transistor

Piranti tiga terminal atau lebih dikenal sebagai “transistor”.  Pada bagian  ini  kita akan pertama-tama  membahas  transistor  bipolar  atau  BJT  (bipolarjunction  transistor). Berikutnya akan kita  bahas  transistor  unipolar  seperti misalnya FET (field-effect transistor).

Dibandingkan dengan  FET,  BJT  dapat memberikan  penguatan  yang  jauh  lebih besar  dan  tanggapan  frekuensi  yang  lebih baik.   Pada  BJT  baik pembawa  muatan mayoritas  maupun pembawa  muatan  minoritas  mempunyai  peranan  yang  sama pentingnya. 

Terdapat dua jenis kontruksi dasar BJT, yaitu jenis n-p-n dan jenis p-n-p.  Untuk jenis  n-p-n,  BJT  terbuat  dari lapisan  tipis semikonduktor  tipe-p dengan  tingkat  doping yang relatif rendah,  yang diapit oleh dua lapisan semikonduktor tipe-n.  Karena alasan sejarah pembuatannya, bagian di tengah disebut “basis” (base), salah satu bagian tipe-n (biasanya  mempunyai  dimensi  yang  kecil)  disebut  “emitor”  (emitter)  dan  yang  lainya sebagai “kolektor” (collector). Secara skematik kedua jenis transistor diperlihatkan padagambar Tanda  panah pada  gambar  9.1  menunjukkan kaki  emitor  dan  titik dari material tipe-p ke material tipe-n.  Perhatikan bahwa untuk jenis n-p-n, transistor terdiri dari dua sambungan  p-n  yang  berperilaku  seperti  diode.   Setiap diode  dapat  diberi  panjar  maju atau berpanjar mundur, sehingga transistor dapat memiliki empat modus pengoperasian.

Salah  satu  modus  yang  banyak digunakan disebut  “modus  normal”,  yaitu  sambungan emitor-basis  berpanjar  maju dan  sambungan kolektor-basis  berpanjar  mundur.   Modus ini juga sering disebut sebagai pengoperasian transistor pada “daerah aktif”.

Pabrikasi BJT
Pabrikasi BJT dapat dilakukan dengan dua teknik, yaitu struktur transistor-alloy melalui difusi  dan  struktur  transistor  planar.    Gambar  9.2-a  menunjukkan  struktur  transistor alloy n-p-n.  Kolektor terbuat dari  chip semikonduktor tipe-n dengan ketebalan kurang dari  1  mm2.   Daerah basis  dibuat  dengan proses  difusi  kemudian dibuat  kontak  logam untuk dihubungkan dengan kaki basis.  Daerah emitor dibuat dengan teknik alloy pada daerah  basis.  Sebagai  hasilnya  berupa  sebuah  pasangan  sambungan p-n  yang dipisahkan oleh daerah basis kira-kira setebal kertas.

Untuk struktur planar (gambar -b), suatu lapisan tipe-n dengan tingkat doping rendah ditumbuhkan di  atas substrat  n+  (tanda +  menunjukkan  tingkat  doping  sangat tinggi).   Setelah  melalui  proses  oksidasi  pada  permukaan,  sebuah  jendela  (window) dibuka  dengan proses  penggerusan  (etching)  dan  suatu pengotor (p)  dimasukkan ke kristal  dengan proses  difusi  untuk  membentuk  sambungan  (junction). Sekali lagi setelah melalui reoksidasi, sebuah jendela kecil dibuka untuk proses difusi pembentukan daerah emitor (n).

Secara  konvensional  simbol transistor  n-p-n diperlihatkan pada  gambar  9.-c dilengkapi  dengan  tanda  panah  pada emitor  yang  menunjukkan  aliran  muatan positif. Walaupun sebuah transistor n-p-n akan bekerja dengan kedua daerah n dapat berfungsisebagai  emitor, namun karena  kedua  daerah  mempunyai tingkat  doping  dan  geometri yang berbeda, maka daerah n yang dimaksud harus diberi label.

Pengoperasian Transistor
Pada gambar 9.3-a diperlihatkan keping horizontal transistor jenis n-p-n.  Pengoperasian transistor  dapat  diterangkan  secara  kualitatif  dalam  hal  distribusi  potensial  pada sambungan  (gambar  9.3-b).   Sambungan  emitor  berpanjar  maju,  dengan  efek dari tegangan panjar  EBV   terjadi  penurunan  tegangan  penghalang  pada  sambungan  emitor dan memberi kesempatan pada elektron melakukan injeksi ke basis dimana pada daerah ini miskin elektron (minoritas).
Sambungan kolektor berpanjar mundur; sebagai efek dari pemasangan tegangan panjar  CBV   akan  menaikkan potensial  penghalang  pada  sambungan kolektor.   Karena daerah  basis sangat tipis, hampir  semua elektron  yang  terinjeksi  pada  basis  tersapu ke kolektor  dimana  mereka  melakukan  rekombinasi  dengan  lubang  yang  “disediakan” dengan pemasangan baterai luar. (Sebenarnya terjadi pengambilan elektron oleh baterai eksternal, meninggalkan lubang untuk proses rekombinasi). Sebagai  hasilnya  terjadi transfer  arus  dari  rangkaian  emitor  ke  rangkaian kolektor yang besarnya hampir tidak tergantung pada tegangan kolektor-basis.  Seperti akan kita  lihat,  transfer  tersebut memungkinkan pemasangan hambatan beban  yang besar untuk mendapatkan penguatan tegangan.

Karakteristik  DC  dari  BJT  dapat  diprediksi  dengan  melihat  aliran  pembawa  muatan melewati  sambungan dan  ke  basis.   Dengan  sambungan  emitor  berpanjar  maju dan sambungan kolektor berpanjar mundur (biasa disebut operasi normal, pengoperasian di daerah  aktif),  gerakan pembawa muatan pada transistor n-p-n seperti diskemakan pada gambar 9.4. Komponen  terbesar  dari  arus  emitor  Ei   terdiri  atas  elektron  yang  mengalir melewati  penurunan  tegangan potensial  ( EBo VV − )  ke  sambungan  emitor-basis. Efisiensi  emitor (γ)  berharga  mendekati  satu  sehingga arus  hampir  terdiri  atas  semua elektron  yang  terinjeksi  dari  emitor.   Komponen  lain  adalah  aliran  lubang  dari  basis yang  juga  difasilitasi  oleh penurunan  tegangan  penghalang  tersebut.   Daerah basis memiliki tingkat  doping yang  lebih  rendah dibandingkan daerah  emitor,  sehingga arus lubang relatif lebih rendah.  Kedua jenis muatan mengalir melalui proses difusi. Elektron  yang  “terinjeksi”  dari  emitor  ke  basis  dapat mengalir  melalui sambungan emitor-basis secara bebas karena beberapa sebab

i)  tidak ada tegangan yang melawannya,
ii)  hanya terdapat jarak yang pendek pada daerah basis (tipis) dan
iii)  hanya  terdapat jumlah  lubang  yang  relatif  rendah  sehingga  tidak banyak elektron  yang  tertangkap  lubang  dan hilang,  yaitu dengan  proses rekombinasi.

Dengan proses pabrikasi transistor yang benar, kurang lebih 99 - 99,9% elektron yang  terinjeksi  berhasil mencapai  sambungan basis-kolektor (faktor  α  biasanya berharga  sekitar  0,98).   Elektron  tersebut tidak  mengalami  kesulitan  akibat  penurunan tegangan penghalang.Arus  elektron  Eiα   mendominasi  besarnya arus  kolektor.   Komponen  lain dari arus  kolektor  berupa  arus  drift  melewati  sambungan kolektor-basis  dari  pembawa muatan  minoritas  hasil  generasi termal.    Jika  kita  memasang  tegaangan  EBv  pada sambungan  emitor-basis, kita  menginjeksi  arus  yang  diberikan oleh persamaan  arus diode

 

dimana  mV25=TV  pada temperatur ruang.   CBOI  adalah penulisan yang benar namun biasanya lebih sering ditulis sebagai  oI .  Fuge factor (η) untuk transistor biasanya tidak diperlukan.  Tanda negatif hanya untuk memenuhi perjanjian konvensional, tidak perlu terlalu dirisaukan.  Harga arus  Ei  sangat tergantung pada tegangan  EBv . 

Sebagian besar elektron mencapai kolektor atau

 β  disebut penguatan arus  (current  gain), dimana  harganya akan  sangat  bervariasi  dari satu  transistor  ke  yang  lain  walaupun  mempunyai  seri  dan  tipe  yang  sama.   β   d apat berharga  serendah 20  dan dapat  berharga  setinggi  2000, namun biasanya  berharga sekitar 100-200.

Untuk rangkaian transistor seperti terlihat pada  gambar 9.5, kita melihat bahwa EBv  mengontrol arus emitor  ( ) Bi1+β , tetapi hanya mencatu arus basis  Bi  yang  relatif rendah.   Karena  terminal  emitor  dipakai  bersama  oleh  EBv  dan  CEv ,  maka  ragkaian tersebut disebut konfigurasi emitor-bersama (common-emitter configuration). Besarnya  arus  kolektor  sepenuhnya  tergantung  pada  tegangan kolektor sepanjang  sambungan kolektor-basis  berpaanjar  mundur.  Karenanya arus  Ci  dapat ditempatkan pada  resistor  LR   menghasilkan  tegangan  LC Ri   yang  dapat  berharga beberapa  volt.   Transistor  dapat  difungsikan untuk penguat  arus,  tengangan  dan daya. Ini akan kita lihat lebih lanjut pada bagian selanjutnya. Hubungan  antara  Ci  dan  EBv  dapat  diukur  dengan  mudah  sama  seperti  halnya hubungan antara  Ei  dan  EBv .  Gambar 9.6 menunjukkan plot  Ci  dan  EBv  untuk dua tipe transistor  yang  relatif  murah dalam  skala  semilogaritmik  (linier-logaritma).    Nampak bahwa kedua transistor menunjukkan karakteristik eksponensial.

Perlu diperhatikan bahwa  EBv  adalah tegangan dari emitor ke basis, yaitu

 

 Hubungan  antara  Ci  dan  EBv  untuk  transistor  jenis  2N3053 dan  BC  107
dalam skala semilogaritmik.

i)  Arus  emitor  ditentukan oleh  tegangan
emitor-basis  dan keduanya  memiliki hubungan eksponensial.
ii)  Arus  kolektor  berharga  hampir  sama  dengan  arus  emitor  dan  hampir  tidak dipengaruhi oleh tegangan kolektor (jika  0≥CBv ).
iii)  Arus  basis  merupakan  fraksi  kecil  dari  arus  kolektor  dengan  faktor BC ii /=β , dimana  β  adalah  merupakan konstanta  untuk  suatu  transistor tertentu.

Kapasitansi

Kapasitansi  didefinisikan  sebagaikemampuan  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 :  

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 :  

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  F-6   

1 nF      = 10  F-9   

1 pF      = 10  F-12   

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). 

wujud dan kapasitor

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.  

tabel warna kapasitor

contoh membaca kapasitor

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. 

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. 

FUNGSI KAPASITOR 

Fungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian : 

1.  Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain (pada PS) 

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 

PASITOR 

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

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. prinsip dasar kapasitor

resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor bersifat resistif dan umumnya  terbuat dari bahan karbon. Satuan  resistansi  dari  suatu  resistor  disebut  Ohm  atau  dilambangkan  dengan  simbol Ω (Omega).  Bentuk resistor yang umum adalah seperti tabung dengan dua kaki di kiri dan kanan. Pada badannya  terdapat  lingkaran  membentuk  cincin  kode  warna  untuk  mengetahui  besar  resistansi tanpa mengukur besarnya dengan Ohmmeter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah.

Tabel Nilai warna pada cincin resistor

Besarnya ukuran resistor sangat tergantung watt atau daya maksimum yang mampu ditahan  oleh resistor. Umumnya di pasar tersedia ukuran 1/8, 1/4, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt. Resistor yang  memiliki daya maksimum 5, 10 dan 20 watt  umumnya berbentuk balok berwarna putih dan nilai  resistansinya dicetak langsung dibadannya, misalnya 1KΩ5W.  

Contoh : 

Urutan cincin warna (resistor 4 cincin warna)

Rangkaian Resistor 

Rangkaian resistor secara seri akan mengakibatkan nilai resistansi total semakin besar. Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara seri.  

Pada rangkaian resistor seri berlaku rumus:  

R1+R2+R3+Rtotal ++= ...........................................................................................(1.1) 

Rangkaian resistor secara paralel akan mengakibatkan nilai resistansi pengganti semakin kecil. Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara paralel. 

Pada rangkaian resistor paralel berlaku rumus:  

Hukum Ohm 

Dari hukum Ohm diketahui, resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melalui resistor tersebut.  

Dimana : 

V  =   tegangan dengan satuan Volt 
I   =    arus dengan satuan Ampere 
R  =  resistansi dengan satuan Resistansi 
P  =  daya dengan satuan Watt 

dioda led

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

Pada  saat  ini  warna-warna  cahaya  LED  yang  ada  adalah  warna merah, kuning dan hijau. LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi daya-nya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong.  LED terbuat dari berbagai material setengah penghantar campuran seperti misalnya gallium arsenida fosfida (GaAsP), gallium fosfida (GaP), dan gallium  aluminium  arsenida  (GaAsP).  Karakteristiknya  yaitu  kalau  diberi panjaran  maju,  pertemuannya  mengeluarkan  cahaya  dan  warna  cahaya bergantung pada jenis dan kadar material pertemuan.   Ketandasan cahaya berbanding  lurus  dengan  arus  maju  yang  mengalirinya.  Dalam  kondisi menghantar, tegangan maju pada LED merah adalah 1,6 sampai 2,2 volt, LED  kuning  2,4  volt,  LED  hijau  2,7  volt.  Sedangkan  tegangan  terbaik maksimum yang dibolehkan pada LED merah adalah 3 volt, LED kuning 5 volt, LED hijau 5 volt. LED mengkonsumsi arus sangat kecil, awet dan kecil bentuknya (tidak makan  tempat),  selain  itu  terdapat  keistimewaan  tersendiri  dari LED itu sendiri yaitu dapat memancarkan cahaya serta tidak memancarkan sinar infra merah (terkecuali yang memang sengaja dibuat seperti itu).

