Transistor

Transistor

Transistor adalah suatu piranti semikonduktor yang digunakan untuk memperkuat isyarat elektronis atau menukar hubungan (switch) isyarat elektronis dan daya listrik.

Jenis-jenis Transistor

1. Bipolar Junction Transistor
2. Field Effect (Unipolar)Transistor
3. Unijunction Transistor

Prinsip Kerja Bipolar Junction Transistor (BJT)

Prinsip kerja BJT adalah arus basis yang kecil bisa mengontrol arus collector dan arus emitter yang besar  asalkan basis-emitter mendapat forward bias dan basis-collector mendapat reverse bias. Ada dua tipe yaitu tipe-NPN dan tipe-PNP.

Misal tipe-NPN: pengangkut muatan mayor pada bahan basis adalah hole dengan konsentrasi sangat rendah, sedang pada bahan emitter adalah elektron dengan konsentrasi sangat tinggi. Dengan basis-emitter mendapat forward bias, maka kedua jenis pengangkut muatan mayor tersebut tertarik menuju bidang pertemuan basis emitter dan akan berekombinasi.

Tetapi karena jumlah elektron jauh lebih banyak daripada hole, maka ada kelebihan elektron yang tidak kebagian partner (hole) dibidang pertemuan dan terlanjur masuk wilayah basis. Karena basis-collector mendapat reverse bias yang berarti tegangan collector (N) lebih positip daripada basis, elektron yang terlanjur masuk basis akan terus ditarik oleh collector untuk terus masuk kawat penghantar meninggalkan collector menuju baterai.

Keadaan ini berlangsung berkelanjutan karena begitu hole dari basis berrekombinasi, akan tergantikan dengan hole baru karena ada elektron dari atom netral yang disedot kutub positip baterai V_BB. Demikian pula elektron emitter yang berrekombinasi dengan hole basis, plus elektron yang menerobos basis akan digantikan oleh elektron baru yang disuntikkan oleh kutub negatip baterai V_BB.

Karakteristik Bipolar Junction Transistor (BJT)

Grafik I_B vs. V_BE bentuk kurva yang mirip grafik I vs. V dari dioda PN karena sambungan Basis-Emiter memang persambungan semikonduktor tipe-P (basis) dengan semikonduktor tipe N (emiter) pada jenis transistor NPN. (hanya bedanya di sini kerapatan pengangkut muatan mayor adalah berbeda pada basis dengan pada emiter. Pada emiter jauh lebih banyak. Pada daerah tegangan V_BE yang lebih rendah daripada tegangan lutut variasi nilai V_BE hanya menimbulkan variasi kecil I_B, sedang di daerah V_BE yang lebih tinggi dari tegangan lutut ternyata variasi kecil V_BE menimbulkan variasi I_B yang besar.

Grafik I_C  vs. V_CE memperlihatkan bahwa di daerah yang kurvanya agak mendatar (disebut daerah kerja transistor) variasi arus collector I_C  sangat dipengaruhi oleh variasi arus basis I_B  dan hanya sedikit dipengaruhi oleh variasi V_CE. Jadi nilai I_C  yang besar dapat dikontrol dengan memvariasi I_B yang kecil.

Daerah kerja Bipolar Junction Transistor (BJT)

Suatu transistor jenis BJT memiliki dua persambungan p-n (p-n junction) yaitu persambungan base-collector dan persambungan base-emitter, yang masing-masing bisa forward biased atau reversed biased. Maka dengan dua persambungan (junction) itu suatu transistor punya empat kemungkinan kombinasi:

1. kedua persambungan reverse-biased
2. kedua persambungan forward-biased
3. persambungan BE forward-biased, persambungan BC reversed-biased
4. persambungan BE reversed-biased, persambungan BC forward-bias.

Tabel Daerah Kerja Transistor BJT

^*)   Daerah kerja Cut-off yang bergantian dengan daerah Saturation disebut juga daerah kerja digital (sebagai lawan daerah analog)

^**)  Daerah kerja Active (analog ) sering disebut juga daerah linier

(Sumber: Materi kuliah listrik dan elektronika dari pak Handoyo)

Dioda

DIODA

Arti harafiah:

                DIODA = PIRANTI yang punya dua ELEKTRODA, yaitu:  Anoda dan Katoda

Penggolongan menurut bahan & tehnik pembuatannya:

1.  DIODA TABUNG
2.  DIODA LOGAM
3.  DIODA SEMIKONDUKTOR

1. DIODA TABUNG

• Banyak digunakan pada pesawat radio penerima tempo dulu yang disebut radio tabung (sebelum diganti dengan radio transistor)
• Membutuhkan tegangan kerja yang tinggi (sekitar 300 V)
• Penggunaan: Penyearah Arus, Detektor Isyarat
• Watak: Ketika Anoda bertegangan lebih tinggi daripada Katoda, maka menghantarkan arus, sebaliknya ketika Anoda bertegangan lebih rendah daripada Katoda, maka arus tidak menghantar.
• Simbol:

Prinsip Kerja:

• Ketika filamen pemanas diberi arus, maka akan mengeluarkan panas dan memanasi katoda. Logam katoda yang panas akan memancarkan elektron sehingga disekitar katoda ada awan elektron. Apabila antara pelat Anoda dan Katoda diberi beda tegangan, jika tegangan anoda lebih tinggi daripada katoda maka elektron akan tertarik ke Anoda sehingga terjadi aliran elektron berarti terjadi aliran listrik ke arah sebaliknya yaitu dari anoda ke katoda. Sedang jika tegangan anoda lebih rendah (lebih negatip) daripada katoda maka tidak terjadi aliran elektron berarti tidak terjadi arus listrik, karena awan elektron kembali ke katoda dan tidak ada yang menggantikan awan elektron karena anoda tidak dipanasi.

2. DIODA LOGAM

• Contoh populer: Cupri-oksida (Cuprox), Selenium
• Penggunaan: sebagai penyearah arus dari alternator pada sepeda motor keluaran lama
• Karakteristik persambungan CuO-Cu dan Se-Cu:

3. DIODA SEMIKONDUKTOR

• TERSUSUN ATAS PERSAMBUNGAN BAHAN SEMIKONDUKTOR TIPE-P DAN SEMIKONDUKTOR TIPE-N
• UJUNG SEMIKONDUKTOR TIPE-P = ANODA
• UJUNG SEMIKONDUKTOR TIPE-N =KATODA
• BERSIFAT MENGHANTARKAN ARUS PADA SATU ARAH PEMBERIAN TEGANGAN SAJA (yaitu tegangan Anoda lebih tinggi daripada Katoda) , SEDANG PADA ARAH TEGANGAN YANG LAIN SUKAR MENGHANTARKAN ARUS
• Arah pemberian tegangan yang menghantar arus disebut arah maju (forward bias), sedang arah tegangan yang tidak menghantar arus disebut arah tegangan mundur (reverse bias)
• Arah forward bias yaitu bila tegangan anoda lebih positip dari katoda, sedang arah reverse bias adalah sebaliknya.
• Besar arus bertautan dengan tegangan menurut rumus di slide 10 ..

Contoh Penggunaan Dioda Biasa

• Sebagai penyearah arus:

                dapat menyearahkan tegangan bolak-balik untuk menghasilkan arus searah

• Sebagai penggunting tegangan
• Sebagai penjepit tegangan
• Sebagai pembentuk gelombang
• Sebagai pengganda tegangan
• Sebagai detektor isyarat dari modulasi frekuensi isyarat yang terkandung dalam frekuensi pembawa
• Dan penggunaan lain-lain

(Sumber: Materi kuliah listrik dan elektronika dari pak Handoyo)

Produk Olahan Kelapa Sawit

Produk Olahan Kelapa Sawit

Semua bagian dari tanaman kelapa sawit (Elaeis guineensis) dapat dimamfaatkan untuk produk – produk yang berguna bagi manusia. Secara umum bagian dari tanaman kelapa sawit dapat dibagi menjadi 4 bagian utama yaitu : daging buah, biji, tandan kosong, dan batang pohon. Berikut jenis – jenis produk olahan yang dapat dibuat dari ke empat bagian utama tersebut.

1. Daging Buah

a. Minyak sawit (crude palm oil)

1. Pangan : Minyak goreng (olein), Margarin, lemak kue, vanaspati, cocoa, butter.

2. Non-pangan : Stearin, sabun, asam lemak, gliserin, detergent, pelumas, plasticier, kosmetika, BBM, Pro-vitamin A, dan pro-vitamin E.

b. Sabut

1. particle board

2. pulp kertas

3. energi

c. Sludge

1. Makanan ternak

2. Sabun

3. Pupuk

2. Biji

a. Inti

1. Minyak Inti (Palm Kernel Oil) : Oleokimia, Minyak Goreng, dan Salad Oil.

2. Bungkil : Makanan Ternak dan Pupuk.

b. Cangkang : Arang, Karbon aktif, Bahan pengisi, Particle board, dan Asap cair.

3. Tandan Kosong

1. Kertas Pulp

2. Particle board

3. pupuk

4. kompos

5. energi

4. Batang Pohon

1. Bahan Konstruksi

2. Pulp

3. Particle board

4. Bahan Kimia

5. Bahan Energi

Sumber:

Mangoensoekarjo, Soepadiyo dan Haryono Semangun. 2008. Manajemen Agrobisnis Kelapa Sawit. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

Soal Tentang penghantaran logam

Pada suhu 200C diketahui resistivitas tembaga adalah 1,73´10-8 ohm×meter. Hitunglah rerata kecepatan hanyutan elektron di dalam kawat tembaga yang berpenampang melintang 7,85 ´10-7 m2 dan membawa arus 6 A . Berat atom tembaga 63,6 g/g×atom, kerapatan massanya 8,9 g/cm3 Bilangan Avogadro 6,022 atom/g ×atom.

