Ada 3 jenis bahan atau unsur :
a) Konduktor
b) Isolator
c) Semi konduktor
yang membedakan ketiga jenis bahan atau unsur adalah "ikatan elektronnya"
Komponen Elektronika
Ada 2 macam komponen elektronika :
a) Komponen aktif
adalah komponen di dalam rangkaian elektronika mempunyai kemampuan menguatkan atau mengarahkan aliran arus listrik.
contoh :
- Transistor
- Dioda
b) Komponen pasif
Komponen - komponen elektronikanya :
1.Resistor
berfungsi untuk menghambat atau membatasi arus.
ada 2 macam Resistor :
a) Resistor tetap( nilai hanbatannya tetap )
pada resistor tetap nilai hambatannya di tentukan oleh kode gelang berwarna.
b) Resistor variabel (tidak tetap)
Nilai hambatannya dapat di ubah - ubah .
contoh :
- LDR ( Light dependent resistor )
- VDR ( Voltage dependent resistor )
- Potensio meter
Jenis Resistor
Resistor adalah komponen elektronika berjenis
pasif yang mempunyai sifat menghambat arus listrik Satuan nilai dari resistor
adalah ohm, biasa disimbolkan Ω.
Fungsi dari Resistor adalah :
1. Sebagai pembagi arus
2. Sebagai penurun tegangan
3. Sebagai pembagi
tegangan
4. Sebagai penghambat aliran arus listrik,dan lain-lain.
Resistor berdasarkan nilainya dapat dibagi
dalam 3 jenis yaitu :
1. Fixed Resistor
2. Variable Resistor
3. Resistor Non Linier
|
:
:
: |
Yaitu resistor
yang nilai hambatannya tetap.
Yaitu resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah.
Yaitu resistor yang nilai hambatannya tidak linier karena pengaruh
faktor lingkungan misalnya suhu dan cahaya. |
Resistor Tetap (Fixed)
Secara fisik bentuk resistor tetap adalah
sebagai berikut :
Beberapa hal yang perlu diperhatikan :
1.
2.
3. |
Makin besar bentuk fisik resistor,
makin besar pula daya resistor tersebut.
Semakin besar nilai daya resistor makin tinggi suhu yang bisa diterima
resistor tersebut.
Resistor bahan gulungan kawat pasti lebih besar bentuk
dan nilai daya-nya dibandingkan resistor dari bahan carbon. |
Resistor Variabel
1. Trimpot |
: |
Yaitu variabel resistor yang
nilai hambatannya dapat diubah dengan mengunakan obeng. |
2.
Potensio |
:
|
Yaitu variabel
resistor yang nilai hambatannya dapat diubah langsung mengunakan tangan
(tanpa alat bantu) dengan cara memutar poros engkol atau mengeser kenop
untuk potensio geser. |
Contoh bentuk fisik dari variable resistor
jenis Trimpot :
Contoh bentuk fisik dari variable resistor
jenis Potensio :
Bentuk resistor non linier misalnya PTC,
LDR dan NTC
|
PTC : Positive Temperatur Coefisien
adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya terpengaruh
oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin besar
nilai hambatannya.
|
NTC : Negative Temperatur Coefisien
adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya terpengaruh
oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin kecil
nilai hambatannya. |
LDR : Light Dependent Resistor
adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya terpengaruh
oleh perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Makin besar intensitas
cahaya yang mengenainya makin kecil nilai hambatannya. |
Simbol dari fixed resistor adalah sebagai
berikut :
Resistor
Tetap |
|
|
Standar |
AS
dan Jepang |
Eropa |
Simbol dari variable resistor adalah sebagai
berikut :
Resistor
Variabel |
|
|
Standar |
AS
dan Jepang |
Eropa |
Simbol dari resistor non linier adalah sebagai
berikut :
Resistor
Non Linier |
|
|
|
Jenis |
LDR |
NTC |
PTC |
Kode warna diatur oleh EIA (Electronic Industries
Association)
Dimulai dengan warna paling gelap (hitam)
lebih terang hingga warna paling terang (putih).
Gambar urutan gelang warna
pada resistor :
Pedoman dalam menentukan urutan gelang warna
:
- Gelang pertama tidak berwarna hitam, emas, perak, atau
tidak berwarna
- Gelang terakhir ( toleransi ) jarak/spasinya lebih lebar
dibanding dengan jarak gelang yang lain
- Gelang pertama dibuat lebih lebar dari yang lain, apabila
spasi antar gelang jaraknya sama
Daftar Kode warna resistor untuk 4 dan 5
gelang
Pemberian nilai untuk resistor karbon selalu
dengan gelang kode warna, kecuali untuk resistor chip sudah memakai angka.
Untuk resistor berbahan wire wounded selalu nilai ditulis langsung pada badan
resistor.
Warna |
Gelang 1 |
Gelang 2 |
Gelang 3 |
Multiplier |
Toleransi |
Hitam |
|
0 |
0 |
1 Ohm |
|
Coklat |
1 |
1 |
1 |
10 Ohm |
± 1 % |
Merah |
2 |
2 |
2 |
100 Ohm |
± 2 % |
Orange |
3 |
3 |
3 |
1 K Ohm |
|
Kuning |
4 |
4 |
4 |
10 K Ohm |
|
Hijau |
5 |
5 |
5 |
100 K Ohm |
± 0,5 % |
Biru |
6 |
6 |
6 |
1 M Ohm |
± 0,25 % |
Ungu |
7 |
7 |
7 |
10 M Ohm |
± 0,10 % |
Abu-abu |
8 |
8 |
8 |
|
± 0,05 % |
Putih |
9 |
9 |
9 |
|
|
Emas |
|
|
|
0,1 Ohm |
± 5 % |
Perak |
|
|
|
0,01 Ohm |
± 10 % |
Contoh pembacaan kode warna resistor 4 dan
5 warna :
1 |
|
Gelang 1 = Coklat ( 1 )
Gelang 2 = Hitam ( 0 )
Gelang 3 = Merah ( 102)
Gelang 4 = emas ( 5 % )
Nilai resistor tersebut adalah : 10 X 102=
1000 Ω = 1 KΩ ± 5 % |
2 |
|
Gelang 1 = Coklat ( 1 )
Gelang 2 = Hitam ( 0 )
Gelang 3 = Hitam ( 0 )
Gelang 4 = Merah ( 102)
Gelang 5 = Coklat ( 1 % )
Nilai Resistor adalah : 100 X 102=
10000 Ω = 10 KΩ ± 1 % |
BPM Semarang
©
2007
2.Kapasitor atau kondensator
Komponen elektronika yang mampu menyimpan muatan listrik.
Jenis - jenis kapasitor :
a.) kapasitor elektrostatis
ex : kapasitor mika dan keramik
b) kapasitor elektrolitik
ex : elco
c) kapasitor kimia
ex : accu dan baterai
Komponen elektronika kali ini yang akan kita bahas adalah
kapasitor.Selain kapasitor nama lainnya adalah condensator.Komponen ini
seperti halnya resistor juga termasuk dalam kelompok komponen
pasif,yaitu jenis komponen yang bekerja tanpa memerlukan arus panjar.
Jenis-jenis kapasitor ada berbagai macam,diantaranya adalah di bawah ini.
* Menurut Polaritasnya
- Kapasitor Polar
Memiliki polaritas (+) dan (-).
Dalam pemasangannya harus diperhatikan polaritasnya dan tidak boleh
dipasang terbalik. Pada bodynya terdapat tanda polaritasnya untuk
menandai kaki yang berpolaritas (+) atau (-).
- Kapasitor Non Polar(Bipolar Capasitor)
Jenis kapasitor ini bisa dipasang bolak-balik.
* Menurut Bahan Pembuatannya
Kapasitor pada dasarnya adalah 2 buah lempeng logam(dielectric) yang
dipisahkan oleh sebuah bahan isulator. Nah,bahan isulator inilah yg
menentukan nama kapasitor tersebut.
Menurut bahan pembuatannya jenis2 kapasitor adalah :
- Kapasitor Elektrolit → isulatornya dibuat dari bahan elektrolit
- Kapasitor Mika → bahan isulatornya dibuat dari mika
- Kapasitor Udara → bahan isulatornya dibuat dari udara.
- Kapasitor Kertas,tantalum,milar,dsb.
* Menurut Ketetapan Nilainya
- Kapasitor Tetap/permanen
Nilai kapasitasnya tidak bisa diubah-ubah.
- Kapasitor Variable atau sering juga disebut VC atau Varco (variable capasitor)
Kapasitor jenis ini bisa kita ubah-ubah nilainya.
Fungsi kapasitor adalah untuk menyimpan arus/tegangan listrik. Untuk
arus DC kapasitor berfungsi sebagai isulator/penahan arus listrik,
sedangkan untuk arus AC berfungsi sebagai konduktor/melewatkan arus
listrik.
Dalam penerapannya kapasitor digunakan sebagai filter/penyaring,perata
tegangan DC pada pengubah AC to DC,pembangkit gelombang ac atau
oscilator dsb.
Nilai kapasitor dapat kita lihat pada tulisan yang terdapat pada
body-nya, misalnya 10 uF/16 V artinya nilai kapasitor itu adalah 10
mikro Farad dan bisa bekerja pada tegangan maximal 16 V,jika melebihi 16
V maka kapasitor ini akan mengalami 'break down' alias ko'it:-).
Farad adalah satuan nilai kapasitas dari kapasitor.
1 uF → 1 mikro Farad = 1 x 10 pangkat (-6) Farad = 0.000001 Farad
1 nF → 1 nano farad = 1 x 10 pangkat (-9) Farad
1 pF → 1 piko Farad = 1 x 10 pangkat (-12) Farad
# Kode Angka Pada Kapasitor
Untuk kapasitor yang nilai kapasitasnya di bawah 1 uF biasanya nilai kapasitasnya dituliskan dalam kode angka.
Contoh :
1. 104 → 10 x 10 pangkat 4 (dalam satuan piko Farad) = 100000 pF atau 100 nF atau 0.1 uF
2. 222 → 22 x 10 pangkat 2 (pF) = 2200 pF atau 2.2 nF
* caranya adalah kita tulis ulang 2 angka pertama,kemudian kita kalikan dengan 10 pangkat angka terakhirnya.
3. 4n7 → 4.7 nano Farad
4. 2p5 → 2.5 piko Farad
Kapasitor yang bernilai di bawah 1 uF umumnya adalah jenis non polar,kecuali yang jenis elektrolit.
Gambar kapasitor adalah berikut iniDalam skema elektronika simbol
kapasitor adalah seperti di bawah iniYang ada tanda (+) dan (-) adalah
simbol kapasitor polar sedangkan yang tanpa tanda (+) dan (-) adalah
simbol kapasitor non polar.
KAPASITOR (KONDENSATOR)
Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan
dengan huruf “C” adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan
listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan
ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh
Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu
Farad = 9 x 1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut.
Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan
oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal
misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung
plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan
mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang
sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi.
Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan
sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif,
karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan
elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung
kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat
terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.
1.1. Kapasitansi
Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk
dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1
coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat
postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1
farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1
coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :
Q = C V
Q = muatan elektron dalam C (coulombs)
C = nilai kapasitansi dalam F (farad)
V = besar tegangan dalam V (volt)
Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan
mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal
(tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumus
dapat di tulis sebagai berikut :
C = (8.85 x 10-12) (k A/t)
Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan.
Untuk rangkaian elektronik praktis, satuan farad adalah sangat besar
sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasaran memiliki satuan : µF, nF
dan pF.
1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad)
1 µF = 1.000.000 pF (piko Farad)
1 µF = 1.000 nF (nano Farad)
1 nF = 1.000 pF (piko Farad)
1 pF = 1.000 µµF (mikro-mikro Farad)
1 µF = 10-6 F
1 nF = 10-9 F
1 pF = 10-12 F
Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran
sebuah kapasitor. Misalnya 0.047µF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau
contoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.
Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif
dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk
tabung.
Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih
rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya,
kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan
lainnya seperti tablet atau kancing baju yang sering disebut kapasitor
(capacitor).
2.2 Wujud dan Macam Kondensator
Berdasarkan kegunaannya kondensator di bagi menjadi :
1. Kondensator tetap (nilai kapasitasnya tetap tidak dapat diubah)
2. Kondensator elektrolit (Electrolit Condenser = Elco)
3. Kondensator variabel (nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah)
Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis
dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan
polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis
kapasitansinya sebesar 100µF25v yang artinya kapasitor/ kondensator
tersebut memiliki nilai kapasitansi 100 µF dengan tegangan kerja
maksimal yang diperbolehkan sebesar 25 volt.
Kapasitor yang ukuran fisiknya kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua)
atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka, satuannya adalah pF
(pico farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47,
maka kapasitansi kapasitor tersebut adalah 47 pF. Jika ada 3 digit,
angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan angka ke-3
adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya,
berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000, 5 = 100.000 dan
seterusnya.
Contoh :
Untuk kapasitor polyester nilai kapasitansinya bisa diketahui berdasarkan warna seperti pada resistor.
Contoh :
Seperti komponen lainnya, besar kapasitansi nominal ada toleransinya.
Pada tabel 2.3 diperlihatkan nilai toleransi dengan kode-kode angka atau
huruf tertentu. Dengan tabel tersebut pemakai dapat dengan mudah
mengetahui toleransi kapasitor yang biasanya tertera menyertai nilai
nominal kapasitor. Misalnya jika tertulis 104 X7R, maka kapasitansinya
adalah 100nF dengan toleransi +/-15%. Sekaligus diketahui juga bahwa
suhu kerja yang direkomendasikan adalah antara -55Co sampai +125Co .
Dari penjelasan di atas bisa diketahui bahwa karakteristik kapasitor
selain kapasitansi juga tak kalah pentingnya yaitu tegangan kerja dan
temperatur kerja. Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang diijinkan
sehingga kapasitor masih dapat bekerja dengan baik. Misalnya kapasitor
10uF25V, maka tegangan yang bisa diberikan tidak boleh melebihi 25 volt
dc. Umumnya kapasitor-kapasitor polar bekerja pada tegangan DC dan
kapasitor non-polar bekerja pada tegangan AC. Sedangkan temperatur kerja
yaitu batasan temperatur dimana kapasitor masih bisa bekerja dengan
optimal. Misalnya jika pada kapasitor tertulis X7R, maka kapasitor
tersebut mempunyai suhu kerja yang direkomendasikan antara -55Co sampai
+125Co. Biasanya spesifikasi karakteristik ini disajikan oleh pabrik
pembuat di dalam datasheet.
2.3. Rangkaian Kapasitor
Rangkaian kapasitor secara seri akan mengakibatkan nilai kapasitansi
total semakin kecil. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara
seri.
Pada rangkaian kapasitor yang dirangkai secara seri berlaku rumus :
Rangkaian kapasitor secara paralel akan mengakibatkan nilai kapasitansi
pengganti semakin besar. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai
secara paralel.
Pada rangkaian kapasitor paralel berlaku rumus :
2.4. Fungsi Kapasitor
Fungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian :
1. Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain (pada PS = Power Supply)
2. Sebagai filter dalam rangkaian PS
3. Sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian antenna
4. Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon
5. Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar
2.5. Tipe Kapasitor
Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan
dielektriknya. Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian,
yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan electrochemical.
• Kapasitor Electrostatic
Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan
bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah
bahan yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang
kapasitansinya kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa µF, yang
biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi
tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan
material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal
dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate,
metalized paper dan lainnya.
Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk
kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok
ini adalah non-polar.
• Kapasitor Electrolytic
Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang
bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang
termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan – di
badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena
proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub
positif anoda dan kutub negatif katoda.
Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium,
magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya
dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film).
Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada
proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup ke dalam larutan
elektrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan
larutan electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada
larutan electrolyte terlepas dan mengoksidasi permukaan plat metal.
Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan
Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya.
Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida
dan electrolyte (katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini
lapisan-metal-oksida sebagai dielektrik. Dari rumus (2) diketahui besar
kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal dielektrik. Lapisan
metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat
kapasitor yang kapasitansinya cukup besar.
Karena alasan ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak
digunakan adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan
murah adalah aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan
plat Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu
dapat diperoleh kapasitor yang kapasitansinya besar. Sebagai contoh
100uF, 470uF, 4700uF dan lain-lain, yang sering juga disebut kapasitor
elco.
Bahan electrolyte pada kapasitor tantalum ada yang cair tetapi ada juga
yang padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan
electrolit yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain
yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa
memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil.
Selain itu karena seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime)
menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor
yang sangat kecil Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi
relatif mahal.
• Kapasitor Electrochemical
Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk
kapasitor jenis ini adalah battery dan accu. Pada kenyataannya battery
dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi
yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe
kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan
kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk aplikasi
mobil elektrik dan telepon selular
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan
listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang
dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum
dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua
ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif
akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat
yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu
lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan
sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif,
karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan
elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung
kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat
terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan
Rangkaian Penyearah dengan Filter Kapasitor
Keluaran penyearah rata-rata adalah tegangan DC yang memiliki riak
(ripple). Untuk mengubah riak ini ke tegangan DC yang tetap, dibutuhkan
sebuah penapis (filter) menggunakan Kapasitor seperti pada gambar 6
Gambar 6. Penyerah dengan filter C
Proses pengisian dan pengosongan arus (charging and discharging) pada
rangkaian kapasitor, sangat bergantung kepada harga-harga dari Resistor
dan Kapasitor. Tegangan pada kapasistor pada saat proses pengisian
adalah sebagai berikut:
sedangkan persamaan arus untuk proses pembuangan adalah sebagai berikut:
dimana konstantat waktu peluruhan, biasa dikenal dengan istilah konstanta waktu t ,yaitu : t=RC
Peranan Kapasitor dalam Penggunaan Energi Listrik
Baterai Nuklir: Sumber Arus Searah yang Perlu Dikembangkan
Kehidupan modern salah satu cirinya adalah pemakaian energi listrik yang
besar. Besarnya energi atau beban listrik yang dipakai ditentukan oleh
reaktansi (R), induktansi (L) dan capasitansi (C). Besarnya pemakaian
energi listrik itu disebabkan karena banyak dan beraneka ragam peralatan
(beban) listrik yang digunakan. Sedangkan beban listrik yang digunakan
umumnya bersifat induktif dan kapasitif. Di mana beban induktif
(positif) membutuhkan daya reaktif seperti trafo pada rectifier, motor
induksi (AC) dan lampu TL, sedang beban kapasitif (negatif) mengeluarkan
daya reaktif. Daya reaktif itu merupakan daya tidak berguna sehingga
tidak dapat dirubah menjadi tenaga akan tetapi diperlukan untuk proses
transmisi energi listrik pada beban. Jadi yang menyebabkan pemborosan
energi listrik adalah banyaknya peralatan yang bersifat induktif.