Cara pengoperasian LED yaitu :

  

Selalu diperlukan perlawanan deretan R bagi LED guna membatasi kuat arus dan dalam arus bolak balik harus ditambahkan dioda penyearah.  

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

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

dioda zener

Phenomena tegangan breakdown dioda ini mengilhami pembuatankomponen elektronika lainnya yang dinamakan zener. Sebenarnya tidak ada perbedaan struktur dasar dari zener, melainkan mirip dengan dioda. Tetapi dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N,ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt, pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di datasheet ada zener yangmemiliki tegangan Vz sebesar 1.5 volt, 3.5 volt dan sebagainya. Ini adalah karakteristikzener yang unik. Jika dioda bekerja pada bias maju maka zener biasanya berguna pada bias negatif (reverse bias). 

dioda

Dioda ialah jenis VACUUM tube yang memiliki dua buah elektroda. Dioda tabung pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904. Struktur dan skema dari dioda dapat dilihat pada gambar di atas.  Pada dioda, plate diletakkan dalam posisi mengelilingi katoda sedangkan heater disisipkan di dalam katoda. Elektron pada katoda yang dipanaskan oleh heater akan bergerak dari katoda menuju plate. Untuk  dapat  memahami  bagaimana  cara  kerja  dioda

kita  dapat meninjau 3 situasi sebagai berikut ini yaitu : 

1. Dioda diberi tegangan nol 
2. Dioda diberi tegangan negative  
3. Dioda diberi tegangan positive 

1. Dioda diberi tegangan nol

Ketika dioda diberi tegangan nol maka tidak ada medan listrik yang menarik elektron dari katoda. Elektron yang mengalami pemanasan pada katoda hanya mampu melompat sampai pada posisi yang tidak begitu jauh dari katoda dan membentuk muatan ruang (Space Charge). Tidak mampunya elektron melompat menuju katoda disebabkan karena energi yang diberikan pada elektron melalui pemanasan oleh heater belum cukup

untuk menggerakkan elektron menjangkau plate.

2. Dioda diberi tegangan negative

Ketika dioda diberi tegangan negatif maka potensial negatif yang ada pada plate akan menolak elektron yang sudah membentuk muatan ruang sehingga elektron tersebut tidak akan dapat menjangkau plate sebaliknya akan terdorong kembali ke katoda, sehingga tidak akan ada arus yang mengalir.

3. Dioda Tegangan Positive

Ketika dioda diberi tegangan positif maka potensial positif yang ada pada plate akan menarik elektron yang baru saja terlepas dari katoda oleh karena emisi thermionic, pada situasi inilah arus listrik baru akan terjadi.

Seberapa  besar  arus  listrik  yang  akan  mengalir  tergantung  daripada besarnya tegangan positif yang dikenakan pada plate. Semakin besar tegangan plate akan semakin besar pula arus listrik yang akan mengalir. Oleh  karena  sifat  dioda  yang  seperti  ini  yaitu  hanya  dapat mengalirkan arus listrik pada situasi tegangan tertentu saja, maka dioda dapat  digunakan  sebagai  penyearah  arus  listrik  (rectifier).  Pada kenyataannya  memang  dioda  banyak  digunakan  sebagai  penyearah tegangan AC menjadi tegangan DC. 

2. Karakteristik Dioda

Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik.  Arus  atau  tegangan  tersebut  harus  benar-benar rata  tidak  boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu.  Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam  rangkaian  elektronika,  karena  bentuknya  sederhana  dan penggunaannya  sangat  luas.  Ada  beberapa  macam  rangkaian  dioda, diantaranya : penyearah  setengah  gelombang  (Half-Wave Rectifier), penyearah  gelombang  penuh  (Full-Wave  Rectifier),  rangkaian  pemotong (Clipper),  rangkaian  penjepit  (Clamper)  maupun  pengganda  tegangan (Voltage Multiplier). Di bawah ini merupakan gambar yang melambangkan dioda penyearah.

Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensional dimana arus mudah mengalir dari sisi P ke sisi N.  

Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain :

• Dioda germanium
• Dioda silikon 
• Dioda selenium 
• Dioda zener 
• Dioda cahaya (LED)

Dioda  termasuk  komponen  elektronika  yang  terbuat  dari  bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

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

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

Tentu jawabannya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion  layer)semakin  besar  dan  menghalangi  terjadinya  arus. Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor.  Tidak  serta merta di atas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt di atas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (depletion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.3 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.

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