Jawab:

Rapat atom =
na=(rapat massa* Bilangan Avogadro)/(Berat Atom)
=(8,9 g/cm^3 ×6,022× 10^3 at/g.atom)/(63,6 g/(g×atom))
=0,8427×10^3 at/cm^3

Rerata kecepatan drift =
u = J/(en)
= I / (Aen) dengan asumsi ada 1 elektron bebas per 1 atom Cu maka
u = (6A×(C/s)/A)/(7,65×10^(-7) m^2×1,602×(10^(-19) C)/elektron ×8,43 × 10^28 elektorn/m^3 ) u
= 5,67 × 10^(-4) m/s

Konduksi pada semikonduktor yang dicemari (semikonduktor ekstrinsik)

Konduksi pada semikonduktor yang dicemari (semikonduktor ekstrinsik

Dengan penambahan atom-atom penyumbang (donor atom) atau atom-atom penerima (acceptor atoms) dalam jumlah yang kecil, konduktivitas bahan semikonduktor dapat ditingkatkan sangat hebat. Untuk memperhitungkan besarnya akibat dari pencemaran ini kita harus paham secara kuantitatif proses pembangkitan (generation) dan penggabungan kembali (recombination).

Laju pembangkitan g akibat panas (pasang hole-elektron/s×m³) adalah tergantung pada sifat bahan dan merupakan fungsi suhu. Tenaga yang diperlukan oleh satu elektron valensi menjadi elektron bebas, atau tenaga untuk pembangkitan sebuah elektron konduksi  dapat dinyatakan dalam elektron-volt sebagai eV_g .

 Tenaga rerata yang berpadan an dengan suhu T dapat ditulis sebagai kT. Analisis statistik menunjukkan bahwa probabilitas (peluang) bagi satu elektron valensi untuk menerima cukup tenaga untuk menjadi elektron bebas adalah sebanding dengan faktor                ; laju pembangkitan yang sifatnya thermal ini (dan juga laju emisi elektron akibat panas) melibatkan faktor ini, dan, maka sangat tergantung suhu.

Dalam semikonduktor, elektron dan hole yang bebas berpindah-pindah (mobile) cenderung untuk bergabung-kembali (recombination) dan sirna. Laju penggabungan kembali hole dan elektron tergantung kepada kerapatan kedua jenis partikel itu. Jadi laju penggabungan kembali dirumuskan

R= rnp

disini   R= laju penggabungan kembali (pasang hole-elektron/s-m³).

r= konstanta kesebandingan bagi bahan tersebut.

n= konsentrasi elektron bebas (butir/m³)

p= konsentrasi hole

Versi hukum kegiatan-massa ini mengatakan bahwa laju penggabungan kembali adalah tergantung pada banyaknya elemen-elemen bereaksi yang ada.

Pada keadaan seimbang laju pembangkitan dan laju penggabungan kembali adalah persis sama besar

g= R=rnp                            .

Pada kristal murni konsentrasi hole dan elektron secara intrinsik adalah sama.

g= R=rn_ip_i = rn_i²

Bahkan dalam kristal yang sudah dilakukan doping, dimana porsi terbesar adalah atom silikon (atau Ge), laju pembangkitan oleh suhu tetap tidak berubah dari nilai intrinsiknya karena tergantung kepada hole dan elektron bebas yang ada dan bukan tergantung pada banyaknya atom silikon atau germanium. Jadi

np= n_i²

berlaku juga dalam semikonduktor yang telah diberi doping.

Hubungan mendasar yang kedua adalah bahwa dalam keseluruhan kristal muatan listriknya adalah netral. Prakteknya semua atom donor dan aseptor adalah terionisasi pada suhu kamar dan meninggalkan ion positip atau negatip yang  diam (tidak mobile) pada konsentrasi N_d dan N_a. Dan sebagai tambahan masih ada pengangkut muatan negatip dan positip yang mobile. Maka agar tetap netral

p+N_d = n+N_a

Dalam bahan tipe-n yang dibuat dengan cara penambahan atom cemaran donor kepada semikonduktor intrinsik, N_a=0

dan konsentrasi elektron sebagai pengangkut mayoritas

n_n  = p_n +N_d

n_n  @  N_d     

karena dalam kenyataannya N_d >> p_n

Dan konsentrasi hole sebagai pengangkut minoritas dalam tipe-n adalah

Dalam bahan tipe-p  persamaan yang serupa dengan diatas adalah

konsentrasi hole sebagai pengangkut mayoritas dalam tipe-p adalah

p_p @ N_a

dan konsentrasi elektron bebasnya sebagai pengangkut minoritas adalah

(Sumber: Materi Kuliah Listrik dan elektronika dari Pak Handoyo)