Berarti dalam menggunakan energi listrik ternyata pelanggan tidak hanya
dibebani oleh daya aktif (kW) saja tetapi juga daya reaktif (kVAR).
Penjumlahan kedua daya itu akan menghasilkan daya nyata yang merupakan
daya yang disuplai oleh PLN. Jika nilai daya itu diperbesar yang
biasanya dilakukan oleh pelanggan industri maka rugi-rugi daya menjadi
besar sedang daya aktif (kW) dan tegangan yang sampai ke konsumen
berkurang. Dengan demikian produksi pada industri itu akan menurun hal
ini tentunya tidak boleh terjadi untuk itu suplai daya dari PLN harus
ditambah berarti penambahan biaya. Karena daya itu P = V.I, maka dengan
bertambah besarnya daya berarti terjadi penurunan harga V dan naiknya
harga I. Dengan demikian daya aktif, daya reaktif dan daya nyata
merupakan suatu kesatuan yang kalau digambarkan seperti segi tiga
siku-siku pada Gambar 1.
Dari Gambar 1 tersebut diperoleh bahwa perbandingan daya aktif (kW)
dengan daya nyata (kVA) dapat didefinisikan sebagai faktor daya (pf)
atau cos r.
cos r = pf = P (kW) / S (kVA) ........(1) P (kW) = S (kVA) . cos r................(2)
Seperti kita ketahui bahwa harga cos r adalah mulai dari 0 s/d 1.
Berarti kondisi terbaik yaitu pada saat harga P (kW) maksimum [ P (kW)=S
(kVA) ] atau harga cos r = 1 dan ini disebut juga dengan cos r yang
terbaik. Namun dalam kenyataannya harga cos r yang ditentukan oleh PLN
sebagai pihak yang mensuplai daya adalah sebesar 0,8. Jadi untuk harga
cos r < 0,8 berarti pf dikatakan jelek. Jika pf pelanggan jelek
(rendah) maka kapasitas daya aktif (kW) yang dapat digunakan pelanggan
akan berkurang. Kapasitas itu akan terus menurun seiring dengan semakin
menurunnya pf sistem kelistrikan pelanggan. Akibat menurunnya pf itu
maka akan muncul beberapa persoalan sbb: a. Membesarnya penggunaan daya
listrik kWH karena rugi-rugi. b. Membesarnya penggunaan daya listrik
kVAR. c. Mutu listrik menjadi rendah karena jatuh tegangan. Secara
teoritis sistem dengan pf yang rendah tentunya akan menyebabkan arus
yang dibutuhkan dari pensuplai menjadi besar. Hal ini akan menyebabkan
rugi-rugi daya (daya reaktif) dan jatuh tegangan menjadi besar. Dengan
demikian denda harus dibayar sebabpemakaian daya reaktif meningkat
menjadi besar. Denda atau biaya kelebihan daya reaktif dikenakan apabila
jumlah pemakaian kVARH yang tercata dalam sebulan lebih tinggi dari
0,62 jumlah kWH pada bulan yang bersangkutan sehingga pf rata-rata
kurang dari 0,85. Sedangkan perhitungan kelebihan pemakaian kVARH dalam
rupiah menggunakan rumus sbb: [ B - 0,62 ( A1 + A2 ) ] Hk Dimana : B =
pemakaian k VARH A1 = pemakaian kWH WPB A2 = pemakaian kWH LWBP Hk =
harga kelebihan pemakaian kVARH Untuk memperbesar harga cos r (pf)
yang rendah hal yang mudah dilakukan adalah memperkecil sudut r sehingga
menjadi r1 berarti r>r1. Sedang untuk memperkecil sudut r itu hal
yang mungkin dilakukan adalah memperkecil komponen daya reaktif (kVAR).
Berarti komponen daya reaktif yang ada bersifat induktif harus dikurangi
dan pengurangan itu bisa dilakukan dengan menambah suatu sumber daya
reaktif yaitu berupa kapasitor.
Proses pengurangan itu bisa terjadi karena kedua beban (induktor dan
kapasitor) arahnya berlawanan akibatnya daya reaktif menjadi kecil. Bila
daya reaktif menjadi kecil sementara daya aktif tetap maka harga pf
menjadi besar akibatnya daya nyata (kVA) menjadi kecil sehingga rekening
listrik menjadi berkurang. Sedangkan keuntungan lain dengan mengecilnya
daya reaktif adalah :
• Mengurangi rugi-rugi daya pada sistem.
• Adanya peningkatan tegangan karena daya meningkat.
Proses Kerja Kapasitor
Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar pf dipasang paralel
dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron
akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan
muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke
luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya
dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif.
Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor
akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan
elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya treaktif ke
beban. Keran beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat
kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil.
Rugi-rugi daya sebelum dipasang kapasitor :
Rugi daya aktif = I2 R Watt .............(5)
Rugi daya reaktif = I2 x VAR.........(6)
Rugi-rugi daya sesudah dipasang kapasitor :
Rugi daya aktif = (I2 - Ic2) R Watt ...(7)
Rugi daya reaktif = (I2 - Ic2) x VAR (8)
Pemasangan Kapasitor
Kapasitor yang akan digunakan untuk memperkecil atau memperbaiki pf penempatannya ada dua cara :
1. Terpusat kapasitor ditempatkan pada:
a. Sisi primer dan sekunder transformator
b. Pada bus pusat pengontrol
2. Cara terbatas kapasitor ditempatkan
a. Feeder kecil
b. Pada rangkaian cabang
c. Langsung pada beban
Perawatan Kapasitor
Kapasitor yang digunakan untuk memperbaiki pf supaya tahan lama tentunya
harus dirawat secara teratur. Dalam perawatan itu perhatian harus
dilakukan pada tempat yang lembab yang tidak terlindungi dari debu dan
kotoran. Sebelum melakukan pemeriksaan pastikan bahwa kapasitor tidak
terhubung lagi dengan sumber. Kemudian karena kapasitor ini masih
mengandung muatan berarti masih ada arus/tegangan listrik maka kapasitor
itu harus dihubung singkatkan supaya muatannya hilang. Adapun jenis
pemeriksaan yang harus dilakukan meliputi :
• Pemeriksaan kebocoran
• Pemeriksaan kabel dan penyangga kapasitor
• Pemeriksaan isolator
3.Dioda
komponen elektronika yang berfungsi mengalirkan arus listrik
dalam suatu arah (bias forward) dan untuk menahan arus dari arah
sebaliknya (bias reverse).
Fungsi Dioda dalam komponen elektronika adalah sebagai, Untuk penyerah arus, Sebagai
catu daya, Sebagai penyaring atau pendeteksi dan Untuk stabilisator
tegangan.
Dioda adalah komponen aktif yang memiliki dua terminal yang melewatkan arus listrik hanya satu arah.
Dioda memiliki dua elektroda aktif dimana isyarat listrik dapat
mengalir, dan kebanyakan diode digunakan karena karakteristik satu arah
yang dimilikinya. Dioda varikap (
VARIable CAPacitor/kondensator variabel) digunakan sebagai kondensator terkendali tegangan.
Dalam dunia otomotif, fungsi dioda sangat di perlukan pada sistem
pengisian alternatol/dinamo isi dimana tegangan AC yang di bangkitkan
oleh alternator di searahkan menjadi tegangan DC oleh dioda sebagai
sumber suplay tegangan ke beban serta sebagai charger accu/aki dengan 12
volt melalui IC regulator alternator.
Jenis dioda juga bermacam-macam, seperti Dioda silicon, Dioda germanium, Dioda zener dan LED (Light Emitting Dioda).
Fungsi dioda
ini sangat berlainan, karena memiliki perbedaan pada aspek fisik baik
ukuran geometrik, tingkat pengotoran, jenis elektrode ataupun jenis
pertemuan.
Selain sebagai penyerah arus, fungsi dioda juga bisa di
gunakan sebagai detector yaitu untuk mendeteksi sinyal-sinyal
kecil. Dioda zener dipakai sebagai stabilisator tegangan catu daya
sedangkan dioda LED (Light Emitting Dioda) yaitu dioda yang dapat
memancarkan cahaya biasanya dipakai sebagai lampu control.
