PENJELASAN TENTANG SEMI KONDUKTOR, IC, DIODA, RANGKAIAN DISKRIT, DAN PENYERAH GELOMBANG

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator (isolator) dan konduktor. Semikonduktor disebut juga sebagai bahan setengah penghantar listrik. Suatu semikonduktor bersifat sebagai insulator jika tidak diberi arus listrik dengan cara dan besaran arus tertentu, namun pada temperatur, arus tertentu, tatacara tertentu dan persyaratan kerja semikonduktor berfungsi sebagai konduktor, misal sebagai penguat arus, penguat tegangan dan penguat daya.

Untuk menggunakan suatu semikonduktor supaya bisa berfungsi harus tahu spesifikasi dan karakter semikonduktor itu, jika tidak memenuhi syarat operasinya maka akan tidak berfungsi dan rusak. Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide.Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa disebut pendonor elektron).

Berikut Pengertian Semikonduktor Menurut Para Ahli

Pengertian semikonduktor adalah suatu benda yang tidak bisa menghantarkan arus listrik pada suhu yang rendah, semikonduktor hanya bisa menghantarkan listrik pada suhu lebih tinggi. (Drs. Joko Untoro : 2009)

Definisi semikonduktor adalah suatu bahan yang mempunyai sifat hantaran listrik diantara isolator dan konduktor. Contoh semikonduktor adalah silikon, germanium dan galium. (Budi Suryatin : 2005)

Pengertian semikonduktor intrinsik adalah jenis semikonduktor murni karena belum diberi pengotoran atau campuran sehingga jumlah hole dan elektron bebasnya adalah sama. Sifat semikonduktor intrinsik ini konduktivitasnya sangat rendah karena jumlah pembawa muatan elektron bebas dan holenya sangat terbatas. Contoh semikonduktor intrinsik yakni : Germanium (Ge) & Silikon (Si).

Pengertian semikonduktor ekstrinsik adalah semikonduktor murni yang sudah dikotori atau mengalami penyisipan atom dari atom lain. Semikonduktor ektrinsik terbagi menjadi 2 jenis yakni semikonduktor ekstrinsik tipe-p dan tipe-n.

Pengertian semikonduktor tipe p adalah semikonduktor yang sifatnya positif dan dikotori oleh atom akseptor. Sedangkan pengertian semikonduktor tipe n adalah semikonduktor negatif yang dikotori oleh atom donor.

Contoh Semikonduktor

Contoh bahan semikonduktor adalah germanium, silikon, dan gallium arsenide. Bahan semikonduktor yang populer dan banyak digunakan saat ini adalah silikon karena banyak tersedia dan dapat diekstrak dari alam sehingga bisa didapatkan dengan harga murah.

Dibalik canggihnya berbagai gadget seperti handphone, laptop, televisi, dan kamera ada peran teknologi semikonduktor yang mendukungnya. Berbagai komponen elektronika yang terdapat pada sebuah perangkat elektronik dibuat dari bahan semikonduktor, contohnya seperti dioda, transistor, serta ic atau integrated circuit.

Pemilihan bahan ini karena sifat elektroniknya dapat diatur atau diubah dengan cara menambahkan sejumlah kecil ketidakmurnian atau yang disebut dopan. Proses penambahan ini disebut dengan doping. Beberapa contoh dopan yang dapat digunakan untuk merubah sifat elektronik semikonduktor seperti arsenic, antimony, serta indium.  Semikonduktor murni yang telah melalui proses doping dan siap menjadi komponen elektronika disebut dengan semikonduktor ekstrinsik.

Rangkaian Diskrit

Rangkaian diskrit merupakan rangkaian elektronik yang komponen komponennya terletak pada papan rangkaian (PCB – Printed Circuit Board),  hubungan antar komponen dilakukan melalui konduktor. Setiap komponen berdiri sendiri, sehingga komponen yang rusak dapat langsung diganti tanpa mengganggu  kinerja komponen lain.

Rangkaian Terintegrasi

Rangkaian Terintegrasi (integrated circuit/IC) adalah realisasi secara fisik dari komponen-komponen diskrit yang terpisah tapi merupakan satu kesatuan yang berada di atas atau di dalam suatu substrat yang membentuk sebuah rangkaian terintegrasi yang bekerja dengan fungsi khusus.

Atau bisa dibilang sebagai komponen elektronika yang terbuat dari kumpulan puluhan, ratusan, hingga ribuan transistor, resistor, diode dan komponen elektronika lainnya. Kumpulan-kumpulan komponen tersebut dikemas dengan kompak sedemikian rupa hingga ukurannya tidak terlalu besar. IC dibuat untuk memiliki fungsi tertentu , misalnya seperti penguat audio, regulator tegangan, penerima gelombang radio, dan lain sebagainya. Menurut bentuk fisik dan fungsinya, rangkaian terintegrasi dibedakan menjadi IC Amplifier, IC Power Adapter (Regulator), IC Op Amp, IC Silinder, IC Flip-Flap (FF) atau Timer (CLK,Clock), dan IC digital.

Dioda

Dioda adalah komponen aktif semikonduktor yang terdiri dari persambungan (junction) P-N.Sifat dioda yaitu dapat menghantarkan arus pada tegangan maju dan menghambat arus pada tegangan balik. Dioda berasal dari pendekatan kata dua elektroda yaitu anoda dan katoda. Dioda semikonduktor hanya melewatkan arus searah saja (forward), sehingga banyak digunakan sebagai komponen penyearah arus. Secara sederhana sebuah dioda bisa kita asumsikan sebuah katup, dimana katup tersebut akan terbuka manakala air yang mengalir dari belakang katup menuju kedepan, sedangkan katup akan menutup oleh dorongan aliran air dari depan katup. Berikut jenis – jenis diode:

Dioda penyearah

Memiliki fungsi yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, dan yang mempunyai struktur sambungan antara semikonduktor P (Anoda) dan N (Katoda). Dengan demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N. Symbol dari Dioda Penyearah:

Untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, pada kedua elektrodanya akan terjadi beda potensial yang disebut dengan arus balik., dan untuk tegangan balik haruslah tidak boleh melampapaui dari dari tegangan tertentu, tegangan ini disebut denganbreakdown (tegangan tembus) yang dapat mengakibatkan dioda menjadi rusak.

Dioda Zener

Adalah suatu dioda yang mempunyai sifat bahwa tegangan terbaliknya stabil. Dioda ini dibuat untuk bejerja pada daerah breakdown kira-kira 2 sampai 200 volt. dioda ini digunakan sebagai voltage stabilizer atau voltage regulator. Sebenarnya tidak ada perbedaan struktur dasar dari zener, melainkan mirip dengan dioda biasa, perbedaan hanya dapat dilihat dari type yang tertulis pada bodynya. Symbol dari Dioda Zener:

Dioda pemancar cahaya (LED)

LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda (Dioda Pemancar Cahaya), banyak digunakan sebagai sebagai lampu indikator dan peraga (display). Symbol dari Dioda LED.

Dioda Photo

Dioda ini berkebalikan dengan dioda LED yang menghasilkan arus bila terkena cahaya, untuk arus yang masuk tergantung dari besarnya cahaya yang masuk. Dioda photo merupakan detektor cahaya yang baik sekali.

Dioda Schottky (SCR)     

SCR singkatan dari Silicon Control Rectifier. Adalah Dioda yang mempunyai fungsi sebagai pengendali. SCR atau Tyristor masih termasuk keluarga semikonduktor dengan karateristik yang serupa dengan tabung thiratron. Sebagai pengendalinya adalah gate (G). SCR sering disebut Therystor. SCR sebetulnya dari bahan campuran P dan N. Isi SCR terdiri dari PNPN (Positif Negatif Positif Negatif) dan biasanya disebut PNPN Trioda.

DIAC          

DIAC merupakan salah satu jenis dioda SCR, namun memiliki dua terminal (elektroda) saja, berbeda dengan "saudaranya" yang memiliki tiga terminal, yaitu TRIAC. Fungsi dari dioda DIAC ( dioda alternating Carrent ) menyalurkan arus listrik bolak-balik (AC).

  

TRIAC      

TRIAC mempunyai kontruksi sama dengan DIAC, hanya saja pada TRIAC terdapat terminal pengontrol (terminal gate). Sedangkan untuk terminal lainnya dinamakan main terminal 1 dan main terminal 2 (disingkat mt1 dan mt2). Seperti halnya pada DIAC, maka TRIAC pun dapat mengaliri arus bolak-balik, tidak seperti SCR yang hanya mengalirkan arus searah (dari terminal anoda ke terminal katoda).

Konsep Dasar Penyearah Gelombang (Rectifier)

Konsep dasar penyearah gelombang yang dimaksud dalam artikel ini adalah konsep penyearah gelombang dalam suatu power supply atau catu daya. Penyearah gelombang (rectifier) adalah bagian dari power supply / catu daya yang berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan AC (Alternating Current) menjadi tegangan DC (Direct Current). Komponen utama dalam penyearah gelombang adalah diode yang dikonfiguarsikan secara forward bias. Dalam sebuah power supply tegangan rendah, sebelum tegangan AC tersebut di ubah menjadi tegangan DC maka tegangan AC tersebut perlu di turunkan menggunakan transformator stepdown. Ada 3 bagian utama dalam penyearah gelombang pada suatu power supply yaitu, penurun tegangan (transformer), penyearah gelombang / rectifier (diode) dan filter (kapasitor) yang digambarkan dalam blok diagram berikut.

Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave rectifier)

Penyearah setengah gelombang (half wave rectifer) hanya menggunakan 1 buah diode sebagai komponen utama dalam menyearahkan gelombang AC. Prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang AC dari transformator. Pada saat transformator memberikan output sisi positif dari gelombang AC maka diode dalam keadaan forward bias sehingga sisi positif dari gelombang AC tersebut dilewatkan dan pada saat transformator memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka dioda dalam posisi reverse bias, sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan seperti terlihat pada gambar sinyal output penyearah setengah gelombang berikut.

Penyearah Gelombang Penuh (Full wave Rectifier)

Penyearah  gelombang penuh dapat dibuat dengan 2 macam yaitu, menggunakan 4 diode dan 2 diode. Penyearah gelombang dengan 2 diode menggunakan tranformator dengan CT (Center Tap).  Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode dapat dilihat pada gambar berikut :

Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda ini dapat bekerja karena menggunakan transformator dengan CT. Transformator dengan CT seperti pada gambar diatas dapat memberikan output tegangan AC pada kedua terminal output sekunder terhadap terminal CT dengan level tegangan yang berbeda fasa 180°. Pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak positif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak negatif, pada kondisi ini D1 pada posisi forward dan D2 pada posisi reverse. Sehingga sisi puncak positif dilewatkan melalui D1. Kemnudian pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak negatif  maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak positif, pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi forward. Sehingga sinyal puncak positif dilewatkan melalui D2. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar output penyearah gelombang penuh berikut.

SUMBER :

http://elektronika-dasar.web.id/konsep-dasar-penyearah-gelombang-rectifier/

http://www.tugasku4u.com/2013/04/dioda.html

http://www.definisimenurutparaahli.com/pengertian-semikonduktor-dan-contohnya/

MAKALAH RANGKAIAN TERINTEGRASI (IC) UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG