Apa Artinya Penguat?.....
Dua buah komponen elektronika,yang pertama,misalkan mikrofon dan pengeras suara ( loudspeaker ),kedua komponen ini kita saling hubungkan dengan seutas kabel,dimana titik positif mikrofon dihubungkan ke positif pengeras suara,dan negatif mikrofon dihubungkan ke negatif pengeras suara.Setelah selesai maka kita langsung bicara didepan mikrofon,tentunya membran pengeras suara tidak akan bergetar,dengan kata lain tidak akan mengeluarkan bunyi.
Karena bunyi adalah hasil dari sebuah getaran.
Dari lembar-data pengeras suara ( loudspeaker) tertulis jelas,misalkan:
Impedansi 8 ohm.
Daya maksimum 0,25 watt.
Dari lembar-data mikropon kondeser elektret juga tertulis jelas spesifikasinya:
Spesifikasi Mikropon Kondeser Panasonic WM-61A dan WM-61B (pin)
Impedansi ( Impedance ) Kurang dari 2.2 KiloOhm
Tegangan Operasi Maksimum ( Max. operation voltage) 10V
Tegangan operasi standar (Standard operation voltage) 2V
Konsumsi Arus (Current consumption) Max. 0.5 mA
Frekwensi ( Frequency) 20 Hz – 20 Kilo Hz
Bila daya minimum untuk menggerakan membran speaker sebesar tiga puluh persen dari daya maksimum speaker diatas maka :
Pmin= 30% * 0,25W =0,075W = 75mW
Dengan arus maksimum microphone sebesar 0,5ma = 0,0005Ampere dan tegangan kerja standar = 2 Volt. Maka daya itu:
P=V*I=2V*0,0005A= 0,001Watt = 1mW = 1000 uW
Daya yang dikeluarkan mikropon sebesar 1mW atau 1000uW dan daya minimum menggerakan membran speaker 75mW.
Ternyata hasil yang dikeluarkan mikrofon tidak cukup mempunyai tenaga listrik ( daya listrik ) untuk menggetarkan membran pengeras suara.
Daya listrik hasil mikrofon terlalu lemah untuk diumpankan dan menggetarkan membran pengeras suara.
Terlebih dahulu daya listrik dari mikrofon harus dikuatkan sebelum diumpankan kepada pengeras suara. Alat yang berguna untuk penguatan itu disebut “Penguat (amplifier)”.
Sumber-daya untuk penguat transistor berupa daya arus rata yang berasal,misalkan dari baterai yang diubah menjadi daya bolak-balik,bentuk dari hasil penguatan ( pola ) tergantung dari bentuk yang dikirimkan oleh mikropon yang kita sebut sebagai Isyarat Masukan ( input signal ).
Isyarat masukan untuk penguat yaitu berupa getaran listrik atau isyarat listik.
Isyarat listrik ini berasal dari alat-pungut ( pickup),alat-indera (sensing) dan lainnya.
Dan setelah diolah penguat memberikan hasil cetakan yang sama serupa seperti sebelum diolah tetapi dalam ukuran yang lebih besar (= amplitudonya) yang disebut Isyarat keluaran ( output signal ) atau Isyarat kemudi ( control signal ).
Apabila isyarat keluaran tidak serupa seperti isyarat masukan walaupun hanya kecil saja ,maka isyarat itu mengalami apa yang kita sebut Cacat ,dan hal ini tidak boleh terjadi.
Bentuk isyarat dapat ditampilkan dengan alat penampil isyarat yaitu Osiloskop ( osciloscope).
Didalam penguat itu sendiri sumber daya arus rata diubah menjadi daya bolak balik.
Tidak semua daya arus rata diubah menjadi daya bolak-balik,ada bagian yang hilang berupa bahang (panas).
Perbandingan antara daya arus-rata yang dicatukan dengan daya bolak-balik yang dikeluarkan penguat disebut daya guna atau efisiensi penguat itu.
Eifisiensi dalam satuan persentase.
Daya Guna=( Daya bolak-balik yang dikeluarkan )/( Daya arus-rata yang dicatukan ) * 100%
Contoh :
Daya rata yang dicatukan ke penguat sebesar 2 watt.
Daya bolak-balik yang dikeluarkan penguat sebesar 1 watt.
Daya guna penguat ( efisiensi ) itu sebesar :...
"Daya guna"=(1 watt)/(2 watt) "*100% = 50%"
Penguat dikatakan peka apabila isyarat masukan hanya lemah ( kecil ) saja dapat membangkitkan isyarat keluaran yang kuat.
Kegunaan penguat bukan hanya untuk penguatan bunyi saja, antara lain sebagai penginderaan, pencacah ,pencampur dan lainnnya.
Pengoperasian Transistor Sebagai Penguat
Bagaimana penguatan itu terjadi?...
Pengoperasian transistor sebagai saklar,maka transistor akan bertukar-tukar kondisi dari menyumbat ke jenuh atau sebaliknya.Bila transistor akan dioperasikan sebagai penguat maka transistor tidak boleh bertukar2 kondisi dari menyumbat ke jenuh atau sebaliknya, tetapi transistor harus berada dalam panjaran diantara kedua kondisi tersebut. Ini berarti arus yang mengalir dikolektor (Ic) harus distel pada harga rata-rata antara nol dan jenuh. Dan Ini artinya tegangan kolektor-emitor (VCE) tidak boleh jatuh menjadi Nol dan juga tidak boleh naik seharga tegangan baterai.Itu syarat agar transistor dapat dioperasikan sebagai penguat.
Karena arus pada kolektor tidak berubah maka perlawanan pada kolektor tidak dapat menentukan arus kolektor ini,dengan Rc kita tukar-tukar atau bahkan nol, kuat arus pada kolektor tidak boleh berubah.
Besar perlawanan pada transistor sebagai penguat ialah
Rtransistor=VCE/IC
Contoh Penerapan Transistor Sebagai Penguat
Sebuah transistor BC547, sebuah mikropon kondeser,buatlah rangkaian penguat dengan panjaran pembagi-tegangan,dimana jika ada isyarat masukan maka terjadi penguatan pada arus kolektor dari pada saat panjaran titik diamnya ( Q-Point ) dengan IQ-point = 5mA,sumber-daya ( VCC ) kita gunakan baterai 9 volt DC,tentunya yang ingin kita ketahui berapa nilai2 jejaring resistor pada bias pembagi tegangan ini?.............
10 January 2013
Pengoperasian Dasar Transistor Penguat ( Bagian Ketiga)
19 June 2012
Pengoperasian Dasar Transistor Bipolar Sebagai Saklar ( Bagian Kedua )
Disini ,Bila transistor akan dioperasikan sebagai saklar maka transistor akan bertukar2 kondisi dari titik menyumbat ke titik jenuh ( saturasi ) atau sebaliknya.
1. Transistor Dalam Keadaan Menyumbat ( cut-off )
Bila transistor dalam keadaan menyumbat bagaikan saklar yang sedang membuka ( switch OFF ).Maka:
A. Kuat arus = 0.
B. Tegangan VCE = tegangan baterai ( Vcc ).
C. Tegangan di beban = 0 volt .
D. Perlawanan transistor = tak terhingga (∞).
E. Pada keadaan menyumbat transistor ada arus-bocor.
2. Transistor Dalam Keadaan Jenuh ( saturation )
Bila transistor dalam keadaan jenuh bagaikan saklar yang sedang menutup (switchON).Maka:
A. Kuat arus = Maksimum
Kuat arus ini ditentukan oleh:
1) Perlawanan RC ( sebab perlawanan antara kolektor-emitor adalah 0 )
2) Faktor Penguatan arus (hFE) transistor.
3) Tegangan baterai
B. Tegangan VCE = 0 volt
C. Tegangan dibeban = tegangan baterai
D. Perlawanan transistor = Nol.
E. Ada tegangan sisa sebesar VBE.
3. Contoh Penerapan Transistor Sebagai Saklar
Sebuah transistor BC547 dan sebuah lampu led 5mm berwarna merah pada terminal keluaran transistor,buatlah rangkaian saklar dengan panjaran basis,dimana jika transistor jenuh (saklar tertutup) maka lampu led harus menyala ( menghasilkan cahaya ),sumber-daya kita gunakan baterai 9 Volt DC ?.....
Diketahui:
Dari lembar-data Transistor BC547 :
a) hFE =110 – 800
b) Imaks = 100 ma
c) VCE (sat) = Maksimum 0,250 V atau 250mV ( tegangan sisa )
Dari lembar-data dioda led :
• Arus maju = 10 ma
• Tegangan maju = 2,250 volt
Ditanya : Berapa nilai hambatan resistor2 pada jejaring panjaran basis untuk mengendalikan arus dan menyalakan lampu led ?...
Jawab :
Dalam keadaan menyumbat besar VCE = VCC yaitu sebesar 9V.Arus yang dibutuhkan dioda LED sebesar 10mA pada terminal Kolektor.Kita buat grafik titik kerja-DC transistor dari lembar data transistor BC547.
Dari grafik terlihat jelas bahwa arus basis yang diperlukan sekitar 50 mikroAmpere (50uA) atau 0,00005A untuk menghasilkan arus pada kolektor sebesar 0,01A ( 10 mA ) pada suhu ruang ( 25 derajat celsius ) dititik jenuh transistor BC547.
Adapun besar penguatan DC nya sebesar:
Dimana:
IC = HFE * IB
HFE = IC / IB =10ma / 50ua =10 ma / 0,05 ma = 200
HFE = 200 masih status operasi aman dari jangkauan transistor BC547 sekitar 110 – 800.
Arus pada emitor sebesar :
IE = IC + IB = 10mA + 0,050mA = 10,050mA
Sedangkan besar nilai perlawanan2 yang diperlukan berdasarkan hukum Ohm:
R= V/ I
Karena pada sambungan kolektor ( dioda kolektor-emitor ) ada tegangan-sisa ( bocor ) pada transistor silikon yaitu sebesar maksimum 0,250 Volt pada kondisi test IC = 10mA, IB = 0,5mA yang tertulis pada lembar data transistor itu.Dan tegangan panjar maju dioda Led yang berseri dengan sambungan kolektor ini.
Maka tegangan pada beban sebesar :
Vload = VCC – Vled – VCEsat
Besar perlawanan pada beban ialah :
RC = VRC / IRC
RC = VCC – Vled – VCEsat / IC
RC = 9 V – 2,250V – 0,250V/ 10ma
RC = 6,50V / 0,01A = 650 Ohm
Jika menggunakan resistor dengan toleransi 5% maka jangkauan hambatan kolektor berkisar :
Dimana ( 5 / 100 ).650 = 32,5 ohm
Nilai terbesar = 650 + 32,5 ohm = 682,5 ohm
Nilai terkecil = 650 - 32,5 = 617,5 ohm
Maka jangkauan hambatan dengan toleransi 5% = 617,5 ohm – 682,5 ohm
Berdasarkan standar resistor E24 ,kita gunakan RC = 680 ohm
Karena pada sambungan emitor ( dioda basis-emitor ) ada tegangan hilang pada transistor silikon yaitu sebesar 0,7Volt,besar perlawanan basis sebesar:
RB = VRB / IRB
RB = VCC – VBE / IRB
= 9V – 0,7V / 50uA
= 8,3 V/ 50uA
= 8,3V / 0,00005A = 166000 Ohm atau 166 Kohm
Jika menggunakan resistor dengan toleransi 5% maka jangkauan hambatan basis berkisar :
Dimana ( 5 / 100 )*166000 = 8300 ohm
Nilai terbesar = 166000 + 8300ohm = 174300 ohm
Nilai terkecil = 166000 - 8300= 157700 ohm
Maka jangkauan hambatan dengan toleransi 5% = 157700 ohm – 174300 ohm
Berdasarkan standar resistor E24, kita gunakan RB = 150Kohm
Besar sumber Tegangan :
VCC = VCE + VRC + VLED
Maka Arus dari sumber tegangan 9V ialah
ICC = IRC + IRB = 10mA + 0,050 mA = 10,050mA
Supaya dioda basis- kolektor menghantar dengan pajaran maju maka:
VCE = VBE + VCB
Maka VCB = VCE – VBE = 0,250V – 0,7V = – 0,450V
Hasil VCB bernilai negatif menyebakan panjaran maju pada dioda basis-kolektor.
Tabel berikut hasil dari perbandingan penerapan transistor sebagai Saklar
Keterangan:
• VCEsat ( dari lembar-data transistor ) karena sebagai saklar.
• Ada tegangan hilang pada LED sebesar 0.3V,karena terbuat dari semikonduktor galium arsenida.
• Aktual artinya hasil pengukuran secara praktikum dengan MultiTester.
• Agar dapat bekerja seperti saklar,dan kita dapat melihat jelas,cara kerjanya,komponen perlawanan 150kohm dipilih jenis resistor peka cahaya ( LDR ),dimana pada saat sinar terang jatuh pada permukaan LDR,resistor ini bernilai perlawanan maksimun sehingga arus yang mengalir melalui LDR menjadi minimum dari Vcc,sedangkan saat gelap hasil arus kebalikan dari saat terang.Cobalah Tutup-buka ,tutup-buka permukaan LDR dengan jari anda.
• Karena kita belum pelajari cara mengkopel sumber isyarat dengan penguat, maka sementara ini kita menggunakan LDR untuk sepintas mengetahui bagaimana transistor sebagai saklar.
4. Disipasi Daya
Dalam percobaan sebelumnya bahwa transistor dalam beroperasi akan mengalirkan arus,dimana:
A. Dalam dioda basis-emitor
Maka arus basis mengalir membangkitkan tegangan 0,2 volt( germanium) atau 0,6 (silikon).
Besar daya pada dioda ini sebesar ( IB x VBE ) watt.
B. Dalam dioda kolektor-emitor
Maka arus kolektor mengalir membangkitkan tegangan VCE.Besar daya pada dioda ini sebesar ( IC x VCE ) watt.
Daya2 yang terjadi pada A dan B, daya itu berupa panas ( bahang ) yang terbuang sia2, dalam hal ini daya itu disebut Disipasi Daya.
Daya yang berupa panas akan merusak transistor bila terlalu berlebihan oleh sebab itu transistor diberi pembenam bahang ( umumnya alumunium).Arus yang mengalir terpengaruh oleh panas.
Contoh:
Diketahui:
Berdasarkan contoh pertama transistor dimana pada keadaan tabel teori VCC = 9volt,RC = 860Ohm,IB = 0,050ma, bila transistor dalam keadaan jenuh maka VCE = 0,250V (=250mV) dan VBE = 0,7V ( =700mV).
Ditanya: Arus kolektor dan Disipasi daya....?
Jawab :
a) Arus kolektor
VRC = VCC - VCE = 9V – 0,250V= 8,750V
IC =VRC / RC= 8,750 volt / 860ohm = 0,01286 A atau 13mA
b) Disipasi daya
• Disipasi daya pada basis ada sebesar:
IBxVBE = 0,050 mA x 700mV = 0,050 mA x 700mV = 35mW atau 0,035 Watt
• Disipasi daya pada kolektor ada sebesar:
IC x VCE = 13mA x 250mV = 3250 mW atau 3,250 Watt
• Total disipasi daya transistor ialah:
Pt = PB + PC= 0,035Watt + 3,250Watt = 3,285 watt ( 3.285 mW).
Dari perhitungan diatas disipasi daya yang disebabkan dioda basis-emitor hanya kecil saja sedangkan disipasi daya yang disebabkan arus kolektor harus di perhitungkan,disipasi daya ini disebut disipasi kolektor,pabrik memberi batasan maksimum untuk disipasi daya kolektor ( maximum collector dissipation ),bila terlampaui akan merusakan transistor itu.
12 April 2012
Rangkaian Dasar Transistor Bipolar ( Bagian Pertama )
I. Pendahuluan
Pengoperasian dasar transistor bipolar ini terdiri dari tiga bagian:
1. Dasar Pengoperasian Transistor Bipolar.
Bagian ini mengulas dasar2 transistor,bagaimana komponen ini bekerja.
2. Transistor Bipolar Sebagai Saklar.
Bagian ini mengulas bagaimana komponen transistor beroperasi sebagai saklar.
3. Transistor Bipolar Sebagai Penguat.
Bagian ini mengulas bagaimana komponen transistor beroperasi sebagai penguat.
II. Dasar
1. Transistor Bipolar Semikonduktor
Penting diketahui,material jenis-P atau jenis-N itu sendiri ialah isolator.
Karena masing2 material ini tidak dapat mengalirkan arus listrik dan mempunyai perlawanan besar.
Pada bahan setengah-penghantar ( semikonduktor ) misalkan material jenis-P dipertemukan dengan material jenis-N maka akan diperoleh alat dengan dua elektroda yang disebut Dioda.
Apabila pada dioda dipertemukan satu material lagi baik jenis-P atau Jenis-N maka kita sebut Transistor.
Berarti Transistor mempunyai tiga elektroda.
Transistor disebut transistor PNP karena terdiri dari dua material jenis-P dengan satu material jenis-N.
Material Jenis-P pada posisi kanan tidak dapat ditukar material jenis-P posisi kiri.
Arah panah pada transistor PNP kedalam.
Transistor disebut transistor NPN karena terdiri dari dua material jenis-N dengan satu material jenis-P.
Material Jenis-N pada posisi kanan tidak dapat ditukar material jenis-N posisi kiri.
Arah panah pada transistor NPN keluar.
2. Elektroda Pada Transistor Bipolar
Karena transistor dibuat dengan cara mempertemukan material jenis-P dengan material jenis-N maka disebut transistor pertemuan ( junction transistor ).
Transistor terdiri dari dua buah pertemuan dimana pertemuan pertama disebut pertemuan PN dan lainnya disebut pertemuan NP.
Karena transistor bipolar terdiri tiga buah elektroda maka :
A. Pada transistor PNP dimana material Jenis-P pada posisi kanan dinamakan kolektor dan material jenis-P posisi kiri dinamakan emitor.
B. Pada transistor NPN dimana material Jenis-N pada posisi kanan dinamakan kolektor dan material jenis-N posisi kiri dinamakan emitor.
C. Lapisan material ditengah-tengah dinamakan Basis.
Penampang transistor dimana lapisan emitor berukuran sedang dan lapisan basis berukuran kecil sedangkan lapisan kolektor lebih besar dari emitor dan basis.
III. PENGOPERASIAN PADA TRANSISTOR BIPOLAR
Transistor adalah jantung dari penguat.
Ada dua fungsi dimana transistor dioperasikan berdasarkan penerapannya:
a) Sebagai Fungsi Penguat.
b) Sebagai Fungsi Saklar.
Dua buah jenis arus listrik yang akan tiba didalam tubuh kecil transistor,yaitu lapisan semikonduktor,yang satu sebagai panjaran statis, dimana arus ini sebagai starting-point, arus listrik yang dimaksud yakni arus listrik searah,Arus-DC. Titik-diam dinyatakan dari panjaran ini,Arus searah,dan grafik karateristik-statik juga dibuat olehnya.
Bagian arus lainnya yaitu arus bolak-balik,Arus-AC,berasal dari suatu generator,arus ini merupakan isyarat yang akan menggerakan transistor,agar dapat bekerja dinamis.
Panjaran arus isyarat ini mengalir dinamis berdasarkan fungsi Waktu.
1. Sirkit2 Dasar Transistor Bipolar
Ada tiga sirkit2 dasar transistor,mereka disebut menurut elektrodanya ( basis,emitor,kolektor ) ,yang digunakan bersama untuk sirkit masukan dan juga sirkit keluaran.
Ketiga sirkit dasar yang dimaksud, yaitu :
a) Tunggal Basis ( common base ).
Dimana elektroda basis sebagai titik acuan untuk elektroda lainnya (= kolektor atau emitor) sebagai jalan masuk dan jalan keluar.
b) Tunggal Emitor ( common emiter ).
Dimana elektroda emitor sebagai titik acuan untuk elektroda lainnya (= kolektor atau basis) sebagai jalan masuk dan jalan keluar.
c) Tunggal Kolektor ( common collector ).
Dimana elektroda kolektor sebagai titik acuan untuk elektroda lainnya (= basis atau emitor) sebagai jalan masuk dan jalan keluar.
2. Panjaran Arus Searah ( Bias-Dc )
Panjaran ini bersifat statis, lembar-data yang dikeluarkan pabrik pembuatnya, didapat dari analisa panjaran arus searah, itu terdiri dari ialah tarif maksimum absolut (absolute maximum rating ),kurva karateristik statik.
3. Aturan tanda tegangan dan arus yang diberikan kepada transistor
Ada sejumlah aturan tanda dari tegangan dan arus yang diberikan kepada transistor,ringkasan itu ialah:
A. Potesial elektroda adalah positif, kalau elektroda itu positif terhadap elektroda acuannya
Dimana huruf pertama sebagai elektroda yang dinyatakannya dan huruf kedua sebagai elektroda acuannya.
B. Arus adalah positif apabila mengalir masuk ke elektroda yang bersangkutan.
C. Arus adalah negatif kalau mengalir keluar dari padanya.
D. Ditulis Huruf besar ( kapital ) untuk arus dan tegangan searah ( DC ).
E. Ditulis Huruf kecil untuk arus dan tegangan bolak-balik ( AC)
4. Cara pemberian tegangan pada elektrodanya
Apabila transistor ingin di operasikan maka pada ketiga elektrodanya harus diberi potensial ,dimana pada setiap satu pertemuan (dua-elektroda) diberi tegangan-panjar (tegangan-muka).