Sebagian besar jenis dioda seringkali disebut karakteristik menyearahkan.
Fungsi dioda
paling umum adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam
suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari
arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Itu sebabnya,
dioda dapat dianggap sebagai versi elektronik dari katup pada transmisi
cairan.
Karakteristik dioda atau kurva I–V, berhubungan
langsung dengan perpindahan dari pembawa melalui yang dinamakan lapisan
penipisan atau daerah pemiskinan yang terdapat pada pertemuan p-n di
antara semikonduktor.
Pada diode p-n, arus mengalir dari sisi tipe-p (anode) menuju sisi
tipe-n (katode), tetapi tidak mengalir dalam arah sebaliknya. Itu lah
yang dinamakan Dioda semikonduktor. Tipe lain dari diode semikonduktor
adalah diode Schottky yang dibentuk dari pertemuan antara logam dan
semikonduktor.
4.Transistor
adalah
alat semikonduktor
yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung
(switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi
lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana
berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET),
memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber
listriknya.
Transistor through-hole (dibandingkan dengan pita ukur
sentimeter)
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor
(E) dan Kolektot (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor
dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar
daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output
Kolektor.
Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia
elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam
amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber
listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam
rangkaian-rangkaian
digital, transistor digunakan sebagai
saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai
logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.
Cara kerja semikonduktor
Pada dasarnya, transistor dan tabung vakum memiliki fungsi yang serupa; keduanya mengatur jumlah aliran arus listrik.
Untuk mengerti cara kerja
semikonduktor,
misalkan sebuah gelas berisi air murni. Jika sepasang konduktor
dimasukan kedalamnya, dan diberikan tegangan DC tepat dibawah tegangan
elektrolisis (sebelum air berubah menjadi
Hidrogen dan
Oksigen),
tidak akan ada arus mengalir karena air tidak memiliki pembawa muatan
(charge carriers). Sehingga, air murni dianggap sebagai
isolator.
Jika sedikit garam dapur dimasukan ke dalamnya, konduksi arus akan
mulai mengalir, karena sejumlah pembawa muatan bebas (mobile carriers,
ion)
terbentuk. Menaikan konsentrasi garam akan meningkatkan konduksi, namun
tidak banyak. Garam dapur sendiri adalah non-konduktor (
isolator), karena pembawa muatanya tidak bebas.
Silikon murni sendiri adalah sebuah isolator, namun jika sedikit pencemar ditambahkan, seperti
Arsenik,
dengan sebuah proses yang dinamakan doping, dalam jumlah yang cukup
kecil sehingga tidak mengacaukan tata letak kristal silikon, Arsenik
akan memberikan
elektron
bebas dan hasilnya memungkinkan terjadinya konduksi arus listrik. Ini
karena Arsenik memiliki 5 atom di orbit terluarnya, sedangkan Silikon
hanya 4. Konduksi terjadi karena pembawa muatan bebas telah ditambahkan
(oleh kelebihan elektron dari Arsenik). Dalam kasus ini, sebuah Silikon
tipe-n (n untuk negatif, karena pembawa muatannya adalah elektron yang
bermuatan negatif) telah terbentuk.
Selain dari itu, silikon dapat dicampur dengan
Boron
untuk membuat semikonduktor tipe-p. Karena Boron hanya memiliki 3
elektron di orbit paling luarnya, pembawa muatan yang baru, dinamakan
"lubang" (hole, pembawa muatan positif), akan terbentuk di dalam tata
letak kristal silikon.
Dalam tabung hampa, pembawa muatan (elektron) akan dipancarkan oleh
emisi thermionic dari sebuah
katode yang dipanaskan oleh kawat filamen. Karena itu, tabung hampa tidak bisa membuat pembawa muatan positif (hole).
Dapat disimak bahwa pembawa muatan yang bermuatan sama akan saling
tolak menolak, sehingga tanpa adanya gaya yang lain, pembawa-pembawa
muatan ini akan terdistribusi secara merata di dalam materi
semikonduktor. Namun di dalam sebuah transistor bipolar (atau diode
junction) dimana sebuah semikonduktor tipe-p dan sebuah semikonduktor
tipe-n dibuat dalam satu keping silikon, pembawa-pembawa muatan ini
cenderung berpindah ke arah sambungan P-N tersebut (perbatasan antara
semikonduktor tipe-p dan tipe-n), karena tertarik oleh muatan yang
berlawanan dari seberangnya.
