Elektronika Dasar - Panduan Cepat

Materi terdiri dari molekul yang terdiri dari atom. Menurut teori Bohr, “atom terdiri dari inti bermuatan positif dan sejumlah elektron bermuatan negatif yang berputar mengelilingi inti dalam berbagai orbit”. Ketika sebuah elektron dinaikkan dari tingkat yang lebih rendah ke tingkat yang lebih tinggi, hal itu disebut sebagaiexcited. Meskipun menarik, jika elektron dilepaskan sepenuhnya dari inti, atom dikatakan terionisasi. Jadi, proses menaikkan atom dari keadaan normal ke keadaan terionisasi disebut sebagaiionization.

Gambar berikut menunjukkan struktur atom.

Menurut model Bohr, sebuah elektron dikatakan bergerak secara khusus Orbit, sedangkan menurut mekanika kuantum, sebuah elektron dikatakan berada di suatu tempat di ruang bebas atom, disebut sebagai Orbital. Teori mekanika kuantum ini terbukti benar. Oleh karena itu, batas tiga dimensi di mana sebuah elektron kemungkinan besar ditemukan disebut sebagaiAtomic Orbital.

Bilangan Kuantum

Setiap orbital, tempat elektron bergerak, berbeda dalam energi dan bentuknya. Tingkat energi orbital dapat direpresentasikan menggunakan kumpulan integral dan setengah integral diskrit yang dikenal sebagai bilangan kuantum. Ada empat bilangan kuantum yang digunakan untuk mendefinisikan fungsi gelombang.

Bilangan Kuantum Utama

Bilangan kuantum pertama yang menjelaskan elektron adalah Principal quantum number. Simbolnya adalahn. Ini menentukan ukuran atau urutan (tingkat energi) nomor tersebut. Dengan meningkatnya nilai n, jarak rata-rata dari elektron ke inti juga meningkat, demikian pula, energi elektron juga meningkat. Tingkat energi utama dapat dipahami sebagai cangkang.

Bilangan Kuantum Momentum Sudut

Bilangan kuantum ini memiliki lsebagai simbolnya. Ini l menunjukkan bentuk orbital. Ini berkisar dari 0 hingga n-1.

l = 0, 1, 2… n-1

Untuk kulit pertama, n = 1.

yaitu, untuk n-1, l = 0 adalah satu-satunya nilai yang mungkin dari l karena n = 1.

Jadi, jika l = 0, disebut sebagai Sorbital. Bentuk S bulat. Gambar berikut mewakili bentuk S.

Jika n = 2, maka l = 0, 1 karena ini adalah dua kemungkinan nilai untuk n = 2.

Kita tahu bahwa ini adalah orbital S untuk l = 0, tetapi jika l = 1, itu adalah P orbital.

Orbital P tempat elektron lebih mungkin ditemukan berada dumbbellbentuk. Itu ditunjukkan pada gambar berikut.

Bilangan Kuantum Magnetik

Bilangan kuantum ini dilambangkan dengan m_lyang mewakili orientasi orbital di sekitar inti. Nilai m _l bergantung pada l.

$$m_{l}= \int (-l\:\:to\:+l)$$

Untuk l = 0, m _l = 0 ini mewakili orbital S.

Untuk l = 1, m _l = -1, 0, +1 ini adalah tiga nilai yang mungkin dan ini mewakili orbital P.

Oleh karena itu kami memiliki tiga orbital P seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Putar bilangan Quantum

Ini diwakili oleh m_sdan elektron di sini, berputar pada sumbu. Pergerakan putaran elektron bisa searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Nilai yang mungkin untuk bilangan kuantum spin ini akan seperti,

$$m_{s}= +\frac{1}{2}\:\:up$$

Untuk gerakan yang disebut spin up, hasilnya setengah positif.

$$m_{s}= -\frac{1}{2}\:\:down$$

Untuk gerakan yang disebut spin down, hasilnya adalah setengah negatif.

Ini adalah empat bilangan kuantum.

Prinsip Pengecualian Pauli

Menurut Prinsip Pengecualian Pauli, no two electrons in an atom can have the same set of four identical quantum numbers. Artinya, jika ada dua elektron yang memiliki nilai n, s, ml yang sama (seperti yang baru saja kita bahas di atas) maka nilai l pasti akan berbeda di dalamnya. Karenanya, tidak ada dua elektron yang memiliki energi yang sama.

Kerang elektronik

Jika n = 1 adalah kulit, maka l = 0 adalah sub-kulit.

Demikian juga, n = 2 adalah kulit, dan l = 0, 1 adalah subkulit.