Diberikan tegangan-panjar karena transistor seperti terdiri dari dua dioda.
Pemberian tegangan-panjar pada pertemuan2 transistor menghasilkan daerah operasi ( Regions of operation ).
Daerah operasi ( mode ) pada transistor pertemuan yang di definisikan berdasarkan pada pemberian tegangan-panjar pada pertemuannya.
Berdasarkan keterangan tabel diatas maka pada daerah operasi mana yang harus dilaksanakan? Beritahu saya:
Pada daerah operasi Jenuh dan Sumbat terlihat bahwa terjadi oposisi tegangan yang menyebabkan tidak terjadi aliran arus listrik pada sumber-arus ( yaitu baterai ) karena besar tegangannya sama,tetapi bila salah satu sumber-arus mempunyai tegangan lebih tinggi maka arus dan arahnya di tentukan oleh sumber-arus yang tegangan yang lebih tinggi.
Pada daerah operasi Aktif-Terbalik,tidak terjadi oposisi tegangan,maka aliran arus listrik akan mengalir pada sumber-arus dan melalui rangkaian diluar sumber-arus.Tetapi daerah operasi aktif-terbalik ini mempunyai kerugian tersendiri dimana pada transistor lapisan kolektor mempunyai penampang yang lebih besar dari basis maupun emitor.Dalam kondisi ini sebagian besar aliran arus hanya mengalir hanya pada pertemuan kolektor dan pertemuan emitor tidak signifikan karena kurang positif (NPN) atau negatif (PNP),dan hal itu sama saja hanya mengunakan satu buah dioda yaitu pertemuan kolektor.Jadi daerah operasi Aktif-terbalik tidak dapat dilaksanakan karena menggunakan satu buah dioda jauh lebih hemat.
Pada daerah operasi Aktif-Maju,tidak terjadi oposisi tegangan,maka aliran arus listrik akan mengalir pada sumber-arus dan melalui rangkaian diluar sumber-arus.Apabila menginginkan dua buah tegangan berbeda dapat membagi dengan suatu rangkaian pembagi tegangan.Ini lebih efisien dan hemat.Telah disebutkan diatas pada transistor lapisan kolektor mempunyai penampang yang lebih besar dari basis maupun emitor.Dalam kondisi ini sebagian besar aliran arus mengalir melintasi lapisan basis ke lapisan kolektor dan pertemuan kolektor begitu signifikan karena lebih positif (NPN) atau negatif (PNP),dan hal ini dua buah dioda yaitu pertemuan kolektor dan pertemuan emitor dapat bekerja dengan baik.Jadi daerah operasi Aktif-maju dapat dilaksanakan penggunaanya dan mempunyai keuntungan tersendiri dimana diperlukan satu buah sumber-arus saja.
Berdasarkan dari daerah operasi maka cara pemberian tegangan-panjar pada transistor pada mode Aktif-Maju, itulah jawabannya.
Inilah aturan pemberian tegangan-panjar pada transistor bipolar:
• Dioda Kolektor–Basis diberi tegangan-panjar terbalik.
Baterai 1 pada Kolektor–Basis disebut Tegangan Kolektor (VC)
• Dioda Basis–Emitor diberi tegangan-panjar maju.
Baterai 2 pada Basis–Emitor disebut Tegangan emitor (VE)
5. Jalannya arus pada elektrodanya
Lihat gambar “ Jalannya Arus Pada Elektroda Transistor Bipolar “ ,apabila suatu transistor dikoneksikan dengan sumber-arus dimana elektoda2 diberi potensial maka arus akan mengalir didalam transistor dan sirkitnya.
Arus terutama diterbitkan pada baterai Emitor (VE) karena pertemuan emitor di beri bias positif.
Sebagian besar arus masuk ke kolektor lalu kembali ke baterai VE melalui baterai VC dan sebagian kecil masuk ke basis lalu kembali ke baterai VE,dimana Arus yang masuk ke basis dapat mengatur besar kecilnya arus yang mengalir dari emitor ke kolektor
Jalannya arus2 pada pertemuan elektrodanya:
A. Arus Baterai Emitor
Baterai emitor memberi bias positif atau tegangan-panjar maju kepada pertemuan emitor yaitu lapisan basis-emitor.Dengan di beri bias positif maka ada arus yang mengalir pada pertemuan emitor seperti saklar tertutup.
Dari perjalanan arus diatas maka besarnya arus keluar dari emitor sama dengan arus yang terbagi ke arah basis dan ke arah kolektor.Dan arus masuk ke emitor ialah hasil penjumlahan antara arus yang berasal dari arah basis dengan arah kolektor.
Arus ini ditentukan oleh Baterai kolektor yang memberi bias positif pada pertemuan emitor.
Berarti:
Baterai emitor memberi bias negatif atau tegangan-panjar terbalik kepada pertemuan kolektor yaitu lapisan kolektor-basis.Dengan di beri bias negatif maka kita berharap tidak ada arus yang mengalir pada pertemuan kolektor seperti saklar terbuka.
Tetapi ternyata semikonduktor tidak mempunyai sifat seperti saklar sempurna,ada sebagian kecil arus yang melintasi lapisan kolektor-basis dan arus ini di sebut arus terbalik atau arus bocor-an.
Arus bocor terjadi bila suatu pertemuan “P” dan “N” semikonduktor di beri bias-negatif atau tegangan-panjar terbalik,itu terdiri dari:
1) Arus kolektor–basis bocor
Bila pada lapisan kolektor-basis diberi tegangan-panjar terbalik dan lapisan emitor tidak di beri tegangan-panjar atau dibiarkan terbuka,maka arus mengalir diantara elektroda kolektor–basis yang disebut arus-bocor kolektor-basis (ICBO, Collector-base cutoff current (open emitter)).Bila baterai VC menggunakan berbagai variasi tegangan misalkan 3 volt dan 9 volt maka besarnya arus-bocor kolektor-basis tidak banyak berubah,tetapi bila transistor di dekatkan solder (tidak ditempelkan pada transistor) ,besarnya kuat arus akan berubah, ini berarti suhu berpengaruh atas besar kecilnya arus–bocor kolektor–basis,suhu ini dapat terjadi saat transistor beroperasi,pada germanium suhu maksimal ialah 75 derajat dan silikon suhu maksimal ialah 150 derajat.Pada transistor Silikon arus-bocor kolektor-basis = 0 ( nol ).Besar kuat arus terbalik dan tegangan terbalik maksimal transistor dibatasi dengan nilai tertentu pada lembaran data transistor dari pabrik pembuatnya bila nilai maksimal itu di lewati maka transistor akan rusak.
2) Arus kolektor–emitor bocor
Bila pada lapisan kolektor-Emitor diberi tegangan-panjar terbalik dan lapisan basis tidak di beri tegangan-panjar atau dibiarkan terbuka,maka arus mengalir diantara elektroda kolektor–Emitor yang disebut arus-bocor kolektor-Emitor (ICEO, Collector-emitter cutoff current (open base)).
Sama seperti arus-bocor kolektor-basis,pengaruh suhu sangat berpengaruh,dan variasi tegangan tidak terlalu berpengaruh.
3) Arus emitor–basis bocor
Bila pada lapisan emitor-basis diberi tegangan-panjar terbalik dan lapisan kolektor tidak di beri tegangan-panjar atau dibiarkan terbuka,maka arus mengalir diantara elektroda emitor–basis yang disebut arus-bocor emitor-basis ( IEBO, Emitter-base cutoff current (open collector)).
Sama seperti arus-bocor kolektor-basis dan arus-bocor kolektor-Emitor,pengaruh suhu sangat berpengaruh,dan variasi tegangan tidak terlalu berpengaruh.
6. TEGANGAN DAN ARUS PADA MODE MAJU–AKTIF
Tegangan pada lembaran data komponen ini ialah tarif maksimum transistor ( transistor maximum rating ) pada suhu ruang = 25 derajat celcius semua yang ada di area ini berdasarkan tegangan dadal ( breakdown voltage).
1) Tegangan Pada Mode Maju–Aktif
Lihat gambar “Tegangan Pada Mode Maju–Aktif” diatas maka arus yang mengalir pada transistor terdiri dari arus yang diberi tegangan-panjar maju pada pertemuan emitor dan tegangan–panjar terbalik pada pertemuan kolektor maka:
• Pada baterai kolektor ( VC ) yaitu tegangan pada elektroda antara kolektor dan basis disebut VCB atau –VBC (NPN) dan VBC atau –VCB (PNP). Tegangan ini tegangan reverse-bias pada pertemuan kolektor berkisar antara beberapa volt hingga ratusan vol atau lebih.Batas atas telah ditetapkan pada tarif maksimum.
• Pada baterai emitor ( VE ) yaitu tegangan pada elektroda antara emitor dan basis disebut VBE atau –VEB (NPN) dan VEB atau –VBE (PNP). Tegangan ini tegangan forward bias pada pertemuan emitor berkisar antara 0,2-0,3 volt ( germanium) atau 0,6-0,7 volt ( silikon).
• Apabila dikenakan bias negatif pada baterai emitor ( VE ) yaitu tegangan pada elektroda antara emitor dan basis disebut VEB atau –VBE (NPN) dan VBE atau –VEB (PNP) tegangan ini berkisar 5-6 volt.
2) Arus Pada Mode Maju–Aktif
Pada transistor arus yang mengalir dari baterai emitor pada mode Maju-Aktif ialah didalam elektroda:
Sebagian besar dari arus itu menerobos masuk ke kolektor dan kembali ke baterai emitor VE lewat baterai kolektor VC.
Sebagian kecil dari arus itu mengalir masuk ke basis dan kembali ke baterai VE.
Pada sirkit kolektor ada dua arus yang searah yaitu arus kolektor dan arus–bocor kolektor-basis( ICBO ).
Karena arus ICBO lebih kecil dari arus kolektor maka ICBO dapat diabaikan.
Pada sirkit basis ada dua arus yang berlawanan-arah yaitu arus basis dan arus–bocor kolektor basis( ICBO ).Yang mana arah arus itu?
- Bila arus basis lebih besar dari arus ICBO maka arah arus itu arah arus basis.
- Bila arus basis lebih kecil dari arus ICBO maka arah arus itu arah arus ICBO.
7. Titik Kerja Transistor Bipolar ( DC-Point )
Supaya transistor dapat beroperasi maka,suatu transistor harus diberi,dengan apa yang disebut Tegangan panjar yang berada pada daerah operasi aktif maju.
Tegangan dan arus ini merupakan tegangan dan arus-searah ( DC ).
Tegangan dan arus yang diberasal dari kedua baterai itu akan menentukan,yang disebut Titik-Diam (Quiescent – point ) atau stationer.
Titik Diam ini berada pada garis beban DC ( DC load Line).
Tegangan panjar ini membuat status-beroperasi ( steady states ) dari transistor.