Kenaikan dari jumlah pencemar (doping level) akan meningkatkan
konduktivitas dari materi semikonduktor, asalkan tata-letak kristal
silikon tetap dipertahankan. Dalam sebuah transistor bipolar, daerah
terminal emiter memiliki jumlah doping yang lebih besar dibandingkan
dengan terminal basis. Rasio perbandingan antara doping emiter dan basis
adalah satu dari banyak faktor yang menentukan sifat penguatan arus
(current gain) dari transistor tersebut.
Jumlah doping yang diperlukan sebuah semikonduktor adalah sangat
kecil, dalam ukuran satu berbanding seratus juta, dan ini menjadi kunci
dalam keberhasilan semikonduktor. Dalam sebuah metal, populasi pembawa
muatan adalah sangat tinggi; satu pembawa muatan untuk setiap atom.
Dalam metal, untuk mengubah metal menjadi isolator, pembawa muatan harus
disapu dengan memasang suatu beda tegangan. Dalam metal, tegangan ini
sangat tinggi, jauh lebih tinggi dari yang mampu menghancurkannya.
Namun, dalam sebuah semikonduktor hanya ada satu pembawa muatan dalam
beberapa juta atom. Jumlah tegangan yang diperlukan untuk menyapu
pembawa muatan dalam sejumlah besar semikonduktor dapat dicapai dengan
mudah. Dengan kata lain, listrik di dalam metal adalah inkompresible
(tidak bisa dimampatkan), seperti fluida. Sedangkan dalam semikonduktor,
listrik bersifat seperti gas yang bisa dimampatkan. Semikonduktor
dengan doping dapat diubah menjadi isolator, sedangkan metal tidak.
Gambaran di atas menjelaskan konduksi disebabkan oleh pembawa muatan,
yaitu elektron atau lubang, namun dasarnya transistor bipolar adalah
aksi kegiatan dari pembawa muatan tersebut untuk menyebrangi daerah
depletion zone. Depletion zone ini terbentuk karena transistor tersebut
diberikan tegangan bias terbalik, oleh tegangan yang diberikan di antara
basis dan emiter. Walau transistor terlihat seperti dibentuk oleh dua
diode yang disambungkan, sebuah transistor sendiri tidak bisa dibuat
dengan menyambungkan dua diode. Untuk membuat transistor,
bagian-bagiannya harus dibuat dari sepotong kristal silikon, dengan
sebuah daerah basis yang sangat tipis.
Cara kerja transistor
Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor,
bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan
field-effect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda.
Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya
menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk
membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu
daerah/lapisan pembatas dinamakan
depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut.
FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis
pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam
FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan
depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar
dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan
dari daerah perbatasan ini dapat diubah dengan perubahan tegangan yang
diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut. Lihat
artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut.
Jenis-jenis transistor
Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:
- Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide
- Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain
- Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.
- Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel
- Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power
- Maximum frekuensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain
- Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain.
|
PNP |
|
P-channel |
|
NPN |
|
N-channel |
BJT |
|
JFET |
|
Simbol Transistor dari Berbagai Tipe
ada 2 tipe transistor :
a) BJT (Bipolar Junction Tramsistor)
contoh :
- Transistor NPN
- Transistor PNP
BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah salah satu dari dua jenis
transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua diode yang
terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal.
Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).
Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat
menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal
kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai
penguat elektronik. Rasio antara arus pada koletor dengan arus pada
basis biasanya dilambangkan dengan β atau
. β biasanya berkisar sekitar 100 untuk transistor-transisor BJT.
b) FET (Feild Effect Transistor)
contoh :
- Junction FET ( JFET )
- Metal Oxide Silikon FET ( MOSFET )
FET dibagi menjadi dua keluarga:
Junction FET (
JFET) dan
Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai
Metal Oxide Silicon (atau
Semiconductor)
FET (
MOSFET). Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk sebuah
diode
dengan kanal (materi semikonduktor antara Source dan Drain). Secara
fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-state
dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah diode antara
grid dan
katode.
Dan juga, keduanya (JFET dan tabung vakum) bekerja di "depletion mode",
keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya menghantarkan
arus listrik dibawah kontrol tegangan input.
FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe
enhancement mode dan
depletion mode.
Mode menandakan polaritas dari tegangan gate dibandingkan dengan source
saat FET menghantarkan listrik. Jika kita ambil N-channel FET sebagai
contoh: dalam depletion mode, gate adalah negatif dibandingkan dengan
source, sedangkan dalam enhancement mode, gate adalah positif. Untuk
kedua mode, jika tegangan gate dibuat lebih positif, aliran arus di
antara source dan drain akan meningkat. Untuk P-channel FET,
polaritas-polaritas semua dibalik. Sebagian besar IGFET adalah tipe
enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe depletion mode.
http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor