BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar belakang
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.
Pada
umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan
Kolektor (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.
Kapasitor adalah
perangkat elektrostatik. Mereka memiliki kemampuan
untuk mengisi dan
menyimpan tegangan. Untuk melanjutkan
analogi air kita, kapasitor akan seperti
ember. Air
(arus)
dapat masuk
ke dalam ember dan
tidak akan keluar sampai ember
penuh (terisi
penuh). Ember dapat
dibuang (dikosongkan) sesuai
kebutuhan. ketika tegangan stabil ditempatkan
di terminal,
kapasitor akan
memiliki arus
yang besar pada
saat pertama karena
tegangan memimpin
adalah sama
dengan tegangan sumber.
Seiring waktu berlalu,
kapasitor mulai
menerima muatan
listrik dan perbedaan potensial tegangan
antara plat
kapasitor dan terminal sumber
mulai menurun, menyebabkan
penurunan arus.
Setelah kapasitor
telah memperoleh muatan penuh, tegangan
plat adalah
sama
dengan tegangan sumber dan
arus berhenti
mengalir. Waktu
yang dibutuhkan untuk pengisian berlangsung
ditentukan oleh nilai
dari kapasitor dan perlawanan di sirkuit.
Hambatan(
atau Resistansi ) kawat atau benda lain menentukan besarnya beda potensial yang
harus diadakan antara kedua ujungnya, agar di dalam kawat mengalir arus satu
ampere. Satuan hambatan ialah ohm
dengan lambing Ω(omega).1Ω = 1V/A.
1.2
Tujuan
1. Untuk mengenal komponen aktif dan pasif
2.
Untuk menentukan baik buruknya kapasitor, resistor, dan transistor yang
digunakan dalam percobaan
3.
Untuk mengetahui cara menentukan kaki transistor menggunakan multimeter
4.
Untuk mengetahui fungsi dasar dari kapasitor, resistor, dan transistor
5.
Untuk mengetahui cara mengukur hambatan resistor menggunakan multimeter
BAB II
DASAR TEORI
Dalam transistor
hubungan baik pembawa mayoritas maupun minoritas ikut serta dalam proses.
Karena itu transistor – transistor hubngan dinamakan alat bipolar (dwikutub),
atau transistor hubungan bipolar, atau cukup dengan transistor bipolar. Dalam
operasi normal transistor, hubungan emitter-basis dicatu maju sedangkan
hubungan kolektor-basis dicatu balik. Biasanya symbol huruf E, B dan C
digunakan untuk terminal – terminal emitter, basis dan kolektor. Tanda panah
pada emitter menunjukkan arah aliran arus kalau hubungan emitter-basis dicatu
maju. Jadi, arus masuk ke transistor lewat terminal emitter dalam transistor
p-n-p, sedangkan dalam transistor n-p-n, arus keluar transistor lewat terminal
emitter. Dalam kedua jenis transistor tersebut, arus – arus emitter, basis dan
kolektor, berturut-turut diberi tanda
dan
yang diambil positif kalau arus
mengalir ke dalam transistor. Penurunan tegangan dari emitter ke basis, dan
kolektor ke emitter ditunjukkan berturut – turut oleh symbol
tegangan – tegangan ini diambil
positif kalau terminal yang ditunjukkan
oleh subskrip pertama positif dibandingkan dengan terminal yang ditunjukkan
oleh subskrip kedua. Arah arus acuan yang dipilih dan kutub – kutub tegangan
ditunjukkan dalam gambar. Dalam keadaan normal, karena karena hubungan emitter basis
dicatu maju,
negatif untuk transistor n-p-n dan
positif untuk transistor terhadap acuan yang dipilih. Kalau hubungan kolektor –
basis dicatu balik, tegangan
positif untuk transistor n-p-n dan
negative untuk transistor p-n-p terhadap acuan. Catatan bahwa tanda – tanda
tersebut berlawanan untuk transistor n-p-n dan p-n-p.
Pencampur dalam bentuk gas berdifusi masuk ke dalam permukaan
semikonduktor membentuk daerah p yang kemudian digunakan sebagai basis
transistor. Irisan ini kemudian ditutup dengan kedok (mask) dengan bukaan
tertentu dan dipanaskan lagi dalam uap gas dari pencampuran jenis n. pada saat
ini suatu lapisan bahan jenis n terbentuk di atas lapisan jenis p. lapisan n
ini membentuk emitter dari transistor. Ini merupakan proses rombongan (batch)
dan sejumlah besar transistor dapat dibuat dalam satu kali pembuatan. (Chattopadhyay. D, 1989)
Resistor mungkin
adalah komponen elektronika yang paling umum digunakan.
Sebagaimana namanya,
tujuan mereka adalah
untuk menolak aliran elektron.
Sebuah setrika
dan pemanggang roti adalah contoh perangkat yang menggunakan resistor
sebagai komponen utama mereka. Anda
dapat melihat kawat resistif dalam pemanggang roti saat
mereka bersinar ketika roti panggang adalah
turun. kabel ini menimbulkan panas yang
memanggang roti.
Pada
kenyataannya, apa pun yang memiliki elektron
mengalir melewatinya
memiliki sejumlah
hambatan. Konduktor
memiliki resistansi beberapa, tapi begitu
rendah dibandingkan dengan resistansi lain
di sirkuit sehingga
dapat diabaikan dalam banyak kasus. Tujuan dari resistor yang digunakan dalam
rangkaian adalah untuk mengubah tingkat tegangan
atau untuk mengarahkan dan mengendalikan
arus. Sebagaimana
melewati arus melalui
resistor, tegangan
jatuh di atasnya ditentukan oleh jumlah
arus dan hambatan
dari resistor.
Resistor dibuat dari
material yang elektron
mengalami kesulitan untuk melaluinya. Kesulitan ini menghasilkan
panas. Jumlah panas berbanding lurus dengan arus melalui resistor
dan tegangan yang melaluinya. Panas ini disebut
daya. daya yang dikonsumsi oleh resistor dapat
dihitung sebagai fungsi dari tegangan dan arus, atau sebagai
fungsi kuadrat
arus saat perlawanan.
Satuan diukur dari daya watt. Satu watt daya dikonsumsi
saat resistor
memiliki satu
volt dan satu ampere dari arus melewatinya.
Material umum yang digunakan resistor adalah karbon.
Kapasitor adalah
perangkat elektrostatik. Mereka memiliki kemampuan
untuk mengisi dan
menyimpan tegangan. Untuk melanjutkan
analogi air kita, kapasitor akan seperti
ember. Air
(arus)
dapat masuk
ke dalam ember dan
tidak akan keluar sampai ember
penuh (terisi
penuh). Ember dapat
dibuang (dikosongkan) sesuai
kebutuhan. ketika tegangan stabil ditempatkan
di terminal,
kapasitor akan
memiliki arus
yang besar pada
saat pertama karena
tegangan memimpin
adalah sama
dengan tegangan sumber. Seiring waktu
berlalu, kapasitor
mulai menerima
muatan listrik dan
perbedaan potensial tegangan antara
plat kapasitor dan terminal sumber
mulai menurun, menyebabkan
penurunan arus.
Setelah kapasitor
telah memperoleh muatan penuh, tegangan
plat adalah
sama
dengan tegangan sumber dan
arus berhenti
mengalir. Waktu
yang dibutuhkan untuk pengisian berlangsung
ditentukan oleh nilai
dari kapasitor dan perlawanan di sirkuit.
Kapasitor memiliki dua nilai yang
menentukan karakteristik operasionalnya. mereka memiliki nilai tegangan, yang mana merupakan maksimum yang dapat dengan aman
ditempatkan di seluruh perangkat. Mereka juga memiliki nilai kapasitif, yang diberi
farad, satuan pengukuran untuk kapasitansi. Kapasitansi
menentukan "ukuran" dari kapasitor, yaitu, seberapa cepat itu akan
mengisi dan berapa banyak saat ini dapat diletakkan ketika itu sedang
dilepaskan.
