

1.1

20

20

20

20

2

1mA

1mA

1mA

1mA

1

300

400

500

600

200

-

-

-

-

-

105

105

105

105

104

1N3612

1N3613

1N3614

1N3670A

1N3671A

-

-

-

4

4

Si Junction

Si “

Si “

Si “

Si “

400

600

800

700

800

1

1

1

12

12

1-1

1-1

1-1

0.55

0.55

2

2

2

12

12

1

1

1

900

800

400

600

800

700

800

-

-

-

D0-4

DO-4

104

104

104

105

105

1N3672A

1N3673A

1N3675

1N3766

1N3767

4

4

-

-

-

Si “

Si “

Si “

Si “

Si “

900

1000

700

800

900

12

12

35

35

35

0.55

0.55

1.8

1.8

1.8

12

12

35

35

35

700

600

5mA

4mA

3mA

900

1000

700

800

900

D0-4

DO-4

D0-5

DO-5

D0-5

105

105

105

105

105

1N3768

1N3879

1N3879R

1N3880

1N3880R

-

-

-

-

-

Si

Si

Si

Si

Si

1000

50

50

100

100

35

6

6

6

6

1-8

1-4

1-4

1-4

1-4

35

6

6

6

6

2mA

3mA

3mA

3mA

3mA

1000

50

50

100

100

D0-5

D0-4

DO-4

D0-4

DO-4

105

105

106

105

106

1N3881

1N3881R

1N3882

1N3882R

1N3883

-

-

-

-

-

Si

Si

Si

Si

Si

200

200

300

300

400

6

6

6

6

6

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

6

6

6

6

6

3mA

3mA

3mA

3mA

3mA

200

200

300

300

400

D0-4

DO-4

D0-4

DO-4

DO-4

105

106

105

106

105

1N3883R

1N3889

1N3889R

1N3890

1N3890R

-

-

-

-

-

Si

Si

Si

Si

Si

400

50

50

100

100

6

12

12

12

12

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

6

12

12

12

12

3mA

3mA

3mA

3mA

3mA

400

50

50

100

100

DO-4

D0-5

DO-5

D0-5

D0-5

106

105

106

105

106

1N3891

1N3891R

1N3892

1N3892R

1N3893

-

-

-

-

-

Si

Si

Si

Si

Si

200

200

300

300

400

12

12

12

12

12

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

12

12

12

12

12

3mA

3mA

3mA

3mA

3mA

200

200

300

300

400

DO-5

D0-5

DO-5

D0-5

D0-5

105

106

105

106

105

1N3893R

1N3899

1N3899R

1N3900

1N3900R

-

-

-

-

-

Si

Si

Si

Si

Si

400

50

50

100

100

12

20

20

20

20

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

12

20

20

20

20

3mA

6mA

6mA

6mA

6mA

400

50

50

100

100

DO-5

D0-5

DO-5

D0-5

D0-5

106

105

106

105

106

1N3901

1N3901R

1N3902

1N3902R

1N3903

-

-

-

-

-

Si

Si

Si

Si

Si

200

200

300

300

400

20

20

20

20

20

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

20

20

20

20

20

6mA

6mA

6mA

6mA

6mA

200

200

300

300

400

DO-5

D0-5

DO-5

D0-5

D0-5

105

106

105

106

105

1N3903R

1N3909

1N3909R

1N3910

1N3910R

-

-

-

-

-

Si

Si

Si

Si

Si

400

50

50

100

100

20

30

30

30

30

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

20

30

30

30

30

6mA

10mA

10mA

10mA

10mA

400

50

50

100

100

DO-5

D0-5

DO-5

D0-5

D0-5

106

105

106

105

106

1N3911

1N3911R

1N3912

1N3912R

1N3913

-

-

-

-

-

Si

Si

Si

Si

Si

200

200

300

300

400

30

30

30

30

30

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

30

30

30

30

30

10mA

10mA

10mA

10mA

10mA

200

200

300

300

400

DO-5

D0-5

DO-5

D0-5

D0-5

106

105

106

105

106

1N3913R

1N4001

1N4002

1N4003

1N4004

-

-

-

-

-

Si

Si Junction

Si ‘

Si “

Si ‘

400

50

100

200

400

30

1

1

1

1

1-4

1-1

1-1

1-1

1-1

30

1

1

1

1

10mA

5

5

5

5

400

50

100

200

400

DO-5

D0-15

DO-15

D0-15

D0-15

106

104

104

104

104

1N4005

1N4006

1N4007

1N4245

1N4246

-

-

-

-

-

Si Junction

Si ‘

Si “

Si ‘

Si ‘

600

800

1000

200

400

1

1

1

1

1

1-1

1-1

1-1

1-1

1-1

1

1

1

1

1

5

5

5

1

1

600

800

1000

200

400

DO-15

D0-15

D0-15

-

-

104

104

104

104

104

1N4247

1N4248

1N4249

1N4383

1N4384

-

-

-

-

-

Si ‘

Si “

Si ‘

Si ‘

Si ‘

600

800

1000

200

400

1

1

1

30

30

1.2

1.2

1.2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

10

10

600

800

1000

200

400

-

-

-

DO-41

DO-41

104

104

104

104

104

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 !.

5. Lembar Jawaban

1. Gambar Dasar Pembentukan Dioda

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

A

n

o

d

a

K

a

t

o

d

a

A

n

o

d

a

K

a

t

o

d

a

4. Sifat dasar Dioda menyearahkan arus hanya satu periode saja.

A

K

+

_

+

_

A

K

+

_

+

_

Input

Input

Output

Output

Dioda

Dioda

5. Contoh Penggunaan.

+

_

_

+

Dioda

Penerima

Radio

220V

D

C

6V

+

_

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

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.

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.

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 :

Gambar 19. junction zener dioda

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 :

Gambar 20. junction zener dioda

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.

Gb.21a Simbol

Gb.21b. Contoh Konstruksi

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.

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 (

) 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.

N

P

_

_

_

+

+

+

d

e

p

l

e

t

i

o

n

l

a

y

e

r

G

+

_

A

K

a

d

a

a

l

i

r

a

n

e

l

e

k

t

r

o

n

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.

Gambar 23. dioda zener dalam arah reverse

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.

Gambar 24. arus bocor dioda zener pada arah reverse

Didaerah reverse mulai aktif, bila tegangan dioda (negatif) sama dengan tegangan zener dioda,atau dapat

dikatakan bahwa didalam daerah aktif reverse (

) konduktansi besar sekali dan sebelum aktif (

) 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.

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.

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 :

Z

Z

Z

I

U

=

P

Misalkan, jika UZ = 12 dan IZ = 10 mA,

W

0,12

=

0,01

1,2

=

P

Z

´

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 :

Z

Z(max)

ZM

V

P

=

I

Uz

U

Iz

Iz

T

M

Gambar 26 . Kurva Tegangan Dioda Zener

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 :

Sebagai contoh, jika kurva menunjukkan perubahan 80 mV dan 20 mA, impedansi zener adalah :

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 .

Dalam rumus, perubahan tegangan zener adalah :

Diketahui TC = 0,004% dan U = 15V pada 250C, perubahan tegangan zener dari 250C sampai 1000C adalah

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.

I

Z

I

Z

+

_

_

+

I

Z

I

Z

U

Z

Z

Z

+

_

U

Z

U

Z

(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 :

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.

+

_

+

_

20 - 40V

820

W

I

Z

10V

+

_

20 - 40V

820

W

I

Z

10V

+

_

U

out

(a)

(b)

+

_

+

_

20 - 40V

820

W

I

Z

10V

7

W

(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 :

V

10

=

U

=

U

Z

OUt

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 .

Arus zener minimum IZ(min) terjadi pada tegangan sumber minimum. Dengan hukum Ohm .

Arus zener maksimum terjadi jika tegangan sumber maksimum :

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 :

V

10,09

=

0,0122(7)

+

10

=

Z

I

+

U

U

Z

Z(MIN)

Z

OUT(MIN)

@

dan

V

10,26

=

0,0366(7)

+

10

=

Z

I

+

U

U

Z

Z(max)

Z

OUT

@

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.

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 .

Tegangan

dari filter

+

_

16V

l

14V

l

12V

5V

l

4V

l

3V

R

S

I

Z

Z

D

10V

R

L

10V

IR

L

Gambar 29. Penstabil tegangan pada output penyearah

+12V

_

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 .

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 .

Rumus untuk menyelesaikan rangkaian Stabilitas tegangan dengan Dioda Zener adalah sebagai berikut :

Gambar 31

· Arus pada RS :

· IZ = IS - IBB

· Tegangan-beban : URB = UZ

· Arus-beban :

B

Z

B

RB

U

=

IB

2.8.2. Contoh 1.

+

_

R

V

U

Z

Z

D

R

L

U

L

U

E

U

RV

I

L

I

Z

I

E

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

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 ).

2.8.4. Contoh 3

PV =

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

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 :

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

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.

2.8.6. Contoh 5

Contoh Perhitungan :

Diketahui :

UL = 5,0 Volt

IL = 40 ............................... 100 mA

UE = 20 V ( 10%

TU = 40 ...............................500 C

1. 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

PV = 1,45 . 5 V . 0,1 A

PV = 0,725 W ( 1,366 - 0,400 )

PV = 0,725 W . 0,966 = 0,7 W

Dipilih tipe dioda ZD 5,1IZ max = 170 mA

IZ min = 0,1 . IZ max

= 17 mA.

Cara memilih tahanan depan :

RV min =

RV max =

Dipilih tahanan dengan

RV = 100 (/5 W

PRV =

3. Lampiran

Dioden

Diodes

Zenerdioden

0,4 W

PHILIPS

Typ BZK 79

Toleranz ( 5%

Technische Daten

Gehäuse DO-35

Leistung 500 mW max

Non-repetitive

peak reverse power

dissipation 30 W max

Junction temperature 200 0C max

Thermal resistance from

junction to tie-point 0,30 K / mW

Diodes Zener

0,4 W

PHILIPS

Type BZK 79

Tolerance ( 5%

Donnees tecniques

Boîtier DO-35

Puissance 500 mW max

Non-repetitive

peak reverse power

dissipation 30 W max

Junction temperature 200 0C max

Thermal resistance from

junction to tie-point 0,30 K / mW

Art.No

Typ

Uz (v)

at Iztest

min

= 5 mA

max

rdiff (()

at Iztest

typ

= 5 mA

max

SZ (mV / 0C)