Apabila ada pemicu dari elektroda masukan,yang berupa isyarat-masukan,maka transistor yang berada dalam status-beroperasi akan melakukan pekerjaan seperti penguatan atau pensaklaran.
Pada panjaran DC dimana:
a. Untuk Tipe PNP
a) Tunggal Basis
Elektroda emitor-basis untuk masukan dan elektroda basis-kolektor untuk keluaran.
b) Tunggal Kolektor
Elektroda basis-kolektor untuk masukan dan elektroda emitor-kolektor untuk keluaran.
c) Tunggal Emitor
Elektroda emitor-basis untuk masukan dan elektroda emitor-kolektor untuk keluaran.
b. Untuk Tipe NPN
a) Tunggal Basis
Elektroda basis-emitor untuk masukan dan elektroda kolektor-emitor untuk keluaran.
b) Tunggal Kolektor
Elektroda kolektor-basis untuk masukan dan elektroda kolektor-emitor untuk keluaran.
c) Tunggal Emitor
Elektroda basis-emitor untuk masukan dan elektroda kolektor-emitor untuk keluaran.
Untuk menentukan berapa besar tegangan dan arus dari baterai yang melalui transistor maka harus dibatasi jumlah tegangan dan arus dengan suatu komponen yang berfungsi sebagai pembatas.
Suatu komponen yang mempunyai nilai hambatan atau perlawanan,Resistor salah satu komponen yang tepat untuk melakukan tugas ini.
???gambar???
Gambar diatas adalah sirkit dasar dari suatu panjaran,pada setiap elektroda diseri oleh sebuah resistor untuk mengatur besar arus yang melalui elektroda transistor itu.
Resistor yang membentuk panjaran disebut jejaring transistor ( transistor network ).
Panjaran2 ini menggunakan Tunggal Emitor.
Ada lima panjaran transistor yang umum digunakan:
a) Panjaran basis Tetap ( Fixed base bias ).
Pada sisi elektroda kolektor sebagai jalan keluar.Resistor dikolektor ini sebagai beban ( pengeluaran ).
Pada sisi elektroda basis,untuk panjaran ini sebuah resistor juga dihubungkan,untuk mengatur jalannya arus yang melalui elektroda kolektor.Karena besar kecil arus kolektor berhubungan erat dengan besar–kecilnya arus yang mengalir di elektroda basis,sangat menyenangkan apabila besar-kecil pengeluaran dapat diatur secara seksama.Pada panjaran ini Basis disadap dari VCC.
Catatan : Beban tidak selalu resistor,yang terpenting mempunyai nilai perlawanan,antara lain dapat berupa komponen lainnya ( transformator,relay,lampu,speaker dan lainnya ) atau perangkat lainnya ( seperti rangkaian berikutnya ).
b) Panjaran pembagi tegangan basis ( voltage divider Bias ).
Seperti panjaran basis , maka pada jenis panjaran ini, Basis disadap dari hasil kombinasi antara panjaran basis dan panjaran emiter.Jalan tengah dipilih untuk penyeimbang tegangan antara panjaran basis dan panjaran emiter,karena pada sambungan basis-emitor diperlukan tegangan kecil saja maka besar perlawanan yang dipasang pada posisi panjaran emiter (R2) jauh lebih kecil dari perlawanan pada posisi panjaran basis ( R1 ).
c) Panjaran emitor ( emitter bias ).
Pada sisi elektroda basis,untuk panjaran ini sebuah resistor juga di hubungkan,untuk mengatur jalannya arus yang melalui elektroda kolektor.Pada panjaran ini Basis disadap dari grounding.
d) Panjaran dari sebuah sumber ( source bias ).
Pada panjaran ini Basis diseri dan disadap dari sumber masukan.
e) Panjaran dengan umpan balik kolektor ( Feedback collector bias ).
Pada jenis panjaran ini Basis disadap dari hasil elektroda kolektor sebagai jalan keluar, jumlah arus yang keluar dari kolektor dikembalikan ke basis dengan batasan yang diturunkan dengan perlawanan antara basis dan kolektor.
8. TRANSISTOR MENGHANTAR ( CONDUCTING )
Pada pertemuan PN,perbandingan pembawa mayoritas ( berkisar 95% ...99,95% ) dan pembawa minoritas ( berkisar 0,05%...5% ) dari baterai emitor.
Oleh sebab itu arus merupakan perjalanan pembawa mayoritas.Arus kolektor berkisar 95% ...99,95% dari arus emitor dan arus basis berkisar 0,05%...5% dari arus emitor.
Adanya arus yang menembus lapisan kolektor-basis yang diberi bias negatif maka transistor menghantarkan pembawa muatan.
Transistor–Menghantar ( conducting ) terjadi bila adanya arus-kolektor sebagai syaratnya dan terjadi bila elektroda diberi bias pada mode maju-aktif.
Arus kolektor-emitor atau disingkat arus kolektor,ini timbul karena adanya tegangan kolektor-emitor atau kolektor emitor seperti dihubungkan dengan suatu baterai dan ini cara lain pemberian tegangan pada transistor.
9. CARA LAIN PEMBERIAN TEGANGAN TRANSISTOR
Cara lain pemberian tegangan-panjar kepada transistor seperti gambar diatas,Apakah memenuhi syarat pada mode maju-aktif,dimana:
Dioda Basis–Emitor diberi tegangan-panjar maju.
- Jadi Pada NPN maka Basis positif terhadap emitor
- Jadi Pada PNP maka Basis negatif terhadap emitor
- Hal ini dapat dipenuhi dengan baterai Basis ( VB )
- Jadi Pada NPN maka Kolektor positif terhadap emitor
- Pada PNP maka Kolektor negatif terhadap emitor
- Hal ini dapat dipenuhi dengan baterai Kolektor ( VCC)
10. CARA KERJA TRANSISTOR PADA MODE AKTIF-MAJU
1. Bila VBE = 0 maka arus IB tidak ada karena itu arus kolektor IC tidak ada maka” transistor Menyumbat”.
2. Bila tegangan VBE ada maka arus IB ada karena itu arus kolektor IC ada maka “transistor Menghantar”.
Kalau transistor menghantar maka terjadi pembagian tegangan baterai VCC:
3. Bila VBE perlahan2 dinaikan maka IB kian besar oleh sebab itu IC kian besar.
IC yang turun-naik mengikuti IB yang turun-naik,perubahan ini mempunyai suatu perbandingan yang konstan yang sebesar hFE:
4. Arus kolektor yang kian besar maka tegangan VRC akan naik disaat bersamaan tegangan VCE akan menurun,seperti halnya dioda yang mempunyai perlawana tidak tetap maka pada posisi arus kolektor kian besar semakin turun perlawanan transistor.
Perlawanan RC dan perlawanan pada transistor sebagai pembagi tegangan.
11. KONDISI-KONDISI TRANSISTOR
Pada percobaan cara kerja transistor diatas terlihat bila tegangan VBE di naikan maka arus basis akan naik dan arus kolektor ikut naik pula, VBE mula2 dapat di naikan ( meskipun berharga kecil ) tetapi kemudian akan bertahan pada nilai 0,2 volt( germanium ) atau 0,6 volt ( silikon ), bila kita ingin melihat apakah transistor menghantar atau tidak,salah satu caranya mengukur tegangan VBE ini.
VCE turun bila arus kolektor naik dan VCB ikut turun. Maka kita dapat tulis :
Bila VBE =0,2volt dan VCE= 3volt maka VCB=2,8volt.
12. Analisa DC
Dengan tiga sirkit2 dasar dan bentuk panjaran transistor,didapatkan suatu asas rangkaian transistor ,ini kita sebut konfigurasi ( bentuk wujud ).
Ada tiga jenis konfigurasi yang digunakan untuk panjaran transistor,yaitu:
a. Konfigurasi Rangkaian Tunggal Emitor ( common emiter)
b. Konfigurasi Rangkaian Tunggal Kolektor ( common collector)
c. Konfigurasi Rangkaian Tunggal Basis ( common base)
Konfigurasi ini dapat digunakan untuk menjalankan fungsi dasar transistor yaitu sebagai Saklar dan sebagai Penguat.
Dengan konfigurasi ini dan fungsi transistor,kita dapat menentukan titik kerja transistor.
Ada Tiga titik kerja transistor yaitu Titik Sumbat ( Cut-Off Point ), Titik Jenuh ( Saturation Point ) dan titik terakhir,kita sebut, Titik Diam ( Quiescent – point ).
Garis antara titik sumbat hingga titik jenuh disebut garis beban-DC (DC-Load Line).
Titik2 kerja DC ini ditentukan dengan besar-kecilnya arus basis dan arus kolektor terhadap tegangan antara kolektor dan emitor (VCE ).
Dalam lembar-data transistor telah digambarkan grafik hubungan antara arus basis,arus kolektor dan tegangan kolektor-emitor yang disebut grafik karateristik statik ( static Characteristic ).
Garis yang melalui ke tiga titik itu disebut garis-operasi DC ( DC-Operation ).
Analisa DC,begitu kita sebut,didapat dari fungsi grafik karateristik statik dan garis Titik-DC.
???Gambar??? Grafik Karateristik Statik Transistor
13. Pengaturan Persamaan2 Bias Transistor.
Pada ketiga elektroda ditempatkan suatu suplai tegangan searah yaitu VBB,VCC,VEE,untuk suatu panjaran transistor supaya transistor menghantar,besar arus yaitu IB,IC,IE,yang akan melalui pada tiap2 elektroda transistor tergantung dari nilai perlawanan masing2 yaitu RB,RC,RE yang diserikan pada elektroda transistor itu.
Pada transistor NPN,elektroda kolektor yang dipilih,pada titik ini maka VCC dipilih untuk suplai masuk tegangan searah transistor itu.
Pada transistor PNP,elektroda Emitor yang dipilih,pada titik ini maka VEE dipilih untuk suplai masuk tegangan searah transistor itu.
VBB dapat dipasangkan kearah mana saja mengikuti VCC atau VEE atau dihubungkan ke sumber isyarat masukan.
???Gambar???
Persamaan2 tegangan yang tercipta:
1) Persamaan pada panjaran basis.
Pada sumber daya yaitu:
Pada elektroda masukan maka VCC = VRB + VBE
Pada elektroda keluaran maka VCC = VRC + VCE
Dimana VCE :
VCE = VBE + VBC
VCE saturasi didapatkan dari lembar-data transistor tersebut.
Sedangkan arus sumberdaya ialah ICC = IRB + IRC
Pada arah elektroda basis persamaan2 itu:
IB = IRB
RB= VRB/IRB=(Vcc-VBE)/IRB
Pada arah elektroda kolektor persamaan2 itu:
IC = IRC
RC= VRC/IRC=(Vcc-VCE)/IRC
Pada arah elektroda emitor persamaan2 itu:
IE = IRB + IRC
VRE = benilai Nol (Ground)
RE = benilai Nol (Ground)
RE = VRE/IRE=0/IRE
2) Persamaan pada panjaran pembagi tegangan
Pada elektroda masukan maka VCC = VR1 + VR2
Pada elektroda keluaran maka VCC = VRC + VCE + VRE
Pada arah elektroda basis persamaan2 itu:
RB= (Vcc - VBE)/IB
VB atau VR2= ( R2/(R1+R2) ) * VCC
VR2 = VRE + VBE
Pada arah elektroda kolektor persamaan2 itu:
RC = ( VCC - VCE ) / IC Ke Bagian Dua. Baca Selengkapnya...
Rangkaian Dasar Dioda
I. DASAR
1. Dioda Semikonduktor
Pada bahan setengah penghantar ( semikonduktor ) misalkan material jenis-P dipertemukan dengan material jenis-N maka akan diperoleh alat dengan dua elektroda yang disebut juga Dioda.
Material jenis-P kita sebut anoda dan material jenis-P kita sebut katoda.
Karena dioda dibuat dengan cara mempertemukan material jenis-P dengan material jenis-N maka dioda ini disebut dioda pertemuan ( junction dioda ).
Dapat juga disebut dioda lapis karena terdiri dari lapisan material jenis-P dengan material jenis-N.
2. Tegangan Dan Arus Pada Dioda.
Lihat gambar “jalannya tegangan dan Arus pada dioda” .
Apabila suatu dioda dikoneksikan dengan sumber-arus dimana kutub positif sumber-arus berkoneksi dengan material P ( anoda ) yaitu terminal A dan Kutub negatif sumber-arus berkoneksi dengan material N ( katoda ) yaitu terminal B maka arus dapat mengalir kuat lewat dioda.
Namun bila suatu dioda dikoneksikan dengan sumber-arus dimana kutub positif sumber-arus berkoneksi dengan material N ( katoda ) dan Kutub negatif sumber-arus berkoneksi dengan material P ( anoda ) maka arus tidak dapat mengalir lewat dioda.
Dengan kata lain arus listrik hanya akan mengalir dari arah anoda ke katoda dan tidak akan mengalir dari arah katoda ke anoda.
II. KARATERISTIK DIODA
1. Karakteristik Maju Pada Dioda.
Apabila pada kutub2 elektroda suatu dioda dikoneksikan dengan sumber-arus dimana kutub positif sumber-arus berkoneksi dengan material P ( anoda ) yaitu terminal A dan Kutub negatif sumber-arus berkoneksi dengan material N ( katoda ) yaitu terminal B maka arus dapat mengalir kuat lewat dioda,ini berarti dioda diberi tegangan-panjar-maju ( forward-bias) atau tegangan-muka maju disebut juga bias-positif.
A. Pembagian Tegangan pada tegangan–muka maju.
Pada percobaan diatas ( gambar melihat tingkah dioda dipanjar-maju ) bila dioda diberi tegangan–panjar maju melalui resistor maka dioda akan mengalirkan arus,besarnya arus yang mengalir pada dioda bergantung pada tegangan-jepit.
Tegangan-jepit itu terbagi antara Resistor dan dioda Dimana :
• Pada dioda tegangan jepit itu hanya kecil saja.
• Pada resistor tegangan jepit itu besar.
Pada posisi tegangan jepit maksimum pembagian tegangan pada Resistor dan Dioda ialah R= 8,4 Volt dan D= 0,6 volt
Dikarenakan sebagian besar tegangan jepit praktis seluruhnya pada resistor dan pada dioda hanya kecil saja,dioda bertingkah seperti Hubungan-singkat.
B. Bentuk grafik karakteristik maju.
Sumber : www.wikipedia.com
Hubungan kuat arus yang mengalir pada dioda dengan tegangan-panjar-maju dioda disebut karakteristik maju dioda.
Pada karakteristik maju dioda,tegangan pada dioda dianggap tegangan positif dan arus yang mengalir juga dianggap Positif maka grafik karakteristik maju dioda pada Kuadran I pada sumbu koordinat kartesius.
Dimana untuk tegangan pada arah horizontal yaitu sumbu X(= X1).
Dimana untuk kuat-Arus pada arah Vertikal yaitu sumbu Y(= Y1).
Besarnya tegangan jepit dan kuat arus maksimum yang dikenakan pada suatu dioda berdasarkan ketentuan pabrik pembuatnya,dimana hal itu di lukiskan pada grafik karakteristik maju dioda itu.
Terlihat bila tegangan–panjar maju perlahan2 dinaikan dari 1VDC hingga 9 VDC maka tegangan itu sebagian besar berada pada resistor,dimana pada dioda tegangan itu perlahan2 0,1volt hingga batas maksimal tertentu.
Tegangan-panjar yang menyebabkan arus dapat mengalir pada dioda disebut tegangan-maju ( forward Voltage ).
Dengan tegangan-maju kurang dari 0,6 maka arus mengalir naik dengan lambat sekali.
Dengan tegangan-maju lebih dari 0,6 maka arus mengalir naik dengan cepat sekali.
Batas antara arus yang mengalir lambat dengan arus mengalir cepat disebut batas ambang.
Satuan batas ambang dari dioda ialah tegangan dari tegangan-muka–maju dioda itu.
Tegangan-ambang (threshold voltage) ialah Tegangan yang menyebabkan arus mengalir dengan lambat sekali menjadi cepat sekali.
Tegangan-ambang pada dioda bahan silikon ialah 0,6 – 0,7 volt ( biasanya dipakai 0,6 volt).
Tegangan-ambang pada dioda bahan germanium ialah 0,2 – 0,3 volt( biasanya dipakai 0,2 volt).
2. Karakteristik Terbalik Pada Dioda.
Pada percobaan diatas bila dioda diberi tegangan–panjar maju melalui resistor maka dioda akan mengalirkan arus,besarnya arus yang mengalir pada dioda bergantung pada tegangan-jepit.
Tegangan-jepit itu terbagi antara Resistor dan dioda.
Namun apabila suatu dioda dikoneksikan dengan sumber-arus dimana kutub positif sumber-arus berkoneksi dengan material N ( katoda ) dan Kutub negatif sumber-arus berkoneksi dengan material P ( anoda ) maka arus tidak dapat mengalir lewat dioda berarti dioda diberi tegangan-panjar-terbalik ( reverse-bias ) atau tegangan-muka terbalik dan disebut juga bias-negatif.
Pada percobaan diatas ( gambar melihat tingkah dioda dipanjar-terbalik ) bila dioda diberi tegangan–panjar terbalik melalui resistor maka dioda tidak mengalirkan arus.
Tegangan-jepit itu terbagi antara Resistor dan dioda Dimana :
• Pada dioda tegangan jepit itu besar.
• Pada resistor tegangan jepit itu hanya kecil saja.
Pada posisi tegangan jepit maksimum pembagian tegangan pada Resistor dan Dioda ialah D= 68,9 Volt dan R= 0,1 volt
Dikarenakan sebagian besar tegangan jepit praktis seluruhnya pada dioda dan pada resistor hanya kecil saja,dioda bertingkah seperti putus-an.
B. Bentuk grafik karakteristik terbalik
• Hubungan kuat arus yang mengalir pada dioda dengan tegangan-panjar-terbalik dioda disebut karakteristik terbalik dioda.
• Pada karakteristik terbalik dioda,tegangan pada dioda dianggap tegangan negatif dan arus yang mengalir juga dianggap negatif maka grafik karakteristik maju dioda pada Kuadran III pada sumbu koordinat kartesius.
• Dimana untuk tegangan pada arah horizontal yaitu sumbu X (=X2).
• Dimana untuk kuat-Arus pada arah Vertikal yaitu sumbu Y (=Y2).
• Besarnya tegangan jepit dan kuat arus maksimum yang dikenakan pada suatu dioda berdasarkan ketentuan pabrik pembuatnya,dimana hal itu di lukiskan pada grafik karakteristik terbalik dioda itu.
Terlihat bila tegangan-panjar-terbalik perlahan2 dinaikan dari 10 VDC hingga 70 VDC maka tegangan itu sebagian besar berada pada dioda dimana pada resistor hanya kecil sekali,pada tegangan tertentu akan ada arus yang mengalir.
Arus yang mengalir bila dioda di beri tegangan-panjar terbalik disebut arus–bocor atau arus–terbalik ( reverse-current ).
Dengan tegangan-terbalik lebih dari -60 maka arus mengalir dengan cepat sekali.
Batas antara arus yang mengalir lambat dengan arus mengalir cepat disebut batas ambang.
Satuan batas ambang dari dioda ialah tegangan dari tegangan-panjar–terbalik dioda itu.
Pada tegangan ambang -60volt (= silikon) dioda tertembus (breakdown).
Tegangan-tembus (breakdown voltage) ialah Tegangan-muka terbalik yang menyebabkan arus mengalir dengan lambat sekali menjadi cepat sekali.
Tegangan–tembus ditemukan oleh Zener.
Dioda zener menggunakan prinsip tegangan ini.
Dioda yang tertembus belum tentu rusak asalkan arus yang mengalir padanya tidak melebihi spesifikasi pabrik pembuatnya atau arus besar sekali.
III. PERLAWANAN PADA DIODA
Bila dioda di beri tegangan–panjar maju maka arus mengalir dengan dari arah anoda ke katoda.
Besarnya arus yang mengalir berdasarkan hukum ohm ialah hasil bagi antara tegangan dengan hambatan itu.
Ini berarti dioda mempunyai nilai hambatan tersendiri,besarnya hambatan pada dioda tergantung pada tegangan yang ada pada dioda.
Bila dioda di beri tegangan-panjar–maju maka arus mengalir dengan kuat dari arah anoda ke katoda ini berarti dari arah anoda ke katoda hambatannya kecil.
Bila dioda di beri tegangan-panjar–terbalik maka arus mengalir dengan sangat kecil ( lemah ) dari arah katoda ke anoda ini berarti dari arah katoda ke anoda hambatannya sangat besar.
Bentuk perlawanan dioda pada grafik VI ( forward atau reverse bias ) tidak linier.
Rangkaian Dasar Kapasitor
I. DASAR
1. KAPASITOR SEBAGAI BATERAI.
Kejadian ini disebut mengisi kapasitor dengan muatan listrik.Kondisi ini disebut pengisian kapasitor.
Jika kapasitor dilepaskan dari sumber-arus maka muatan2 listrik akan tetap tertinggal di kapasitor.Kondisi ini disebut dengan terisi-muatan listrik.
Dalam kondisi ini kapasitor dapat di samakan dengan baterai.Dengan kata lain kapasitor sebagai baterai.
Besarnya muatan listrik yang disimpan pada keping2 kapasitor ,dirumuskan :
Dimana:
Q = Muatan dalam satuan Coulomb
C = Kapasitas dalam satuan Farad
V = Tegangan dalam satuan Volt 1 coulomb = 6,3 * 1018 elektron
Setelah kapasitor berfungsi seperti baterai,maka di terminal2 kapasitor ada beda-potensial,potensial di titik A positif dan B negatif,besarnya Tegangan yang ada di kapasitor ini sebesar tegangan-jepit dari sumber-arus saat mengisi kapasitor.
Tegangan pada kapasitor ini tetap tertinggal meskipun baterai telah di lepaskan,berapa lama tegangan ini hilang dari kapasitor tergantung dari besarnya kapasitas kapasitor.
2. MEDAN LISTRIK
Dimana kapasitor menyimpan muatan2 listriknya?...
Jika kapasitor bermuatan2 listrik maka diantara keping2 kapasitor terdapat gaya2 yang mengarah dari keping-positif ke keping-negatif yang dapat di khayalkan sebagai garis2 yang mengalir dari keping-positif ke keping-negatif.
Garis2 itu disebut garis2 gaya listrik.
Ruang diantara keping2 kapasitor yang terdapat garis gaya listrik disebut medan listrik.
Di medan listrik ini daya ( tenaga ) listrik tersimpan.
3. ARUS KAPASITOR
Suatu kapasitor terdiri dari dua buah keping plat yang disekat oleh isolator yang disebut dielektrika, dan bila dikoneksikan dengan sumber-arus maka kita berharap tidak ada arus yang mengalir?...
Tetapi ternyata ada arus yang mengalir.
Arus ini mengalir pada saat kapasitor mengisi muatan dari sumber-arus.
Setelah beberapa saat kapasitor penuh dengan muatan-muatan listrik,aliran arus itu juga berhenti,dengan kata lain arus-rata ini tidak dapat mengalir lewat kapasitor.
4. KAPASITOR DENGAN BEBAN
Suatu kapasitor yang telah terisi-muatan listrik,apabila terminal2 kapasitor kita koneksikan dengan beban maka muatan itu akan terbuang melalui beban tersebut.
Kejadian ini disebut membuang muatan listrik dari kapasitor.
Kondisi ini disebut pengosongan kapasitor.
Pada saat kondisi pengosongan kapasitor,lambat-laun muatannya berkurang yang akhirnya menurunkan tegangan kapasitor hingga akhirnya terbuang habis muatannya.
Kondisi ini disebut dengan tak-bermuatan listrik ( kapasitor netral ).
Besar nilai beban dapat mempengaruhi jalannya pengosongan kapasitor.
Besar nilai itu dalam bentuk nilai hambatan.
Untuk dapat melihat jalannya pengosongan muatan2 listrik kapasitor kita menggunakan alat-ukur listrik sebagai beban.
Seperti baterai maka kawat positif alat ukur di koneksikan pada kutub positif kapasitor dan kawat negatif alat-ukur di koneksikan pada kutub negatif kapasitor seperti gambar diatas terlihat dengan jalannya jarum penunjuk alat-ukur pada saat pengosongan kapasitor.
5. KONSTANTA WAKTU
Apabila kapasitor yang terisi-muatan listrik kita hubungkan dengan beban maka kapasitor akan membuang muatan melalui beban itu,bila beban itu alat-ukur multimeter,terlihat respon jarum akan berangsur-angsur menurun ke nol volt.
Waktu yang diperlukan agar jarum menuju ke titik nol ditentukan oleh besarnya nilai hambatan-dalam alat-ukur multimeter itu.
Dengan alat-ukur waktu misalkan StopWatch kita dapat melihat waktu yang diperlukan jalannya pengosongan-muatan kapasitor terhadap respon jarum multimeter.
Pada pengisian-kapasitor dengan alat-ukur multimeter terlalu sulit menentukan waktu yang diperlukan pada proses pengisian-muatan kapasitor itu.Pemecahan masalah ini dengan menggunakan hambatan luar.
Misalkan hambatan luar itu komponen Resistor maka kapasitor membuang muatan itu melalui resistor.
Berarti arus mengalir lewat resistor dan selang beberapa saat, muatan kapasitor akhirnya habis dan aruspun menjadi Nol.
Berapa lama muatan kapasitor terbuang habis ditentukan oleh :
A. Kapasitas kapasitor .
Makin besar kapasitas kapasitor akan makin panjang waktu pengosongan kapasitor.
B. Besarnya hambatan pada sirkit itu.
Makin besar hambatan,makin kecil kuat-arus yang mengalir untuk proses membuang muatan listrik itu dan menjadi panjang waktunya.
Jangka-waktu yang diperlukan untuk membuang habis muatan itu hasil kali dari kapasitas dengan hambatan sirkit itu.
Secara matematik ditulis dengan R*C
R dikali C disebut Konstanta Waktu. Dimana R dalam Ohm,dan C dalam Farad sedangkan Konstanta-waktu dalam detik.
Jangka-Waktu untuk membuang habis muatan kapasitor ialah 5*R*C
Contoh :
Diketahui:
Kapasitas kapasitor : 220 mikrofarad / 16 Volt
Hambatan Resistor : 56 KiloOhm
Ditanya: Berapa jangka-waktu untuk pengosongan kapasitor?
Jawab:
Konstanta-waktu = R.C
Konstanta-waktu = (56*103) * ( 220*10-6) = 12,32 detik
Jangka-waktu = 5*R*C = 5*12,32detik = 61,6 detik
Dari perhitungan diatas maka jangka-waktu pengisian sama dengan pengosongan muatan kapasitor.Bila jangka-waktu 61,6 detik membuang habis muatan listrik maka pengisian muatan-listrik sebesar 61,6 detik juga.
Catatan: Pada kapasitor diatas kita menggunakan Nilai 220mfd/ 16V, karena kita menggunakan baterai 9 volt Dc , tegangan maksimum yang di kenakan pada kapasitor itu belum terlampaui yaitu sebesar 16 volt.
6. HUBUNGAN TEGANGAN,ARUS,HAMBATAN DAN KAPASITAS KAPASITOR
Gambar “ jalannya tegangan dan arus pada proses kapasitor “ ialah rangkaian percobaan untuk melihat proses pengisian dan pengosongan kapasitor, sebagai catatan ,saya tekankan disini hanya pada kata Proses Kapasitor itu artinya pengisian dan juga pengosongan kapasitor.
Multimeter pertama kita posisikan pada saklar jangkah 12Volt DC untuk pengukuran tegangan dan multimeter kedua pada saklar jangkah DCmiliampere untuk pengukuran kuat arus yang mengalir.
Dengan menutup saklar atau saklar S mulai di posisi-ON kan, maka kapasitor akan terisi-muatan listrik ,ini terlihat dengan jalannya jarum-penunjuk alat-ukur pada kedua multimeter.
Dengan stopwatch kita dapat melihat konstanta waktu yang diperlukan, dihitung sejak saklar S mulai di posisi-ON kan pada rangkaian di atas.StopWatch dapat menggunakan aplikasi dari Handphone.
Setelah kapasitor terisi penuh muatan-listrik,saklar S kita posisikan OFF agar muatan listrik masih tersimpan pada kapasitor ,untuk mengosongkan kapasitor ,sumber-arus yaitu baterai 9 volt dapat kita lepaskan, dan bagian saklar yang terlepas di hubungkan pada terminal negatif alat-ukur multimeter kedua.Gulir kembali saklar S di posisi-ON,pengosongan muatan di mulai.
6.1 Tegangan-Jepit Pada Proses Kapasitor
Tegangan pada proses pengisian dan pengosongan kapasitor merupakan tegangan-jepit yang berada pada terminal2 kapasitor yang di koneksikan pada sumber-arus.
Tidak peduli,seberapa besar tegangan-jepit ini,tidak akan mempengaruhi waktu proses pengisian dan pengosongan kapasitor.Bila pada percobaan diatas ,baterai ditukar dengan dengan baterai 3 volt atau 6 volt jangka-waktu tidak terpengaruh.
6.2 Jalannya Arus-Pemuatan Dan Arus Buang-Muatan Pada Kapasitor.
Untuk pengisian dan pengosongan sebuah kapasitor melalui suatu hambatan diperlukan jangka-waktu.Jangka-waktu ini ditetapkan oleh Konstanta-waktu RC.
Sebenarnya bukan jalannya arus tetapi tegangan yang ada pada hambatan itu yaitu pada terminal2 resistor atau VR.
6.3 Jalannya Arus Dan Tegangan Pada Proses Kapasitor.
A. Proses pengisian kapasitor
Diketahui sebelumnya bahwa arus pemuatan pada kapasitor merupakan arus yang mengalir pada sebuah hambatan yaitu Resistor dan berdasarkan Hukum ohm V=R x I , ini berarti bila I = 0 maka V= 0 dan bila I= Maksimum maka V= maksimum dengan kata lain maka jalannya arus dan tegangan pada sebuah hambatan ialah Sefasa.
Terlihat bahwa tingkah jalannya arus pemuatan pada tegangan resistor ( VR ) berlawanan dengan tegangan kapasitor ( VC ) dimana bila VR = maksimum maka VC = 0 dan jika VR = 0 maka VC = maksimum.
B. Poses pengosongan kapasitor
Pada proses pengosongan kapasitor bahwa arus buang-muatan pada kapasitor di tunjukan dengan jalannya tegangan pada kapasitor itu.Tegangan kapasitor mula-mula sebesar tegangan-jepit baterai dan lambat-laun tegangan menurun akibat dari berkurangnya muatan pada kapasitor hingga akhirnya menjadi nol.
Dimana pada saat 0,7RC maka muatan tinggal 50%
pada saat 3RC maka muatan tinggal 5%
pada saat 5RC maka muatan tinggal 0%
Pada grafik jalannya buang-muatan kapasitor terlihat bahwa VC pada mula-mula maksimum setinggi tegangan-jepit baterai sesudah 5RC maka VC = 0.
6.4 Arus Searah Pada Rangkaian RC.
Bila arus searah dihubungkan pada kapasitor dan diseri dengan resistor maka pengisian dan pengosongan muatan arus dan tegangan searah pada kapasitor telah di jelaskan diatas.
Hal berbeda terjadi bila sumber tegangan searah dihubungkan hanya dengan kapasitor saja dengan kata lain Rangkaian Murni kapasitor. Pada rangkaian murni kapasitor proses pengisian muatan dengan arus searah berlangsung sangat cepat atau seketika itu kapasitor telah terisi penuh muatan, bahasa awamnya " kok tiba-tiba udah penuh".
Karena proses pengisian berlangsun cepat ,ini berarti bahwa arus searah pada rangkaian murni kapasitor tidak bisa digunakan atau tidak terlalu bermanfaat, oleh karena itu kapasitor berarti telah memblok arus searah.
6.5 Arus Bolak-balik Pada Rangkaian RC.
Diketahui sebelumnya pada proses pengisian muatan pada kapasitor dengan arus-searah ( DC current ) melalui sebuah hambatan yaitu resistor .
Arus ini mengalir pada saat kapasitor mengisi muatan dari sumber-arus.
Setelah beberapa saat kapasitor penuh dengan muatan-muatan listrik,aliran arus itu juga berhenti.Ternyata arus-searah ini mengalir hanya sesaat kapasitor mengisi muatan dan tidak kontinyu.Dengan kata lain arus-searah sulit mengalir lewat kapasitor. Tetapi bila rangkaian RC ini kita hubungkan dengan Arus-bolak-balik ( AC Current ) maka arus akan mengalir pada rangkaian RC itu.
II. RANGKAIAN DASAR KAPASITOR
Rangkaian dasar kapasitor terdiri dari rangkaian kapasitor seri dan rangkaian kapasitor paralel.
Rangkaian dasar ini digunakan untuk mencari nilai keseluruhan kapasitor itu yang disebut kapasitor total ( Ct ) atau kapasitor pengganti ( Cp ).
1. Rangkaian kapasitor seri/deret.
Rangkaian ini berfungsi untuk mencari nilai kapasitas pengganti dari dua buah kapasitor atau lebih dengan nilai yang lebih kecil dan di gunakan sebagai pembagian tegangan. Nilai kapasitas pengganti akan lebih kecil dari pada nilai terkecil dari rangkaian itu.
Bila C1 = 120 mfd,C2 = 220 mfd dan C3 = 470 mfd
1 / Ct = C1 + C2 + C3
1 / Ct = 120 mfd + 220 mfd + 470 mfd
1 / Ct = ( 3,92 / 470 mfd ) + ( 2,14 / 470 mfd ) + ( 1 / 470 mfd )
1 / Ct = 7,06 / 470 mfd
Ct = 470 / 7,06 = 66,57mfd
Maka Ct = 66,57 mfd
Catatan : Karena di pasaran tidak ada resistor dengan nilai 66,57 mfd maka dapat diganti nilai 68 mfd.
2. Rangkaian kapasitor paralel/jajar.
Rangkaian ini berfungsi untuk mencari nilai pengganti dari dua buah kapasitor atau lebih dengan nilai yang lebih besar dan pada masing2 kapasitor terdapat tegangan yang sama-tingginya.
Bila C1 = 120 mfd, C2 = 220 mfd dan C3= 470 mfd.
Ct = C1 + C2 + C3
Ct = 120 mfd + 220 mfd + 470 mfd
Maka Ct = 810 mfd
Catatan : Karena di pasaran tidak ada kapasitor dengan nilai 810mfd maka dapat diganti nilai 820 mfd.
Jadi rumus pengganti rangkaian resistor paralel:
III TEGANGAN PADA RANGKAIAN DASAR KAPASITOR
Pada rangkaian kapasitor seri akan terjadi pembagian tegangan seperti halnya pada rangkaian resistor2 seri sebab yang berderet sekarang ialah reaktansi kapasitor. Nilai reaktansi-kapasitas kapasitor besar ialah kecil dan nilai reaktansi-kapasitas kapasitor kecil ialah besar.
1. Pada rangkaian Kapasitor seri.
A. Tegangan Pada rangkaian Kapasitor seri.
Pada pengukuran rangkaian kapasitor seri terjadi pembagian tegangan dimana tegangan pada C1 kita sebut V1, pada C2 kita sebut V2 , pada C3 kita sebut V3.
Maka perbandingan ketiga tegangan itu ialah:
Pada gambar diatas dimana C1= 120 mfd,C2= 220 mfd, C3= 470 mfd dengan tegangan sumber ( baterai ) = 9volt, maka pembagian tegangan itu ialah:
V1:V2:V3=1/C1 : 1/C2 : 1/C3
V1 : V2 : V3 = 1/120 : 1/220 : 1/470 ( masing2 penyebut nilai dibagi 100 untuk diperkecil nilainya )
V1 : V2 : V3 = 1,2 : 2,2 : 4,7 ( di jumlahkan menjadi 8,1 )
VC1 = ( 1,2 / 8,1 ) * 9 volt = 1,33 volt
VC2 = ( 2,2 / 8,1 ) * 9 volt = 2,44 volt
VC3 = ( 4,7 / 8,1 ) * 9 volt = 5,22 volt
Maka totalnya 1,33 volt + 2,44volt + 5,22volt = 8,99 volt ( sesuai dengan tegangan sumber ).
Pada rangkaian kapasitor seri untuk memperoleh pembagian tegangan pada rangkaian Arus-bolak-balik dan tidak untuk mencari kapasitas kecil.Memperoleh Kapasitas kecil dapat menggunakan satu buah kapasitor yang kapasitasnya tepat.
B. Kuat Arus pada Rangkaian kapasitor Seri.
Pada Rangkaian kapasitor seri tidak terjadi pembagian arus ( penambahan atau pengurangan arus ),arus akan sama di setiap titik pada rangkaian itu.
2. Pada Rangkaian Kapasitor paralel.
A. Tegangan Pada rangkaian kapasitor paralel.
Pada Rangkaian Kapasitor paralel tidak terjadi pembagian tegangan,tegangan akan sama di setiap titik pada rangkaian itu.Karena kapasitor dihubungkan pada titik yang sama yaitu titik A dan B.
B. Kuat Arus pada Rangkaian kapasitor paralel.
Pada pengukuran rangkaian kapasitor paralel terjadi pembagian Arus dimana arus pada C1 kita sebut I1 ,pada C2 kita sebut I2, pada C3 kita sebut I3.
Diketahui C1= 120uF,C2= 220uF,C3= 470uF dengan tegangan sumber ( baterai ) 3volt, maka pembagian arus itu ialah:
Bila sumber tegangan berupa arus DC maka arus yang mengalir ke kapasitor akan cepat sekali, dengan seketika maka muatan di kapasitor akan terisi penuh.
Telah di ketahui sebelumnnya,hambatan kapasitor bila di aliri arus-bolak-balik disebut reaktansi kapasitor.
Maka bila sumber tegangan diatas merupakan arus bolak balik, arus yang mengalir hasil bagi antara tegangan sesaat dengan nilai reaktansi kapasitor saat itu. Total arus saat sumber tegangan mencapai puncak ( Vpeak = Vmaks) ialah hasil bagi tegangan puncak dengan jumlah reaktansi kapasitor ( XC1 + XC2 + XC3 )pada rangkaian itu. Baca Selengkapnya...
Rangkaian Dasar Resistor
I. DASAR
1. TEKANAN ( POTENSIAL )
Arus ini mengalir keluar dari kutub positif baterai lalu melewati Rn kemudian masuk kembali ke baterai melalui kutub negatifnya. Arus listrik dinyatakan dengan satuan Ampere.
Arah arus listrik adalah dari ” + ” ke “ – “ atau dari titik A ke B.
Aliran arus ini disebut aliran arus-konvensional.
Pada Rn, arah arus dari titik A ke B,ternyata tekanan listrik ( potensial listrik ) di A adalah postif terhadap tekanan di B, atau disingkat A adalah positif terhadap B, begitu juga sebaliknya B adalah negatif terhadap A.
2. TEGANGAN ( SELISIH POTENSIAL )
Potensial di titik A positif dan B negatif yaitu berbeda atau berlawanan maka antara titik A dan B ada beda-potensial yang disebut juga selisih-potensial ini disingkat menjadi arti Tegangan ( karena ada Selisih maka menjadi Tegang ).
Tegangan terjadi diantara dua titik apabila ada arus mengalir lewat kedua titik itu.
Jadi pada gambar diatas ada tegangan diantara A dan B.
Tegangan listrik dinyatakan dengan satuan Volt.
Tegangan ini semakin besar ( tinggi ) apabila:
a. Arus yang mengalir semakin besar.
b. Perlawanan yang dialiri arus semakin besar.
• Untuk pengukuran nilai resistor ( hambatannya ) mengunakan alat-ukut OHMMeter.
• Untuk pengukuran besaran-besaran tegangan listrik mengunakan alat-ukut VoltMeter.
• Untuk pengukuran besaran-besaran arus listrik mengunakan alat-ukut AmpereMeter.
Ketiga alat-ukur itu ada yang di desain secara kompak ( ringkas ) disebut dengan dua kata, MultiMeter atau AVOMeter.
Baca juga artikel tentang MultiMeter,klik disini.
A. Mengukur Tegangan
Dalam pengukuran nilai besaran2 tegangan listrik maka alat-ukur voltmeter diposisikan berjajar dengan titik yang akan diukur.
B. Mengukur Kuat Arus
Dalam pengukuran nilai besaran2 arus listrik maka alat-ukur amperemeter diposisikan berderet dengan titik yang akan diukur.
II. HUBUNGAN TEGANGAN,ARUS DAN HAMBATAN
Pada pengukuran tegangan listrik dan arus listrik, ternyata adanya hubungan antara besarnya nilai resistor dengan besarnya tegangan listrik dan kuat arus listrik yang mengalir pada resistor itu.
Hubungan Tegangan,arus dan hambatan diselidiki oleh fisikawan jerman yaitu George Simon Ohm.
Besarnya tegangan akan dapat dihitung dengan menggunakan Hukum Ohm: V= I * R
Dimana:
V= tegangan listrik ( volt)
I = kuat arus listrik ( Ampere )
R = hambatan listrik atau perlawan ( ohm )
Contoh:
Ada arus sebesar 0,05 A ( 50 ma ) yang melewati pada R1 = 120 ohm,berapa besar tegangan yang timbul pada terminal R1 itu ?...
Jawab : V= I*R = 0,05 A * 100 ohm = 6 volt
III. RANGKAIAN DASAR RESISTOR
Rangkaian dasar resitor terdiri dari rangkaian resistor seri dan rangkaian resistor paralel.
Rangkaian dasar ini digunakan untuk mencari nilai keseluruhan resistor itu yang disebut Resistor total ( Rtot ) atau Resistor pengganti ( Rp ).
1. Rangkaian resistor seri ( deret ).
Rangkaian ini berfungsi untuk mencari nilai pengganti dari dua buah resistor atau lebih dengan nilai yang lebih besar dan digunakan sebagai pembagi-tegangan ( voltage-divider ).
Bila R1 = 120 ohm ,R2 = 220 ohm dan R3 = 470 ohm
Rt = R1 + R2 + R3
Rt = 120 ohm + 220 ohm + 470 ohm
Maka Rt = 810 ohm
Catatan : Karena di pasaran tidak ada resistor dengan nilai 810 ohm maka dapat diganti nilai 820 ohm.
Jadi rumus pengganti rangkaian resistor seri:
Rtotal = R1 + R2 + R3 + Rn...
2. Rangkaian resistor paralel ( jajar ).
Rangkaian ini berfungsi untuk mencari nilai pengganti dari dua buah resistor atau lebih dengan nilai yang lebih kecil dan digunakan sebagai pembagi-arus ( current-divider ).
Bila R1 = 120 ohm,R2 = 220 ohm dan R3 = 470
1 / Rt = 1 / 120 ohm + 1 / 220 ohm + 1 / 470 ohm
1 / Rt = 3,92 / 470 ohm + 2,14 / 470 ohm + 1 / 470 ohm
1 / Rt = 7,06 / 470 ohm
Rt = 470 / 7,06 = 66,57 ohm
Maka Rt = 66,57 ohm
Catatan : Karena di pasaran tidak ada resistor dengan nilai 66,57 ohm maka dapat diganti nilai 68 ohm.
1 / Rtotal = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / Rn...
IV. TEGANGAN DAN ARUS PADA RANGKAIAN DASAR RESISTOR
1. Pada Rangkaian Resistor Seri.
Apabila suatu resistor seri dihubungkan dengan sebuah baterai maka mengalirlah arus.
Arus ini mengalir keluar dari kutub positif baterai lalu melewati R1,R2 dan R3 kemudian masuk kembali ke baterai melalui kutub negatifnya.Arah arus listrik adalah dari ” +” ke “ – “ atau dari titik A ke D.
Pada R1 arah arus dari titik A ke B,ternyata tekanan listrik ( potensial listrik ) di A adalah postif terhadap tekanan di B, atau disingkat,A adalah positif terhadap B, begitu juga sebaliknya B adalah Negatif terhadap A.
Dapat ditarik kesimpulan,bahwa titik :
A adalah positif terhadap B atau C atau D.
B adalah positif terhadap C atau D.
C adalah positif terhadap D.
D adalah negatif terhadap C atau B atau A.
C adalah negatif terhadap B atau A.
B adalah negatif terhadap A.
Dari kesimpulan diatas ternyata:
• Pada R1 yaitu titik A dan B terjadi beda potensial atau Tegangan yang kita sebut Tegangan R1.
• Pada R2 yaitu titik B dan C terjadi beda potensial atau Tegangan yang kita sebut Tegangan R2.
• Pada R3 yaitu titik C dan D terjadi beda potensial atau Tegangan yang kita sebut Tegangan R3.
Perhitungan pada rangkaian resistor seri :
A. Tegangan pada rangkaian resistor seri.
Pada pengukuran rangkaian resistor seri terjadi pembagian tegangan dimana tegangan pada R1 kita sebut V1, pada R2 kita sebut V2 , pada R3 kita sebut V3.
Maka perbandingan ketiga tegangan itu ialah:
V1 : V2 : V3 = R1 : R2 : R3
Pada gambar diatas dimana R1= 120 ohm,R2= 220 ohm, R3= 470 ohm dengan tegangan sumber ( baterai ) = 3 volt, maka pembagian tegangan itu ialah:
V1 : V2 : V3 = R1 : R2 : R3
V1 : V2 : V3 = 120 : 220 : 470 ( masing2 nilai di bagi 100 untuk diperkecil nilainya )
V1 : V2 : V3 = 1,2 : 2,2 : 4,7 ( di jumlahkan menjadi 8,1 )
VR1 = ( 1,2 / 8,1 ) * 3 volt = 0,44 volt
VR2 = ( 2 ,2 / 8,1 ) * 3 volt = 0,81volt
VR3 = ( 4,7 / 8,1 ) * 3 volt = 1,74 volt
Maka total nilai 0,44 volt + 0,81volt + 1,74 volt = 2,99 olt ( sesuai dengan tegangan sumber ).
Diambil kesimpulan bahwa:
VRn = ( Rn / Rtotal ) * Vsumber
B. Kuat Arus pada rangkaian resistor seri.
Pada Rangkaian resistor seri tidak terjadi pembagian arus ( penambahan atau pengurangan arus ) ,arus akan sama di setiap titik pada rangkaian itu.
Pada perhitungan diatas arus dapat di cari dengan hukum Ohm:
Dimana R1=120 ohm, R2 = 220 ohm, R3= 470 ohm dan Vsumber = 3 volt.
Rtotal = 120 ohm + 220 ohm + 470 ohm = 810 ohm
V = I * R
I = V / R
I = 3 volt / 810 ohm = 0,004 ampere
Atau
I1 = VR1 / R1 = 0,44/ 120 ohm = 0,004 A
I2 = VR2 / R2 = 0,81 / 220 ohm = 0,004A
I3 = VR3 / R1 = 1,74 / 470 ohm = 0,004A
C. Resistor besar berderet dengan resistor kecil.
Apabila dua buah resistor yang berderet,dimana R1 benilai besar dan R2 bernilai sangat kecil maka akan terjadi kejadian berikut ini :
Bila R1 = 2200 ohm kita bebankan pada sumber arus misalkan sebesar 3 volt maka kuat arus yang mengalir sebesar :
I = V / R
I = 3 volt / 2200 ohm = 0,0014 ampere
Dan bila R1 kita deretkan dengan R2 = 2,2 ohm maka praktis tidak terjadi penambahan perlawanan,karena R2 bernilai sangat kecil ,jadi dapat kita abaikan.
Rt = R1 + R2
Rt = 2200 ohm + 2,2 ohm
Rt = 2202,2 ohm
Sedangkan pembagian tegangan pada rangkaian itu ialah :
V1 : V2 : V3 = R1 : R2
V1 : V2 : V3 = 2200 : 2,2 ( masing2 nilai di bagi 100 untuk diperkecil nilainya )
V1 : V2 : V3 = 22 : 0,022 ( di jumlahkan menjadi 22,022 )
VR1 = ( 22 / 22,022 ) * 3 volt = 2,997 volt
VR2 = ( 0,022 / 22,022 ) * 3 volt = 0,003 volt
Maka total nilai 2,997 volt + 0,003 volt = 3 volt ( sesuai dengan tegangan sumber ).
Sedangkan kuat arus:
I = V / R
I1 = V1 / R1 = 2,997 / 2200 = 0,0014 A
I2 = V2 / R2 = 0,003 / 2,2 = 0,0014 A
Kuat arus pada R1 dan R2 sama besar,karena tegangan terbesar ada di nilai resistor terbesar berdasarkan persamaan V1 : V2 = R1 : R2 dan tegangan yang ada pada nilai resistor terkecil dapat kita abaikan oleh karena itu,praktis kuat arus ditetapkan pada R terbesar yaitu R1 = 2200 ohm.
2. Pada Rangkaian Resistor Paralel.
Apabila suatu resistor paralel di hubungkan dengan sebuah baterai maka mengalirlah arus.
Arus ini mengalir keluar dari kutub positif baterai lalu terbagi melewati R1,R2 dan R3 kemudian masuk kembali ke baterai melalui kutub negatifnya.
Arah arus listrik adalah dari ” +” ke “ – “ atau dari titik A ke B.
Pada R1 arah arus dari titik A1 ke B1, dan pada R2 arah arus dari titik A2 ke B2 ,dan pada R3 arah arus dari titik A3 ke B3.
Dapat ditarik kesimpulan,bahwa titik :
• Pada R1 yaitu titik A1 dan B1 mengalir arus yang kita sebut Kuat Arus R1.
• Pada R2 yaitu titik A2 dan B1 mengalir arus yang kita sebut Kuat Arus R2.
• Pada R3 yaitu titik A1 dan B1 mengalir arus yang kita sebut Kuat Arus R3.
Perhitungan pada resistor paralel:
A. Tegangan pada rangkaian resistor paralel.
Pada Rangkaian Resistor paralel tidak terjadi pembagian tegangan,tegangan akan sama di setiap titik pada rangkaian itu.Karena resistor dihubungkan pada titik yang sama yaitu titik A dan B.
B. Kuat Arus pada rangkaian resistor paralel.
Pada pengukuran rangkaian resistor paralel terjadi pembagian Arus dimana arus pada R1 kita sebut I1 ,pada R2 kita sebut I2, pada R3 kita sebut I3.
Maka pembagian arus itu menurut hukum ohm ialah:
I = V / R
I1 = V / R1
I2 = V / R2
I3 = V / R3
In = V / Rn...
Pada gambar diatas dimana R1= 120 ohm,R2= 220 ohm,R3= 470ohm dengan tegangan sumber ( baterai ) 3volt maka pembagian arus itu ialah:
1 / Rtotal = ( 1 / R1 ) + ( 1/ R2 ) + ( 1 / R3 )
1 / Rtotal= (1 / 120 ohm) + (1 / 220 ohm) + ( 1 / 470 ohm)
1 / Rtotal= 3,92 / 470 + 2,14 / 470 + 1/470
1 / Rtotal = 7,06 / 470 ohm
Rtotal = 470 / 7,06 = 66,57 ohm
Itotal = V / R = 3 / 66,57 = 0,045 ampere
I1 = 3 / 120 = 0,025 A
I2 = 3 / 220 = 0,014 A
I3 = 3 / 470 = 0,006 A
Itotal = I1 + I2 + I3 = 0,025 A + 0,014 A + 0,006 A = 0,045 A
C. Hubungan kuat arus masuk dengan kuat arus keluar.
Hubungan arus yang masuk dengan arus yang keluar dari percabangan di selidiki oleh fisikawan jerman yaitu Gustav Robert Kirchhoff.
Besarnya kuat arus keseluruhan ( Total ) akan dapat di hitung dengan menggunakan hukum Kirchoff I:
Itotal = I1 + I2 + I3 + In...
D. Resistor besar berjajar dengan resistor kecil.
Apabila dua buah resistor yang berjajar,dimana R1 benilai sangat kecil dan R2 bernilai besar maka akan terjadi kejadian berikut ini :
Bila R1 = 2,2 ohm kita bebankan pada sumber arus misalkan sebesar 3 volt maka kuat arus yang mengalir sebesar :
I = V / R
I = 3 volt / 2,2 ohm = 1,364 ampere
Dan bila R1 kita deretkan dengan R2 = 2200 ohm maka praktis tidak terjadi penambahan perlawanan,karena R2 bernilai sangat besar ,jadi dapat kita abaikan.
1 / Rt = 1 / R1 + 1 / R2
1 / Rt = 1 / 2,2 ohm + 1 / 2200 ohm
1 / Rt = ( 1000 / 2200 ohm ) + ( 1 / 2200 ohm )
1 / Rt = 1001/2200 ohm
Rt = 2200 / 1001 ohm = 2,197 ohm
Sedangkan pembagian arus pada rangkaian itu ialah :
I = V / R
I1 = V / R1
I2 = V / R2
I = 3 volt / 2,197 ohm = 1,3654 ampere
I1 = 3 / 2,2 = 1,363 A
I2 = 3 / 2200 = 0,001
Itotal = I1 + I2 =1,363 A + 0,001 = 1,364 A
Tegangan pada R1 dan R2 sama besar,karena tegangan di hubungkan pada titik yang sama dan tegangan pada terminal Rtotal di tentukan pada nilai resistor terkecil karena Rtotal praktis seharga R terkecil sedangkan kuat arus mengalir sepenuhnya praktis ditetapkan pada R terkecil yaitu R1 = 2,2 ohm. Baca Selengkapnya...