(David P. Beach , 1991)
Arus(I)
dikatakan ada dalam suatu ruang, apabila dalam ruang itu terjadi perpindahan
muatan listrik dari titik yang satu ke titik yang lain. Misalkan muatan itu
mengalir dalam kawat. Baterai adalah
sumber energi listrik. Jika suatu baterai tidak mengalami hilangnya energi di
dalamnya, maka beda potensial di antara kedua kutubnya disebut gaya gerak
listrik (ggl) baterai. Kalau tidak diberi keterangan lebih lanjut, maka beda
potensial antara kedua kutub baterai dianggap sama dengan ggl-nya. Satuan ggl
adalah sama dengan satuan beda potensial, yakni volt.
Hambatan( atau Resistansi ) kawat atau benda lain
menentukan besarnya beda potensial yang harus diadakan antara kedua ujungnya,
agar di dalam kawat mengalir arus satu ampere. Satuan hambatan ialah ohm dengan lambing Ω (omega).1Ω = 1V/A. Hukum Ohm semulanya terdiri atas dua
bagian. Bagian pertama tidak lain ialah definisi hambatan, yakni V=IR . Sering hubungan ini dinamai hukum
Ohm. Akan tetapi, Ohm juga dinyatakan, bahwa R adalah suati konstanta yang
tidak bergantung pada V maupun I. Bagian kedua hukum ini tidak seluruhnya
benar. Hubungan V=IR dapat diterpkan pada resistor apa saja, dimana V adalah
beda potensial antara kedua ujung hambatan, dan I adalah arus yang mengalir di
dalamnya, sedangkan R adalah hambatan (atau resistasi) resistor tersebut.
Pengukuran Hambatan dengan Amperemeter dan
Voltmeter: Arus listrik dalam rangkaian diukur dengan memasang amperemeter
(berhambatan rendah) secara seri di dalamnya. Beda potensial di ukur dengan
menghubungkan voltmeter (berhambatan tinggi) pada kedua ujung resistor yang
sedang dicari, jadi dihubungkan secara paralel. Hambatan resistor dihitung
sebagai hasil bagi penunjukan voltmeter dengan apa yang terbada pada
amperemeter, sesuai hukum Ohm R=V/I. (Jikalau nilai resistansi diinginkan
dengan tepat, hambatan voltmeter dan amperemeter harus ikut diperhitungan dalam
rangkaian).
Beda Potensial Jepit (Voltase) baterai atau generator bila baterai memberi arus I adalah
gaya gerak listrik (ggl atau E) baterai dikurangi penurunan potensial antara
kedua ujung hambatan dalamnya r.
(1)
Apabila
baterai menghasilkan arus (dipakai)
Potensial jepit = ggl – penurunan potensial antara
kedua ujung r = ɛ - Ir
(2)
Apabila
baterai menerima arus (diberi muatan)
Potensial jepit = ggl + penurunan potensial antara kedua ujung r = ɛ +
Ir
(3)
Apabila tidak
terjadi arus :
Potensial jepit = ggl baterai atau generator.
Resistivitas: hambatan (resistansi atau tahanan) R kawat sepanjang L dan
berpenampang A adalah :
R =
………………………………………………….................................................(2.1)
Dimana
adalah
bilangan konstan, disebut resistivitas
(atau hambatan jenis) zat, dan menyatakan sifat khas zat itu. Kalau L dinyatakan dalam meter, A
dalam m2 dan R dalam Ω, maka satuan
adalah Ω m.
Resistansi
merupakan fungsi suhu, jika sepotong kawat pada suhu T0 hambatannya
R0, maka hambatannya R pada suhu T adalah:
R
= R0 + αR0 ( T – T0 )
…………………………….………………... (2.2)
Dimana α disebut koefisien suhu
resistansi zat kawat itu. Pada umumnya α juga merupakan fungsi suhu,
sehingga hubungan di atas hanya berlaku dalam selang suhu yang cukup sempit. Satuan α ialah K-1 atau °C-1.