at Iztest

min

= 5 mA

typ

max

603278

603279

603277

603243

603244

603245

603247

603247

603248

603249

603250

603251

603252

603253

603254

603255

603256

603257

603258

603259

603260

603261

603264

603266

603267

BZX79-C2V4

BZX79-C2V7

BZX79-C3V0

BZX79-C3V3

BZX79-C3V6

BZX79-C3V9

BZX79-C4V3

BZX79-C4V7

BZX79-C5V1

BZX79-C5V6

BZX79-C6V2

BZX79-C6V8

BZX79-C7V5

BZX79-C8V2

BZX79-C9V1

BZX79-C10

BZX79-C11

BZX79-C12

BZX79-C13

BZX79-C15

BZX79-C16

BZX79-C18

BZX79-C24

BZX79-C30

BZX79-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

9,4

10,4

11,4

12,4

13,8

15,3

16,8

22,8

28,0

31,0

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

9,6

10,6

11,6

12,7

14,1

15,6

17,1

19,1

25,6

32,0

31,0

70

75

80

85

85

85

80

50

40

15

6

6

6

6

6

8

10

10

10

10

10

10

25

30

35

100

100

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

9,4

11,4

12,4

14,4

20,4

26,6

29,7

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

9,0

10,0

11,0

13,0

14,0

16,0

22,0

29,4

33,4

Catatan

Uz= Tegangan Break down Zener

rdiff= Tahanan beda fasa arus test zener 5 A

Sz= Daya hantar therma

Diodes

Diodes Zener

1 W

MOTOROLA

Type 1 N 47...A

Pour applications indrustrielles

Donnees tecniques

Boîtier DO-41

Rth 150 K/W

Tj max 200 0 C

Gamme de temperature ...+ 50 0 C

Art. No

Typ

Uzt

nom

Izt

mA

Rzt max

(

Ir max

(A

Ur

V

Iz m

mA

601100

601102

601103

601104

601105

601106

601107

601108

601109

601110

601111

601112

601113

601114

601115

601116

601117

601118

601119

601120

601121

601122

601123

601124

601125

601126

601129

1N4728A

1N4730A

1N4731A

1N4732A

1N4733A

1N4734A

1N4735A

1N4736A

1N4737A

1N4738A

1N4739A

1N4740A

1N4741A

1N4742A

1N4743A

1N4744A

1N4745A

1N4746A

1N4747A

1N4748A

1N4749A

1N4750A

1N4751A

1N4752A

1N4753A

1N4754A

1N4757A

3,3

3,9

4,3

4,7

5,1

5,6

6,2

6,8

7,5

8,2

9,1

10

11

12

13

15

16

18

20

22

24

27

30

33

36

39

51

76

64

58

53

49

45

41

37

34

31

28

25

23

21

19

17

15,5

14

12,5

11,5

10,5

9,5

8,5

7,5

7

6,5

5

10

9

9

8

7

5

2

3,5

4

4,5

5

7

8

9

10

14

16

20

22

23

25

35

40

45

50

60

95

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

9,9

11,4

12,2

13,7

15,2

16,7

18,2

20,6

22,8

25,1

27,4

29,7

38,8

276

234

217

193

178

162

146

133

121

110

100

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

Dioden

Diodes

Zenerdioden

1,3 W

PHILIPS

Typ BZK 85

Toleranz ( 5%

Technische Daten

Gehäuse DO-41

Leistung 1,3 W max

Non-repetitive

peak reverse power

dissipation max. 60 w

tp = 100 (S; tJ = 25 0C

Junction temperature 200 0C max

Thermal resistance

from junction to

tie-point = 110 K/W

Diodes Zener

1,3 W

PHILIPS

Type BZK 85

Tolerance ( 5%

Donnees tecniques

Boîtier DO-41

Puissance 1,3 W max

Non-repetitive

peak reverse power

dissipation max. 60 w

tp = 100 (S; tJ = 25 0C

Junction temperature 200 0C max

Thermal resistance

from junction to

tie-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

603696

603697

603698

603699

603700

603701

603702

603703

603704

603705

603706

603707

603709

603710

603711

603712

603713

603714

603716

603717

603718

603719

603721

603722

603723

BZV85-C3V6

BZV85-C3V9

BZV85-C4V3

BZV85-C4V7

BZV85-C5V1

BZV85-C5V6

BZV85-C6V2

BZV85-C6V8

BZV85-C7V5

BZV85-C8V2

BZV85-C9V1

BZV85-C10

BZV85-C12

BZV85-C13

BZV85-C15

BZV85-C16

BZV85-C18

BZV85-C20

BZV85-C24

BZV85-C27

BZV85-C30

BZV85-C33

BZV85-C39

BZV85-C43

BZV85-C47

3,4

3,7

4,0

4,4

4,8

5,2

5,8

6,4

7,0

7,7

8,5

9,4

11,4

12,4

13,8

15,3

16,8

18,8

22.8

25,1

28

31

37

40

44

3,6

3,9

4,3

4,7

5,1

5,6

6,2

6,8

7,5

8,2

9,1

10

12

13

15

16

18

20

24

27

30

33

39

43

47

3,8

4,1

4,6

5,0

5,4

6,0

6,6

7,2

7,9

8,7

9,6

10,6

12,7

14,1

15,6

17,1

19,1

21,2

25,6

28,9

32

35

41

46

50

60

60

50

45

45

45

35

35

35

25

25

25

20

20

15

15

15

10

10

8

8

8

6

6

4

15

15

13

13

10

17

4

3

3

5

5

8

10

10

15

15

20

24

30

40

45

45

60

75

100

-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

8,9

10,7

11,8

13,6

18,3

20,1

22,4

24,8

29,6

34,0

37,4

-10

-10

0

0,7

2,2

2,7

3,6

4,3

5,5

6,1

7,2

8,5

10,8

12,0

13,6

15,4

17,1

19,1

24,3

27,5

32,0

35,0

43,0

48,3

52,5

50

10

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

9,1

10,5

11

12,5

14

17

19

21

23

27

30

3

Diodes

W

0,25

V

20

W

5

P

=

I

UZ

Z

ZM

=

=

Diodes Zener

5 W

Type BZK 40

Tolérance ( 5%

Bonne stabilité à long terme

Donnees tecniques

Boîtier T-18

Donnees Limites à TL = 25 0C (a II = 1 A)

dissipation Ptot 5 W

Température

de la cuche d’ arrêt Tj - 65

+ 150 0C

Resistance thermique RthJL 25 K/W

Tension directe UF

1,2 V

Art. No

Typ

UZ* *

(V)

IZT

(ma

Zzdyn

bei / à IZT

f = 1 kHz

bei

à

IR

((A)

bei

à

UR

(V)

IZ max

(mA)

bei / à

50 0C

603600

603601

603602

603603

603604

603605

603606

603607

603608

603612

603613

603614

603615

603616

603618

603619

603622

603626

603627

603628

603630

603631

603636

603645

BZV40C3V3

BZV40C3V6

BZV40C3V9

BZV40C4V3

BZV40C4V7

BZV40C5V1

BZV40C5V6

BZV40C6V2

BZV40C6V8

BZV40C9V1

BZV40C10

BZV40C11

BZV40C2

BZV40C13

BZV40C14

BZV40C15

BZV40C18

BZV40C24

BZV40C25

BZV40C27

BZV40C30

BZV40C33

BZV40C51

BZV40C100

3,3

3,6

3,9

4,3

4,7

5,1

5,6

6,2

6,8

9,1

10

11

12

13

14

15

18

24

25

27

30

33

51

100

380

350

320

290

260

240

220

200

175

150

125

125

100

100

100

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

8,0

10

27

90

300

150

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

9,9

10,6

11,5

13,7

18,2

19

20,9

22,8

25,1

39,8

76

780

770

750

710

680

640

590

540

480

360

330

300

275

225

240

220

185

138

133

121

109

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

Dioden

Diodes

Schutzdioden

SGS.THOMSON

Typ 1,5 KE...

Überspannugsschutz für Halbleiter

Maximale Belastung 1,5 kW / 1 ms

Tecnische Daten

Gehäuse CB-429

Toleranz

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-429

Tolerance

A + 5 %

P + 10 %

Art. No

Typ

Arbeitsspannung

Tension de veille

V

Durchspannung

Tension d’ avalanche

V ( 1 mA )

Stossstrom

Courant de choc

A ( 1 ms max )

unidirektional/ unidirectionnel

60 04 14

60 04 16

60 04 20

60 04 26

60 04 28

60 04 32

60 04 36

60 04 38

60 04 44

60 04 46

60 04 48

60 04 50

60 04 12

60 04 18

60 04 22

60 04 24

60 04 30

60 04 34

60 04 40

60 04 42

15A

18A

20A

24A

27A

33A

36A

39A

51A

56A

62A

68A

150P

200P

220A

250A

300P

350A

400P

440P

12,8

15,3

17,1

20,5

25,7

28,2

30,8

33,3

43,6

47,8

53

58,1

128

171

188

213

256

299

342

376

15

18

20

24

27

33

36

39

51

56

62

68

150

200

220

250

300

350

400

440

71

59,5

54

45

40

33

30

28

21,4

19,5

17,7

16,3

7,2

5,5

4,6

5

5

4

4

3,5

bidirectional/bidirektionnel

60 04 74

60 04 60

60 04 64

60 04 66

60 04 70

60 04 72

60 04 52

60 04 54

60 04 56

60 04 58

60 04 62

8V2CA

22CA

33CA

39CA

56CA

75CP

100CP

150CA

200CP

220CA

320CP

7,02

18,8

28,2

33,3

47,8

64,1

85,5

128

171

188

273

8,2

22

33

39

56

75

100

150

200

220

320

124

49

33

28

19,5

14,6

11

7,2

5,5

4,6

4,5

KARAKTERISTIK BEBERAPA DIODA ZENER

Type

UZ

rata2 (V)

Jangkah

harga (V)

ID (ma)

rD (Ohm)

BZ 1

BZ 5

BZ 7

BZ 8

BZ12

BZY60

BZY63

BZY66

BZZ10

BZZ13

OA126/9

OA126/10

OA126/11

OA126/12

OA126/18

OAZ200

OAZ202

OAZ205

OAZ211

OAZ212

SZ6

SZ9

SZ12

SZ15

BZY5

BZY6

BZY12

BZY18

BZY20

ZL 100

ZL 120

ZL 180

ZL910/12

4,5

5,5

7,5

8,5

12

6,8

9,1

6,2

6,0

8,0

9

10

11

12

18

4,7

5,6

7,5

7,5

9,1

6

9

12

15

5,5

6,5

12

12

18

100

120

180

12

4 ...... 5

5 ...... 6

7 ...... 8

8 ...... 9

11 ... 13

6,4 ... 7,2

8,6 ... 9,6

5,3 ... 7,2

5,3 ... 6,6

7,1 ... 8,7

8,4 ... 9,6

9,4 ... 10,6

10,4 ... 11,6

11,4 ... 12,6

15,9 ... 20,1

4,4 ... 5,0

5,3 ... 6,0

7,1 ... 7,9

6,4 ... 8,7

7,7 ... 10,6

5,4 ... 6,6

8,4 ... 9,6

11,4 ... 12,6

14,4 ... 15,6

5 ........ 6

6 ........ 7

11 ..... 13

10,8 ... 13,3

16,2 ... 20

88 ... 110

107 ... 134

160 ... 200

10,8 ... 13,2

5

5

5

5

5

1

1

1

1

1

3

3

3

3

3

1

1

1

1

1

20

5

5

5

100

100

50

50

50

5

5

5

100

65

45

3

3

14

5

8

200

280

6

6,5

10

15

21

50

350

320

8,0

8,0

8,0

2

5

12

23

12

60

80

150

4

Catatan

Uz=Tegangan Zener

ID(ma)= Arus Dioda Zener

ID(ohm)= Tahanan Dalam Zener

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 ?

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.

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”

Layer Epitaksial

P

n

1

2

S

i

0

P

P

+

n

n

+

S

i

0

3

4

E

B

C

E

B

C

E

B

C

E

B

C

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 .

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

0,5

1

0,4

0,8

IB (mA)

UBE(V)

IB

UBE

50

100

10

20

IC (mA)

UCE(V)

ICEO

+ X

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)

2.2.3. Sifat Frekuensi

( Bersifat dinamis ( berubah-ubah )

Sifat pada frekuensi tinggi

Penguatan arus berkurang

Amplitudo keluaran berkurang

Tahanan keluaran ( tahanan output ) atau impedansiberkurang

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 :

mempunyai penurunan sebesar 3 dB ( turun 3

deci - Bell )

Gambaran secara grafik :

Jalannya amplitudo :

Sinyal masukan

Sinyal keluaran

Ui

Uo

F(Hz)

FT

Frekuensi batas

t

t

SE

SA

SA

Mengambil /

menentukan

penguatan

10

10

10

2

4

6

Gambar 36.

SE = Konstan

Frekuensi batas bisa di pertinggi oleh bangunan konstruksi

yaitu ( Lapisan basis yang tipis , lapisan kolektor yang kecil

( Transistor frekuensi tinggi

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 ! )

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:

=

V

U

P

V

D

D

Konstan ( tahanan termis Rthju

Juga:

V

U

j

V

U

j

V

U

thju

P

V

max

V

0

P

V

max

V

P

V

R

-

=

-

=

=

-

D

D

Dengan demikian :

thju

thju

U

j

V

R

V

R

V

-

max

V

=

P

=

D

hubungan ohm tentang aliran panas

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 :

mW

400

(mW)

0,44

25

-

200

=

R

V

Δ

=

P

thju

V

»

Data lain yang menentukan besar tahanan termis Rthju ( daya hantar termis

thju

R

1`

ú

û

ù

ê

ë

é

c

mW

R

1

0

thju

( Pengurangan rugi daya tiap 0c

Dengan begitu :

V

Δ

.

R

I

=

P

thju

V

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

3,43.140

=

C

C

.

mW

60)

-

(200

3,43

=

V

Δ

R

1

=

P

0

0

thju

V

ú

û

ù

ê

ë

é

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 ) .

Rthjg

Rthgk

Vj maks

Rthku

Gambar 38. transistor daya pada pendingin

Tahanan termis bersama :

thku

thgk

thjg

th

R

=

R

+

R

=

R

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 .

v

G

Pv

(Watt)

0

120

100

80

60

40

20

25

50

100

150

200

P ( V ) untuk transistor 2N 3055

P max

v

V

G

( C )

o

Gambar 39. Lukisan grafis : PV fungsi VG

Gambar rangkaian pengganti “ Listrik “ untuk aliran panas .

Rthjg

Rthgk

Rthku

D

jg

V

aliran panas P

V

sumber panas

V

gk

D

V

ku

D

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

th

U

j

th

V

R

V

-

V

=

R

V

Δ

=

P

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

Penyelesaian :

Watt

12

=

6,8

0,2

7,5

25

-

200

=

R

R

R

VU

-

max

V

=

R

V

Δ

=

P

thku

thgk

thjg

j

th

V

+

+

+

+

Pilihlah alat pendingin untuk transisto 2 N 3055 yang rugi dayanya PV = 30 W . Temperatur sekitar VU = 450C ( RthGK diabaikan ) .

Jawab :

Dari data :

C

W/

0,657

=

R

1

;

C

200

V

0

thjg

0

jmax

=

Jadi (

thku

thjg

U

max

j

th

V

R

-

R

V

-

V

=

R

V

Δ

=

P

ú

û

ù

ê

ë

é

W

C

1.52

-

30

45

-

200

=

R

-

P

V

-

V

=

R

0

thjg

V

U

max

j

thKU

[

]

pendingin

alat

tahanan

W

C

3,64

=

Rt

0

hku

®

ú

û

ù

ê

ë

é

( Dapat memilih dari tabel profil yang di berikan )

Temperatur bodi/kotak :

U

thku

V

G

thku

U

G

V

+

R

.

P

=

V

;

R

V

-

V

=

Pv

EMBED Equation.2

[

]

C

154

=

C

45

+

3,64

.

30

=

V

0

0

G

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

I

C

max

Besarnya arus kolektor maksimum yang diijinkan ( dapat dilihat pada buku data transistor )

Jika malampaui harga-harga maksimal transistor akan rusak .

2.3.5. Harga batas kerja dalam daerah grafik karakteristik

PV max = 30 W

( VG = 450C )

[ A ]

I

C

arus kolektor maksimum

hiperbola rugi daya, Pv maks

daerah kerja

1

2

3

4

5

5

10

20

30

40

50

U

CE

[ V ]

tegangan kolektor

/emitor maksimum

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 .

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 )

P

RB

A

V

IB

UBE

UCE

RC

+ UCC

0V

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 ) .

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

CE = 2V

U

U

I

m

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 )

P1

RB

A

IB

+ UCC

0V

A

V

IC

RC

P2

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 .

1

2

3

4

5

6

0

C ( mA )

I

3

6

15

18

9

I

B = 6

0

m

A

50

m

A

40

m

A

20 A

10 A

0 A

U

CE ( V )

30

m

A

m

m

m

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

di sebut faktor penguatan arus rangkaian common Emitor ,

di simbolkan dengan h FE .

Jadi :

Gambar 46

1

2

3

4

5

6

7

0

10

20

30

40

50

60

70

C ( mA )

I

I

m

B ( A )

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

UQ

E

0

Rv

U

R

I

BV

R

ic

ij

E

ij

A

U

CE

U

A

t

t

gb.48

Terjadilah untuk tegangan sinyal ( UR = - ( UCE

Pertengahan Rv terdapat arus tetap ( titik kerja

karakteristik dasar

untuk pengendalian

luar

Titik kerja

Garis kerja

[ V ]

[

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.

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 .

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

tahanan dengan Stabilisator

tahanan tetap

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

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

simbol yang lain :

arus ( mengenai titik kerja )

hfb , h2Ib , fb

Perbandingan pembawa arus

simbol yang lain :

searah ( besarnya relatif konstan )

hFB , HFB , FB

Dengan hubungan basis , besarnya tegangan diperluas , tetapi tanpa penguatan arus

2.5.3. Hubungan Emiter

Hubungan pemakaian bersama : Emiter

( Pemakaian yang utama dalam beberapa rangkaian yang berbeda , Pemakaian secara universal.

+

_

+

_

R

IB

UBE

IE

UCE

Gambar 52. Hubungan emitor

Besaran input : IB , UBE