PRINSIP KERJA IC

Alhamdulillah setelah sekian lama absen dari dunia posting-postingan, kali ini di beri kesempatan lagi untuk menuangkan sedikit ilmu, selagi masih bisa bisa diwariskan. Sawah kali.setelah posting terdahulu kita sudah bahas mengenai Dioda dan Transistor kali ini kita akan membahas mengenail IC.

IC kepanjangan ( artinya singkatan, bukan terlalu panjaaaang…. 🙂 )  dari integrated Circuit atau rangkain terpadu.

gbr.1 Bentuk Fisik IC

sebuah IC tersusun dari ratusan atau bahkan ribuan dioda, transistor dan komponen elektronik lain terangkai dan terpadu membentuk sebuah fungsi tertentu. misalnya ic khusus pembanding tegangan, ic penghitung bilangan biner, ic, penambah ( adder ), ic multiplexer-demultiflexer, ic ADC ( Analog to Digital Converter ), DAC dan lain lain.

Berikut adalah IC lm 339  yaitu IC yang mempunya fungsi khusus sebagai komparator ( pembanding tegangan ), beserta rangkaian dalamnya. Fungsinya membandingkan tegangan input,  di input “+” dan input “-” hasilnya akan ditampilkan di “output”.

gambar2. IC comparator LM 339

berikut lebih dalam lagi atau dalemannya ic tersebut:

 gambar3. pin out lm 339

dalam ic lm 339 terdapat 4 buah comparator tegangan ( apa itu komparator nanti akan kita bahas berikutnya ). setiap komparator selalu ada 3 buah pin atau kaki. yaitu kaki “input +”, input “-” dan “output”.

jika dikupas lebih dalam lagi setiap set komparator terbentuk dari kumpulan transistor, dioda dan komponen lain yang terangkai sehingga terbentuk fungsi tertentu, yatu sebagai komparator tegangan.

berikut daleman masing masing set komparator

gambar4. daleman satu set komparator

berdasarkan signal yang ditangani , ic dibedakan menjadi 3 macam yaitu:

1. IC Analog

2. IC Digital

3. IC mix, atau campuran

Rincian ic akan kita bahas di postingan berikutnya

Demikian sekilas tentang IC semoga membantu.

Prinsip kerja Transistor

Prinsip kerja Transistor
Setelah posting terdahulu kita ulas cara kerja Dioda, maka mari kali ni kita bahas secara singkat Transistor dan seluk beluknya.

Gb1. Bentuk Transistor

Transistor NPN dan PNP
Transistor juga terbuat dari bahan semikonduktor sebagaimana dioda. Hanya saja susunannya yang berbeda. Susunan semikonduktor inilah yang menentukan jenis transistor. Jika disusun dari semikonduktor jenis P,N dan P maka transistor yang terbentuk dinamakan transistor jenis PNP. Demikian juga jika disusun dari semikonduktor jenis N,P dan N maka transistor yang dihasilkan dinamakan transistor jenis NPN.

Gb2. Jenis transistor dan simbolnya

Perhatikan sebuah transistor hampir selalu mempunya 3 kaki. Yaitu kaki Basis ( B) , Collector (C) dan Emitor (E). ( kecuali: fototransistor, kaki basisnya tersembunyi berupa lempengan yg peka cahaya)

Bagaimana transistor bekerja
Begini… begini…ggh ggrh ggh …( suara batuk dehem)
Arus akan mengalir dari colector menuju Emitor apabila kaki basis diberikan arus atau tegangan. Sedikit saja arus atau tegangan kita berikan ke kaki basis, maka arus yang besar akan mengalir dari Colector ke Emitor. Perbandingan arus colektor yang mengalir ke Emitor dan arus basis yang diberikan dinamakan penguatan atau Gain.
Variasi arus basis yang diberikan juga akan mengakibatkan variasi besarnya arus yang mengalir di colector ke Emitor. Prinsip inilah yang digunakan untuk membentuk sebuah Amplifier yang handal.
Arus kecil dari suara penyanyi yang masuk ke microfon berubah menjadi suara yang besar menggelegar di sepeaker panggung, inilah contoh penggunaanya.

Analogi Transistor dengan tandon air, pipa paralon, kran dan kolam ikan

Gb3. Pak de lagi buka kran ( model kran tahun 2024)

Ibaratkan kita akan mengisi kolam ikan dengan air dari tandon air. Air akan kita alirkan dari tandon menuju kolam melalui pipa dan kran air.Tandon air adalah collector, kran air adalah kaki basis, dan kolam adalah kaki emitor. Sedang pipa paralon sebagai apanya?…..tepat , sebagai kawat2 penghantar di 3 kaki transistor.
Air akan mengalir dari tandon ke kolam ketika kita membuka kran. Membuka kran dianalogikan dengan memberi tegangan/arus ke basis. Semakin besar kita membuka kran akan semakin deras air mengalir dari tandon menuju kolam. Jika kran dibuka penuh maka air mengalir dengan kekuatan penuh, sedang kran kita tutup penuh air akan berhenti total /tersumbat. Variasi besarnya membuka kran akan menghasilkan aliran yg bervariasi seirama dengan irama bukaan kran.
Demikian juga varasi tegangan/arus di kaki basis akan menghasilkan variasi arus yang mengalir dari calector ke emitor.
(*sementara kita samakan arus dan tegangan, nanti akan kita bahas di posting tersendiri)
Bagaimana sudah jelas?? Atau sudah BBELLAASSS……?

Transistor sebagai switch dan Transistor sebagai penguat
Ada 2 tugas besar yang harus diemban oleh transistor ( wah kaya tentara aja)

yaitu:

Transistor sebagai SWITCH. Bagaimana bekerjanya?
Begini… begini…ggh ggrh ggh …( suara batuk dehem)lagi..

Ketika kaki basis diberi tegangan tertentu maka terjadi koneksi dari dari Colector ke emitor ( dengan kata lain Collector dan Emitor short circuit). Ketika tegangan basis kita putus atau diambil, atau tidak diberi tegangan maka kaki Collector dan Emitor akan terputus.( open circuit ) atau dengan bahasa kita , enggak nyambung…..hehehe. Nah Kaki collector emitor yang Putus-nyambung-putus-nyambung inilah yang kita manfaatkan transistor sebagai SWITCH atau sakalar.

Gb4. Transistor sebagai switch

Transistor yang bekerja sebagai Switch banyak kita temui dalam komputer dan desain – desain rangkaian digital.

Transistor sebagai penguat. Bagaimana bekerjanya?
Begini… begini…ggh ggrh ggh …( suara batuk dehem)juga..

Sedikit kita beri arus di basis, maka akan mengalir sejumlah besar arus dari Collector ke Emitor. Variasi arus kecil yg diumpankan ke basis menghasilkan variasi arus besar dari collector ke Emitor. Sehingga bentuk signal audio kecil ( semisal keluaran microfone) yang kta umpan kan ke basis menyebabkan signal yang identik keluar atau mengalir dari C ke E, tetapi dengan arus/kekuatan yang besar.

Gb5. Transistor sebagai penguat

Transistor sebagai penguat banyak digunakan di rangkaian- rangkaian Audio, sound system.

Alhamdulillah, sudah kita bahas tentang fungsi dan cara kerja transistor. Walaupun serba sedikit dan kurang detail semoga bisa memberi gambaran. Amien
https://nolsatunolsatu.wordpress.com

Prinsip kerja dioda

Bissmillah, kita mulai pembahasan sederhana mengenai komponen-komponen dasar penyusun Rangkaian Elektronika. semoga bisa memberi gambaran.

Prinsip Dioda – Dioda, Zenner dan LED

Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik.

Dioda

Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

Gambar 1 : Simbol dan struktur dioda

Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Gambar 2 : dioda dengan bias maju

Sebalikya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.

Gambar 3 : dioda dengan bias negatif

Tentu jawabanya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.

Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (deplesion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah diatas 0.7 volt. Kira-kira 0.2 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.

Gambar 4 : grafik arus dioda

Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.

Zener

Phenomena tegangan breakdown dioda ini mengilhami pembuatan komponen elektronika lainnya yang dinamakan zener. Sebenarnya tidak ada perbedaan sruktur dasar dari zener, melainkan mirip dengan dioda. Tetapi dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt, pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di datasheet ada zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 1.5 volt, 3.5 volt dan sebagainya.

Gambar 5 : Simbol Zener

Ini adalah karakteristik zener yang unik. Jika dioda bekerja pada bias maju maka zener biasanya berguna pada bias negatif (reverse bias).

LED

LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya.LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Gambar 6 : Simbol LED

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak ada adalah warna merah, kuning dan hijau.LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi daya-nya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong.

Aplikasi

Dioda banyak diaplikasikan pada rangkaian penyerah arus (rectifier) power suplai atau konverter AC ke DC. Dipasar banyak ditemukan dioda seperti 1N4001, 1N4007 dan lain-lain. Masing-masing tipe berbeda tergantung dari arus maksimum dan juga tegangan breakdwon-nya. Zener banyak digunakan untuk aplikasi regulator tegangan (voltage regulator). Zener yang ada dipasaran tentu saja banyak jenisnya tergantung dari tegangan breakdwon-nya. Di dalam datasheet biasanya spesifikasi ini disebut Vz (zener voltage) lengkap dengan toleransinya, dan juga kemampuan dissipasi daya.

Gambar 7 : LED array

LED sering dipakai sebagai indikator yang masing-masing warna bisa memiliki arti yang berbeda. Menyala, padam dan berkedip juga bisa berarti lain. LED dalam bentuk susunan (array) bisa menjadi display yang besar. Dikenal juga LED dalam bentuk 7 segment atau ada juga yang 14 segment. Biasanya digunakan untuk menampilkan angka numerik dan alphabet.

Semoga bermanfaat.