Hubungan serupa didapat pada resistivitas yang merupakan fungsi temperatur:
jika
o dan
adalah
resistivitas pada suhu To dan T, maka:
=
o + α
o ( T – To )
………………………………………….....……(2.3)
Perubahan
Potensial, beda potensial antara kedua ujung sebuah hambatan R yang dialiri
arus I menurut hukum Ohm adalah IR. Ujung hambatan di mana arus masuk,
berpotensial tinggi, lebih tinggi dari potensial ujung yang lain. Arus listrik
selalu mengalir ‘ke bawah’: dari titik berpotensial tinggi ke yang berpotensial
lebih rendah, melalui hambatan tersebut.
Kutub
positif suatu baterai selalu merupakan titik berpotensial tinggi, jika hambatan
dalam baterai rendah atau sama sekali dapat di abaikan. Hal ini selalu benar,
dan tidak bergantung pada arah arus yang mengalir dalam baterai. Pada umumnya
rangkaian dalam sebuah alat listrik terdiri dari banyak jenis komponen yang
terangkai secara tidak sederhana, akan tetapi untuk mempermudah mempelajarinya
biasanya jenis rangkaian itu biasa dikelompokkan dalam Rangkaian Seri dan
Rangkaian Paralel.
Beberapa resistor dirangkai untuk tujuan tertentu
seperti untuk membagi arus (memperkecil arus) ataupu membagi tegangan. Hubungan
Seri Resistor didapati bila arus hanya dapat mengikuti satu jalan mengaliri dua
atau lebih resistor (hambatan). Untuk hubungan seri beberapa hambatan, hambatan
substitusi atau hambatan ekivalennya ialah:
Rek=
R1+R2+R3+……. (hubungan seri) …………….
………………(2.4)
dimana R1, R2, R3, adalah hambatan
berbagai resistor itu. Perhatikan bahwa cara mendapat kan Rek untuk
hubungan seri adalah sama dengan cara mendapatkan Cek untuk hubungan
paralel. Dalam hubungan seri, arus yang mengaliri tiap hambatan adalah sama.
Beda potensial antara kedua ujung susunan adalah sama dengan jumlah beda
potensial antara masing-masing hambatan.
Hubungan Paralel Resistor beberapa hambatan disebut
berhubungan secara paralel satu
dengan yang lain antara a dan b, jika salah satu ujung masing-masing hambatan
berhubungan dengan a dan ujung yang lain berhubungan dengan b. Hambatan kawat
penghubung diabaikan. Hambaan sustitusi atau hambatan ekivalennya ialah:
=
+
+
+ ……. (hubungan paralel)
…………………………………………..(2.5)
Rek selalu lebih kecil daripada nilai hambatan yang terkecil.
Menambah hambatan secara paralel berari memperkecil Rek, dan
perhatikan rumus Rek untuk hubungan paralel adalah sama seperi Cek
untuk hubungan seri. Beda potensial V pada setiap hambatan dalam hubungan
paralel adalah sama. Arus yang melalui hambatan ke-n ialah Im=V/Rn,
dan arus total yang masuk ke hambatan paralel adalah jumlah arus dalam setiap
cabang. (Bueche,Frederick J., 1993)
Pemahaman terhadap karakteristik-karakteristik dan aplikasi dari komponen
– komponen pasif merupakan hal yang sangat penting untuk memahami cara kerja
dari rangkaian – rangkaian yang digunakan dalam amplifier, osilator, filter,
dan catu daya. Konsep resistansi sebagai sesuatu yang melawan arus. Bentuk –
bentuk resistor konvensional mengikuti suatu “hukum garis lurus” (straight line
law) ketika tegangan diplot terhadap arus dan ini memungkinkan kita untuk
menggunakan resistor sebagai suatu sarana untuk mengkonversi arus menjadi jatuh
tegangan, dan sebaliknya. Karena itu resistor merupakan sarana untuk mengontrol
arus dan tegangan yang bekerja dalam rangkaian-rangkaian elektronik. Resistor
juga dapat berperan sebagai beban untuk mensimulasi keberadaan suatu rangkaian
selama pengujian.
Spesifikasi – spesifikasi untuk suatu resistor umumnya meliputi nilai
resistansi, nilai ketepatan atau toleransi (dikatakan sebagai penyimpangan
maksimum yang diizinkan dari nilai yang tertera), dan rating daya (yang harus
sama dengan atau lebih besar daripada disipasi daya maksimumnya). Nilai yang
tertera pada suatu resistor bukanlah resistansi eksaknya. Penyimpangan – penyimpangan
kecil dalam nilai resistansi pasti selalu terjadi akibat adanya toleransi
produksi. Resistor tersedia dalam beberapa seri yang nilai-nilainya merupakan
kelipatan sepuluh,dimana jumlah nilai yang diberikan setiap seri ditentukan
oleh toleransinya. Untuk mencakup kisaran nilai resistansi yang sepenuhnya
dengan menggunakan resistor yang bertoleransi ±20%, kita harus menyediakan enam
nilai dasar (dikenal sebagai seri E6).
Rating daya resistor berkaitan dengan suhu operasi dan resistor akan
mengalami penurunan rating pada suhu tinggi. Jika keandalan merupakan hal yang
penting, resistor harus dioperasikan jauh di bawah nilai nominal disipasi daya
maksimumnya. Resistor karbon dan resistor oksida logam umumnya ditera dengan
kode-kode warna yang menunjukkan nilai dan toleransinya. Ada dua metode
pengkodean warna yang umumnya digunakan; yang satu adalah dengan menggunakan
empat cincin berwarna sementara yang lainnya menggunakan lima cincin warna.
Resistansi dari sebuah konduktor logam berubah-ubah menurut suhu. Karena
resistansi dari bahan bertambah besar seiring dengan kenaikan suhu, karakter
semacam ini dikatakan sebagai memiliki koefisien suhu positif (positive
temperature coefficient/ PTC). Tidak semua bahan memiliki karakteristik PTC.
Resistansi dari konduktor karbon mengecil dengan kenaikan suhu dan karenanya
disebut memiliki koefisien suhu negative (negative temperature coefficient/
NTC).
Koefisien – koefisien β, γ, dst cukup kecil dan karena kita biasanya
hanya berurusan dengan kisaran suhu yang relative terbatas, kita bisa
mengaproksimasi karakteristik yang diperhatikan ke suatu hukum garis lurus. Pada
resistor-resistor konvensional kita biasanya membutuhkan resistansi yang tetap,
tidak berubah pada kisaran suhu yang lebar. Sebaliknya terdapat
aplikasi-aplikasi dimana kita dapat memanfaatkan efek variasi resistansi untuk
mendeteksi perubahan suhu.
Komponen-komponen yang memungkinkan kita untuk melakukan hal ini dikenal
sebagai termistor.
Resistansi suatu termistor
berubah-ubah seiring dengan berubah-ubahnya suhu dan komponen ini banyak
digunakan dalam penggunaan aplikasi-aplikasi seperti perubahan suhu dan
kompensasi suhu. Tersedia dua jenis dasar termistor, NTC dan PTC.Termistor NTC
yang tipikal memiliki resistansi yang berubah-ubah mulai dari beberapa ratus
(beberapa ribu) ohm pada 25oC hingga beberapa puluh (atau beberapa
ratus) ohm pada 100oC. Termistor PTC umumnya memiliki karakteristik
resistansi suhu yang tetap berbentuk datar (biasanya pada suhu sekitar 100Ω )
untuk kisaran 0oC hingga sekitar 75oC. Di atas kisaran
ini,dan pada suhu kritis (biasanya pada suhu kisaran 80oC hingga 120oC),
resistansi termistor melonjak sangat cepat hingga mencapai, bahkan melampaui
nilai 10kΩ.
Termistor PTC biasanya digunakan untuk proteksi arus lebih
(over-current). dalamnya. Beda potensial di ukur dengan menghubungkan voltmeter
(berhambatan tinggi) pada kedua ujung resistor yang sedang dicari, jadi
dihubungkan secara paralel. Jika arus yang mengalir melalui termistor tetap berada
di bawah nilai ambang, efek pemanasan-diri akan dapat diabaikan dan resistansi
dari termistornya akan tetap rendah (kira-kira sama dengan resistansi pada suhu
25oC). Pada kondisi fault, arus akan melampaui nilai ambang batas
dengan selisih yang besar sehingga termistor mulai mengalami pemanasan-diri.
Nilai-nilai yang tipikal dari arus ambang dan arus jatuh masing-masing adalah
200mA dan 8mA untuk suatu perangkat yang memiliki resistansi normal sebesar 25Ω
pada suhu 25oC.
(Michael Tooley, 2003)
BAB
III
METODOLOGI
PERCOBAAN
3.1
Peralatan
dan Komponen
3.1.1
Peralatan
dan Fungsi
1. Multimeter
Fungsi
: sebagai alat yang akan digunakan untuk menguji baik buruknya suatu komponen
2. PSA
Fungsi : sebagai sumber tegangan
3. Kabel
Fungsi :
untuk menghubungkan rangkaian-rangkaian
4. Protoboard
Fungsi :
sebagai tempat untuk merangkai sebuah rangkaian listrik
3.1.2
Komponen
dan Fungsi
1. Resistor
Fungsi : sebagai pembatas arus listrik
pada suatu beban
2. LED
Fungsi
: sebagai komponen yang akan diuji
3.2
Prosedur Percobaan
I. Untuk
Resistor
1.
Disiapkan peralatan yang akan digunakan.
2.
Diatur multimeter digital sehingga
berfungsi sebagai ohmmeter.
3.
Dihubungkan kutub positif dan kutub negatif dengan resistor 330 ± 5% Ω.
4.
Diamati dan dicatat besar hambatan yang
tertera pada multimeter digital.
5.
Diulangi percobaan di atas dengan
mengganti resistor menjadi 1800
± 5% Ω, 2200
± 5% Ω, 3300 ± 5% Ω, dan 1M ± 1% Ω
6.
Dicatat
data
II. Untuk
LED
1.
Disiapkan peralatan yang akan digunakan.
2.
Diatur multimeter Digital sehingga berfungsi sebagai Voltmeter
3.
Dihubungkan kutub positif (merah) pada anoda dan kutub negatif (hitam) pada katoda dengan
tegangan 2 volt.
4.
Dihubungkan
ke PSA
5.
Dihidupkan PSA dan diamati apakah LED
hidup atau mati, kemudian matikan
PSA untuk mencoba apakah LED masih hidup atau putus, Jika LED mati berarti LED
putus.
6.
Diulangi percobaan di atas dengan mengubah tegangan 4 volt,8 volt dan 10 volt.
7.
Dicatat
data
Gambar Percobaan
DAFTAR
PUSTAKA
Beach, David P.
1991. Electronics Fundamentals And Everyday Applications. United States of
America : Delmar Publishers Inc.
Pages
: 24 – 30.
Bueche, Frederick J.1993.Teori Dan
Soal-Soal Fisika. Edisi Kedelapan. Jakarta: Erlangga.
Halaman : 213-214.
Chattopadhyay,D. 1989. Dasar Elektronika. Jakarta :
UI-PRESS.
Halaman
: 134 – 151.
Tooley,Michael. 2003. Rangkaian Elektronik Prinsip
Dan Rangkaian. Edisi Kedua.
Jakarta: Erlangga.
Halaman : 19 – 29
Tidak ada komentar:
Posting Komentar