Kulit elektron yang sesuai dengan n = 1, 2, 3… .. masing-masing diwakili oleh K, L, M, N. Subkulit atau orbital yang sesuai dengan l = 0, 1, 2, 3 dll masing-masing dilambangkan dengan s, p, d, f dll.

Mari kita lihat konfigurasi elektronik karbon, silikon dan germanium (Golongan IV - A).

Teramati bahwa subkulit p terluar di setiap kasus hanya mengandung dua elektron. Tetapi jumlah elektron yang mungkin adalah enam. Jadi, ada empatvalence electronsdi setiap cangkang terluar. Jadi, setiap elektron dalam atom memiliki energi spesifik. Susunan atom di dalam molekul di semua jenis zat hampir seperti ini. Tetapi jarak antar atom berbeda dari satu bahan ke bahan lainnya.

Pada zat gas, susunan molekulnya tidak rapat. Dalam cairan, susunan molekulnya sedang. Tetapi, dalam padatan, molekul-molekulnya tersusun sangat rapat, sehingga elektron-elektron dalam atom-molekul cenderung berpindah ke orbital atom-atom tetangga. Oleh karena itu, orbital elektron tumpang tindih saat atom bersatu.

Karena percampuran atom dalam padatan, alih-alih tingkat energi tunggal, akan ada pita tingkat energi yang terbentuk. Kumpulan tingkat energi ini, yang sangat padat disebut sebagaiEnergy bands.

Valance Band

Elektron bergerak di atom pada tingkat energi tertentu tetapi energi elektron di kulit paling dalam lebih tinggi daripada elektron kulit terluar. Elektron yang ada di kulit terluar disebut sebagaiValance Electrons.

Elektron kelambu ini, yang mengandung serangkaian tingkat energi, membentuk pita energi yang disebut Pita Valensi. Ituvalence bandadalah band yang memiliki energi terisi tertinggi .

Pita konduksi

Elektron valensi terikat begitu longgar pada inti sehingga bahkan pada suhu kamar, sedikit elektron valensi yang meninggalkan pita menjadi bebas. Ini disebut sebagaifree electrons karena mereka cenderung bergerak menuju atom tetangga.

Elektron bebas ini adalah elektron yang menghantarkan arus dalam konduktor dan karenanya disebut sebagai Conduction Electrons. Pita yang mengandung elektron konduksi disebut sebagaiConduction Band. Pita konduksi adalah pita yang memiliki energi terisi terendah .

Celah terlarang

Kesenjangan antara pita valensi dan pita konduksi disebut sebagai forbidden energy gap. Sesuai dengan namanya, band ini termasuk yang terlarang tanpa energi. Karenanya tidak ada elektron yang tinggal di pita ini. Elektron valensi, saat pergi ke pita konduksi, melewati ini.

Celah energi terlarang jika lebih besar, berarti elektron pita valensi terikat erat ke inti. Sekarang, untuk mendorong elektron keluar dari pita valensi, diperlukan sejumlah energi eksternal, yang akan sama dengan celah energi terlarang.

Gambar berikut menunjukkan pita kelambu, pita konduksi, dan celah terlarang.

Bergantung pada ukuran celah terlarang, Insulator, Semikonduktor dan Konduktor terbentuk.

Insulator

Isolator adalah bahan yang konduksi tidak dapat terjadi, karena celah terlarang yang besar. Contoh: Kayu, Karet. Struktur pita energi pada Insulator ditunjukkan pada gambar berikut.

Karakteristik

Berikut ini adalah karakteristik dari Insulator.

• Celah energi Terlarang sangat besar.

• Elektron pita kelambu terikat erat pada atom.

• Nilai celah energi terlarang untuk isolator akan menjadi 10eV.

• Untuk beberapa isolator, saat suhu meningkat, mereka mungkin menunjukkan konduksi.

• Resistivitas isolator akan berada di urutan 107 ohm-meter.

Semikonduktor

Semikonduktor adalah bahan yang celah energi terlarangnya kecil dan konduksi terjadi jika energi eksternal diterapkan. Contoh: Silicon, Germanium. Gambar berikut menunjukkan struktur pita energi dalam semikonduktor.

Karakteristik

Berikut ini adalah karakteristik Semikonduktor.

• Celah energi Terlarang sangat kecil.

• Gap terlarang untuk Ge adalah 0.7eV sedangkan untuk Si 1.1eV.

• Semikonduktor sebenarnya bukanlah isolator, atau konduktor yang baik.

• Saat suhu meningkat, konduktivitas semikonduktor meningkat.

• Konduktivitas semikonduktor berada di urutan 102 mho-meter.

Konduktor

Konduktor adalah bahan di mana celah energi terlarang menghilang saat pita valensi dan pita konduksi menjadi sangat dekat sehingga tumpang tindih. Contoh: Tembaga, Aluminium. Gambar berikut menunjukkan struktur pita energi pada konduktor.

Karakteristik

Berikut ini adalah karakteristik Konduktor.

• Tidak ada celah terlarang di konduktor.

• Pita kelambu dan pita konduksi saling tumpang tindih.

• Elektron bebas yang tersedia untuk konduksi cukup banyak.

• Sedikit peningkatan voltase, meningkatkan konduksi.

• Tidak ada konsep pembentukan lubang, karena aliran elektron yang kontinyu menyumbang arus.

Istilah Penting

Ada kebutuhan untuk membahas beberapa istilah penting di sini sebelum kita melanjutkan ke bab-bab selanjutnya.

Arus

Ini hanyalah aliran elektron. Aliran elektron atau partikel bermuatan yang berkelanjutan, dapat disebut sebagai Arus. Ini ditunjukkan denganI atau i. Ini diukurAmperes. Ini bisa berupa arus bolak-balik AC atau arus searah DC.

Tegangan

Ini adalah perbedaan potensial. Ketika terjadi perbedaan potensialitas, antara dua titik, dikatakan ada perbedaan tegangan, diukur antara dua titik tersebut. Ini ditunjukkan denganV. Ini diukurVolts.

Perlawanan

Ini adalah sifat yang melawan aliran elektron. Kepemilikan properti ini dapat disebut sebagai resistivitas. Ini akan dibahas nanti secara rinci.

Hukum Ohm

Dengan istilah yang dibahas di atas, kita memiliki hukum standar, yang sangat penting untuk perilaku semua komponen elektronik, yang disebut Hukum Ohm. Ini menyatakan hubungan antara arus dan tegangan dalam konduktor yang ideal.

According to Ohm’s law, the potential difference across an ideal conductor is proportional to the current through it.

$$V\:\alpha\:\:I$$

Konduktor yang ideal tidak memiliki hambatan. Namun dalam praktiknya, setiap konduktor memiliki beberapa hambatan di dalamnya. Saat resistansi meningkat, penurunan potensial juga meningkat dan karenanya tegangan meningkat.

Karenanya the voltage is directly proportional to the resistance it offers.

$$V\:\alpha\:\:R$$

$$V = IR $$

Tetapi current is inversely proportional to the resistance.

$$V\:\alpha\:\:I\:\alpha\:\:\frac{1}{R}$$

$$I = V/R $$

Oleh karena itu, dalam praktiknya, hukum Ohm dapat dinyatakan sebagai -

According to Ohm’s law, the current flowing through a conductor is proportional to the potential difference across it, and is inversely proportional to the resistance it offers.

Hukum ini sangat membantu dalam menentukan nilai parameter yang tidak diketahui di antara ketiganya yang membantu menganalisis rangkaian.

SEBUAH semiconductoradalah zat yang resistivitasnya terletak di antara konduktor dan isolator. Sifat resistivitas bukan satu-satunya yang menentukan suatu material sebagai semikonduktor, tetapi memiliki beberapa sifat sebagai berikut.

• Semikonduktor memiliki resistivitas yang lebih kecil dari isolator dan lebih dari konduktor.

• Semikonduktor memiliki koefisien suhu negatif. Hambatan dalam semikonduktor, meningkat dengan penurunan suhu dan sebaliknya.

• Sifat Konduktor dari Semikonduktor berubah, ketika pengotor logam yang sesuai ditambahkan padanya, yang merupakan sifat yang sangat penting.

Perangkat semikonduktor banyak digunakan di bidang elektronik. Transistor telah menggantikan tabung hampa udara yang besar, dari mana ukuran dan biaya perangkat diturunkan dan revolusi ini terus meningkatkan kecepatannya yang mengarah pada penemuan baru seperti elektronik terintegrasi. Ilustrasi berikut menunjukkan klasifikasi semikonduktor.

Konduksi dalam Semikonduktor

Setelah mengetahui beberapa elektron, kita mengetahui bahwa kulit terluar memiliki valence electronsyang terikat secara longgar ke inti. Atom seperti itu, yang memiliki elektron valensi ketika didekatkan dengan atom lain, elektron valensi dari kedua atom ini bergabung membentuk “Electron pairs". Ikatan ini tidak terlalu kuat dan karenanya menjadi aCovalent bond.

Misalnya, atom germanium memiliki 32 elektron. 2 elektron di orbit pertama, 8 di orbit kedua, 18 di orbit ketiga, sedangkan 4 di orbit terakhir. Keempat elektron ini adalah elektron valensi atom germanium. Elektron ini cenderung bergabung dengan elektron valensi dari atom yang berdampingan, membentuk pasangan elektron, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Pembuatan Lubang

Karena energi panas yang disuplai ke kristal, beberapa elektron cenderung keluar dari tempatnya dan memutus ikatan kovalen. Ikatan kovalen yang rusak ini menghasilkan elektron bebas yang mengembara secara acak. Tetapimoved away electrons menciptakan ruang kosong atau valensi di belakang, yang disebut sebagai a hole.

Lubang yang merepresentasikan elektron yang hilang ini dapat dianggap sebagai muatan positif satuan sedangkan elektron dianggap sebagai muatan negatif satuan. Elektron yang dibebaskan bergerak secara acak tetapi ketika beberapa medan listrik eksternal diterapkan, elektron ini bergerak berlawanan arah dengan medan yang diterapkan. Tetapi lubang yang dibuat karena tidak adanya elektron, bergerak ke arah medan yang diterapkan.

Lubang Arus

Telah dipahami bahwa ketika ikatan kovalen putus, sebuah lubang dibuat. Sebenarnya, ada kecenderungan yang kuat dari kristal semikonduktor untuk membentuk ikatan kovalen. Jadi, lubang cenderung tidak ada di dalam kristal. Hal ini dapat lebih dipahami dengan gambar berikut, yang menunjukkan kisi kristal semikonduktor.

Sebuah elektron, ketika bergeser dari tempat A, sebuah lubang terbentuk. Karena kecenderungan pembentukan ikatan kovalen, elektron dari B bergeser ke A. Sekarang, sekali lagi untuk menyeimbangkan ikatan kovalen di B, elektron bergeser dari C ke B. Ini terus membangun jalur. Pergerakan lubang tanpa adanya bidang terapan ini bersifat acak. Tetapi ketika medan listrik diterapkan, lubang melayang di sepanjang bidang yang diterapkan, yang merupakanhole current. Ini disebut sebagai arus lubang tetapi bukan arus elektron karena, pergerakan lubang berkontribusi pada aliran arus.

Elektron dan lubang saat bergerak acak, dapat bertemu satu sama lain, untuk membentuk pasangan. Rekombinasi ini menghasilkan pelepasan panas, yang memutus ikatan kovalen lainnya. Ketika suhu meningkat, laju pembentukan elektron dan lubang meningkat, dengan demikian laju rekombinasi meningkat, yang menghasilkan peningkatan kerapatan elektron dan lubang. Akibatnya, konduktivitas semikonduktor meningkat dan resistivitas menurun yang berarti koefisien temperatur negatif.

Semikonduktor Intrinsik

Semikonduktor dalam bentuknya yang sangat murni disebut sebagai intrinsic semiconductor. Sifat-sifat semikonduktor murni ini adalah sebagai berikut -

• Elektron dan lubang hanya dibuat oleh eksitasi termal.
• Jumlah elektron bebas sama dengan jumlah lubang.
• Kemampuan konduksi kecil pada suhu kamar.

Untuk meningkatkan kemampuan konduksi semikonduktor intrinsik, lebih baik menambahkan beberapa pengotor. Proses penambahan pengotor ini disebut sebagaiDoping. Sekarang, semikonduktor intrinsik yang didoping ini disebut sebagai Semikonduktor Ekstrinsik.

Doping

Proses penambahan pengotor ke bahan semikonduktor disebut sebagai doping. Pengotor yang ditambahkan, umumnya adalah pengotor pentavalen dan trivalen.

Pentavalent Impurities

• Itu pentavalentpengotor adalah yang memiliki lima elektron valensi di orbit paling luar. Contoh: Bismuth, Antimony, Arsenic, Phosphorus

• Atom pentavalen disebut sebagai a donor atom karena ia menyumbangkan satu elektron ke pita konduksi atom semikonduktor murni.

Trivalent Impurities

• Itu trivalentpengotor adalah yang memiliki tiga elektron valensi di orbit paling luar. Contoh: Gallium, Indium, Aluminium, Boron

• Atom trivalen disebut sebagai acceptor atom karena menerima satu elektron dari atom semikonduktor.

Semikonduktor Ekstrinsik

Semikonduktor tidak murni, yang dibentuk dengan doping semikonduktor murni disebut sebagai extrinsic semiconductor. Ada dua jenis semikonduktor ekstrinsik tergantung pada jenis pengotor yang ditambahkan. Mereka adalah semikonduktor ekstrinsik tipe-N dan semikonduktor ekstrinsik Tipe-P.

Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-N

Sejumlah kecil pengotor pentavalen ditambahkan ke semikonduktor murni untuk menghasilkan semikonduktor ekstrinsik tipe N. Pengotor yang ditambahkan memiliki 5 elektron valensi.

Misalnya, jika atom Arsen ditambahkan ke atom germanium, empat elektron valensi terikat dengan atom Ge sementara satu elektron tetap sebagai elektron bebas. Ini seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Semua elektron bebas ini membentuk arus elektron. Oleh karena itu, pengotor ketika ditambahkan ke semikonduktor murni, menyediakan elektron untuk konduksi.

• Dalam semikonduktor ekstrinsik tipe-N, saat konduksi terjadi melalui elektron, elektron adalah pembawa mayoritas dan lubangnya adalah pembawa minoritas.

• Karena tidak ada penambahan muatan positif atau negatif, elektron secara elektrik netral.

• Ketika medan listrik diterapkan ke semikonduktor tipe-N, yang ditambahkan pengotor pentavalen, elektron bebas bergerak menuju elektroda positif. Ini disebut konduktivitas negatif atau tipe-N.

Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-P

Sejumlah kecil pengotor trivalen ditambahkan ke semikonduktor murni untuk menghasilkan semikonduktor ekstrinsik tipe-P. Pengotor yang ditambahkan memiliki 3 elektron valensi. Misalnya, jika atom Boron ditambahkan ke atom germanium, tiga elektron valensi terikat dengan atom Ge, membentuk tiga ikatan kovalen. Tapi, satu elektron lagi di germanium tetap ada tanpa membentuk ikatan apa pun. Karena tidak ada elektron dalam boron yang tersisa untuk membentuk ikatan kovalen, ruang tersebut diperlakukan sebagai lubang. Ini seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Pengotor boron bila ditambahkan dalam jumlah kecil, memberikan sejumlah lubang yang membantu dalam konduksi. Semua lubang ini merupakan arus lubang.

• Dalam semikonduktor ekstrinsik tipe-P, saat konduksi terjadi melalui lubang, lubang adalah pembawa mayoritas sedangkan elektron adalah pembawa minoritas.

• Pengotor yang ditambahkan di sini memberikan lubang yang disebut sebagai acceptors, karena mereka menerima elektron dari atom germanium.

• Karena jumlah lubang bergerak tetap sama dengan jumlah akseptor, semikonduktor Ptype tetap netral secara elektrik.

• Ketika medan listrik diterapkan pada semikonduktor tipe-P, yang ditambahkan pengotor trivalen, lubang bergerak menuju elektroda negatif, tetapi dengan kecepatan yang lebih lambat daripada elektron. Ini disebut sebagai konduktivitas tipe-P.

• Dalam konduktivitas tipe-P ini, elektron valensi berpindah dari satu ikatan kovalen ke yang lain, tidak seperti tipe-N.

Mengapa Silikon Lebih Disukai dalam Semikonduktor?

Di antara bahan semikonduktor seperti germanium dan silikon, bahan yang banyak digunakan untuk pembuatan berbagai komponen elektronik adalah Silicon (Si). Silikon lebih disukai daripada germanium karena berbagai alasan seperti -

• Celah pita energi adalah 0.7ev, sedangkan untuk germanium adalah 0.2ev.

• Generasi pasangan termal lebih kecil.

• Pembentukan lapisan SiO2 mudah dilakukan oleh silikon, yang membantu dalam pembuatan banyak komponen bersama dengan teknologi integrasi.

• Si lebih mudah ditemukan di alam daripada Ge.

• Kebisingan lebih sedikit pada komponen yang terdiri dari Si daripada di Ge.

Karenanya, Silikon digunakan dalam pembuatan banyak komponen elektronik, yang digunakan untuk membuat sirkuit berbeda untuk berbagai keperluan. Komponen-komponen ini memiliki sifat individu dan kegunaan tertentu.

Komponen elektronik utama meliputi - Resistor, resistor variabel, Kapasitor, kapasitor variabel, Induktor, Dioda, Dioda Terowongan, Dioda Varactor, Transistor, BJT, UJT, FET, MOSFET, LDR, LED, Sel Surya, Termistor, Varistor, Transformer, Sakelar , relai, dll.

Efek Hall dinamai Edwin Hall, penemunya. Ini agak mirip dengan aturan tangan kanan Fleming. Ketika konduktor pembawa arusI ditempatkan di medan magnet transversal B, medan listrik E diinduksi dalam konduktor tegak lurus keduanya I dan B. Fenomena ini disebut sebagaiHall Effect.

Penjelasan

Ketika konduktor pembawa arus ditempatkan di medan magnet transversal, maka medan magnet ini memberikan beberapa tekanan pada elektron yang mengambil jalur melengkung untuk melanjutkan perjalanannya. Konduktor dengan energi yang diterapkan ditunjukkan pada gambar berikut. Medan magnet juga ditunjukkan.

Saat elektron bergerak melalui konduktor yang terletak di medan magnet B, elektron akan mengalami gaya magnet. Gaya magnet ini akan menyebabkan elektron bergerak mendekati satu sisi daripada sisi lainnya. Ini menciptakan muatan negatif di satu sisi dan muatan positif di sisi lain, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Pemisahan muatan ini akan menciptakan perbedaan tegangan yang dikenal sebagai Hall Voltage or Hall EMF. Tegangan bertambah sampai medan listrik menghasilkan gaya listrik pada muatan yang sama dan berlawanan dengan gaya magnet. Efek ini dikenal sebagaiHall Effect.

$$\overrightarrow{F_{magnetic}}\:\:=\:\:\overrightarrow{F_{Electric}}\:\:=\:\:q\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:=\:\:q\:\:\overrightarrow{E_{H}}$$

V _D adalah kecepatan yang dialami setiap elektron

$\overrightarrow{E_{H}}\:\:=\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:$ Sejak V = Ed

Dimana q = jumlah muatan

$\overrightarrow{B}$ = medan magnet

$\overrightarrow{V_{D}}$ = kecepatan melayang

$\overrightarrow{E_{H}}$ = Efek listrik Hall

d = jarak antara bidang dalam konduktor (lebar konduktor)

$$V_{H}\:\:=\:\:\varepsilon_{H}\:\:=\:\:\overrightarrow{E_{H}}\:\:d\:\:=\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:d$$

$$\varepsilon_{H}\:\:=\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:d$$

Ini adalah Hall EMF

Kegunaan

Efek Hall digunakan untuk memperoleh informasi mengenai jenis semikonduktor, tanda pembawa muatan, untuk mengukur konsentrasi elektron atau lubang dan mobilitasnya. Dengan demikian kita juga bisa mengetahui apakah material tersebut merupakan konduktor, isolator atau semikonduktor. Ini juga digunakan untuk mengukur kerapatan dan daya fluks magnet dalam gelombang elektromagnetik.

Jenis Arus

Berbicara tentang jenis arus dalam semikonduktor, ada dua istilah yang perlu dibahas. MerekaDiffusion Current dan Drift Current.

Arus difusi

Saat doping dilakukan, terjadi perbedaan konsentrasi elektron dan lubang. Elektron dan lubang ini cenderung berdifusi dari konsentrasi kepadatan muatan yang lebih tinggi, ke tingkat konsentrasi yang lebih rendah. Karena ini adalah pembawa muatan, mereka membentuk arus yang dipanggildiffusion current.

Untuk mengetahui hal ini secara detail, mari kita pertimbangkan material tipe-N dan material tipe-P.

• Material tipe-N memiliki elektron sebagai pembawa mayoritas dan sedikit lubang sebagai pembawa minoritas.

• Material tipe-P memiliki lubang sebagai pembawa mayoritas dan sedikit elektron sebagai pembawa minoritas.

Jika kedua material ini didekatkan terlalu dekat satu sama lain untuk bergabung, maka sedikit elektron dari pita valensi material tipe-N, cenderung bergerak menuju material tipe-P dan sedikit lubang dari pita valensi material tipe-P, cenderung bergerak ke arah Bahan tipe-N. Wilayah di antara dua material ini tempat difusi ini terjadi, disebut sebagaiDepletion region.

Oleh karena itu, arus yang terbentuk karena difusi elektron dan lubang ini, tanpa penerapan energi eksternal apa pun, dapat disebut sebagai Diffusion Current.

Arus melayang

Arus yang terbentuk karena penyimpangan (pergerakan) partikel bermuatan (elektron atau lubang) akibat medan listrik yang diterapkan, disebut sebagai Drift Current. Gambar berikut menjelaskan arus drift, apakah bagaimana medan listrik yang diterapkan, membuat perbedaan.

Jumlah aliran arus tergantung pada muatan yang diterapkan. Lebar daerah penipisan juga dipengaruhi oleh arus drift ini. Untuk membuat suatu komponen berfungsi pada rangkaian aktif, arus drift ini berperan penting.

Resist adalah kata yang berarti “menentang”. Resistanceadalah sifat yang melawan aliran elektron, dalam konduktor atau semikonduktor. Resistor adalah komponen elektronik yang memiliki sifat resistansi.

Simbol dan Satuan

Simbol Resistor adalah seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Satuan hambatannya adalah Ohms, yang ditunjukkan dengan Ω (omega).

Rumus resistensi adalah

R = V/I

Dimana V adalah Tegangan dan Iadalah saat ini. Akan sangat sulit untuk membuat resistor dengan setiap nilai. Oleh karena itu, hanya sedikit nilai yang dipilih dan resistor dari nilai tersebut hanya diproduksi. Ini disebut sebagai "Preferred Values". Dalam praktiknya, resistor dengan nilai dekat dipilih agar sesuai dengan aplikasi yang diperlukan. Seperti inilah tampilan resistor praktis -

Pengodean Warna

Sebuah proses disebut color codingdigunakan untuk menentukan nilai resistansi sebuah resistor, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Sebuah resistor dilapisi dengan empat pita warna di mana setiap warna menentukan nilai tertentu. Tabel di bawah ini menunjukkan daftar nilai yang diindikasikan oleh setiap warna.

WARNA	ANGKA	PENGALI	TOLERANSI
Hitam	0	10 0 = 1
cokelat	1	10 1 = 10	1
Merah	2	10 2 = 100	2
jeruk	3	10 3 = 1000
Kuning	4	10 4 = 10.000
hijau	5	10 5 = 100000	0,5
Biru	6	10 6 = 1000000	0.25
Ungu	7	10 7 = 10.000.000	0.1
Abu-abu	8	10 8 = 100000000
putih	9	10 9 = 1000000000
Emas		10 -1 = 0,1	5
Perak		10 -2 = 0,01	10
(tidak ada)			20

Dua pita berwarna pertama menunjukkan digit pertama dan kedua dari nilai dan pita warna ketiga menunjukkan pengali (jumlah nol yang ditambahkan). Pita warna keempat menunjukkan nilai toleransi.

Toleranceadalah kisaran nilai yang dapat ditahan resistor tanpa hancur. Ini adalah faktor penting. Gambar berikut menunjukkan bagaimana nilai sebuah resistor ditentukan oleh kode warna.

Resistor lima pita warna diproduksi dengan toleransi 2% dan 1% dan juga untuk resistor akurasi tinggi lainnya. Dalam resistor lima pita ini, tiga pita pertama mewakili digit, yang keempat menunjukkan pengali dan yang kelima menunjukkan toleransi.

Mari kita lihat contoh untuk memahami proses pengkodean warna.

Example 1 - Tentukan nilai sebuah resistor dengan kode warna kuning, biru, oranye dan silver.

Solution- Nilai kuning adalah 4, biru adalah 6, oranye adalah 3 yang melambangkan pengali. Perak adalah ± 10 yang merupakan nilai toleransi.

Karenanya nilai resistornya adalah 46 × 10 ³ = 46kΩ

Nilai resistansi maksimum untuk resistor ini adalah

46kΩ atau 46000Ω + 10% = 46000 + 4600 = 50600Ω = 50.6kΩ

Nilai resistansi minimum untuk resistor ini adalah

46kΩ atau 46000Ω - 10% = 46000 - 4600 = 41400Ω = 41.4kΩ

Setelah melalui detail yang berbeda tentang resistor, kita memiliki beberapa istilah untuk dipelajari. Juga kita harus berurusan dengan berbagai perilaku resistor untuk beberapa jenis koneksi.

Istilah Penting

Ada beberapa istilah yang perlu kita bahas sebelum masuk ke jenis resistor yang kita miliki. Seseorang perlu mengenal istilah-istilah ini pada tahap ini dan dapat memahaminya seiring dengan kemajuan kita.

Perlawanan

Hambatan adalah sifat dari resistor yang melawan aliran arus. Ketika arus bolak-balik melewati resistansi, penurunan tegangan dihasilkan yang sefase dengan arus.

• Indikasi - R

• Unit - Ohms

• Simbol - Ω

Seiring dengan resistansi, ada istilah penting lainnya, yang disebut reaktansi dan impedansi.

Reaktansi

Hambatan yang ditawarkan ke arus bolak-balik karena kapasitansi dan induktansi yang ada di rangkaian, dapat dipahami sebagai reaktansi. Ketika arus bolak-balik melewati reaktansi murni, penurunan tegangan dihasilkan 90 ° keluar fasa dengan arus.

Bergantung pada fasa yaitu, + 90 ° atau -90 ° reaktansi dapat disebut sebagai reaktansi induktif atau reaktansi kapasitif.

• Indikasi - X

• Unit - Ohms

• Simbol - Ω

Impedansi

Impedansi adalah resistansi efektif terhadap arus bolak-balik yang timbul dari efek gabungan resistansi dan reaktansi ohmik. Ketika arus bolak-balik melewati impedansi, penurunan tegangan dihasilkan di suatu tempat antara 0 ° hingga 90 ° di luar fase dengan arus.

• Indikasi - I

• Unit - Ohms

• Simbol - Ω

Konduktansi

Ini adalah kemampuan material untuk menghantarkan listrik. Ini adalah kebalikan dari perlawanan.

• Indikasi - G

• Unit - Mhos

• Simbol - ℧

Sebuah resistor ketika dihubungkan dalam suatu rangkaian, sambungan tersebut dapat berupa seri atau paralel. Beri tahu kami sekarang apa yang akan terjadi pada nilai arus, tegangan, dan resistansi total jika keduanya dihubungkan secara seri juga, ketika dihubungkan secara paralel.

Resistor dalam Seri

Mari kita amati apa yang terjadi, ketika beberapa resistor dihubungkan secara seri. Mari kita pertimbangkan tiga resistor dengan nilai berbeda, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Perlawanan

Resistansi total rangkaian yang memiliki resistor seri sama dengan jumlah resistansi individu. Artinya, pada gambar di atas terdapat tiga resistor yang masing-masing memiliki nilai 1KΩ, 5KΩ dan 9KΩ.

Nilai resistansi total dari jaringan resistor adalah -

$$R\:\:=\:\:R_{1}\:+\:R_{2}\:+\:R_{3}$$

Yang berarti 1 + 5 + 9 = 15KΩ adalah hambatan total.

Di mana R ₁ adalah resistansi dari 1 ^st resistor, R ₂ adalah resistensi dari 2 ^nd resistor dan R ₃ adalah resistansi dari 3 ^rd resistor dalam jaringan resistor di atas.

Tegangan

Tegangan total yang muncul di jaringan resistor seri adalah penambahan tegangan turun pada masing-masing resistansi individu. Pada gambar di atas kita memiliki tiga resistor berbeda yang memiliki tiga nilai penurunan tegangan yang berbeda pada setiap tahap.

Tegangan total yang muncul di sirkuit -

$$V\:\:=\:\:V_{1}\:+\:V_{2}\:+\:V_{3}$$

Yang artinya 1v + 5v + 9v = 15v adalah tegangan total.

Dimana V ₁ adalah drop tegangan dari 1 ^st resistor, V ₂ adalah drop tegangan dari 2 ^nd resistor dan V ₃ adalah drop tegangan dari 3 ^rd resistor dalam jaringan resistor di atas.

Arus

Jumlah total Arus yang mengalir melalui serangkaian resistor yang dihubungkan secara seri sama di semua titik di seluruh jaringan resistor. Oleh karena itu arusnya sama 5A ketika diukur pada input atau pada titik mana pun antara resistor atau bahkan pada output.

Arus melalui jaringan -

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:=\:I_{2}\:=\:I_{3}$$

Artinya arus di semua titik adalah 5A.

Dimana saya ₁ adalah arus yang melalui 1 ^st resistor, saya ₂ adalah arus yang melalui 2 ^nd resistor dan saya ₃ adalah arus melalui 3 ^rd resistor dalam jaringan resistor di atas.

Resistor secara Paralel

Mari kita amati apa yang terjadi, ketika beberapa resistor dihubungkan secara Paralel. Mari kita pertimbangkan tiga resistor dengan nilai berbeda, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Perlawanan

Resistansi total rangkaian yang memiliki resistor Paralel dihitung secara berbeda dari metode jaringan resistor seri. Di sini, nilai resiprokal (1 / R) dari masing-masing resistansi ditambahkan dengan kebalikan dari jumlah aljabar untuk mendapatkan nilai resistansi total.

Nilai resistansi total dari jaringan resistor adalah -

$$\frac{1}{R}\:\:=\:\:\frac{1}{R_{1}}\:\:+\:\:\frac{1}{R_{2}}\:\:+\frac{1}{R_{3}}$$

Di mana R ₁ adalah resistansi dari 1 ^st resistor, R ₂ adalah resistensi dari 2 ^nd resistor dan R ₃ adalah resistansi dari 3 ^rd resistor dalam jaringan resistor di atas.

Misalnya, jika nilai resistansi dari contoh sebelumnya diperhitungkan, yang berarti R ₁ = 1KΩ, R ₂ = 5KΩ dan R ₃ = 9KΩ. Hambatan total dari jaringan resistor paralel adalah -

$$\frac{1}{R}\:\:=\:\:\frac{1}{1}\:\:+\:\:\frac{1}{5}\:\:+\frac{1}{9}$$

$$=\:\:\frac{45\:\:+\:\:9\:\:+\:\:5}{45}\:\:=\:\:\frac{59}{45}$$

$$R\:\:=\:\:\frac{45}{59}\:\:=\:\:0.762K\Omega\:\:=\:\:76.2\Omega$$

Dari metode yang kita miliki untuk menghitung resistansi paralel, kita dapat memperoleh persamaan sederhana untuk jaringan paralel dua resistor. Ini adalah -

$$R\:\:=\:\:\frac{R_{1}\:\:\times\:\:R_{2}}{R_{1}\:\:+\:\:R_{2}}\:$$

Tegangan

Tegangan total yang muncul di jaringan resistor Paralel sama dengan tegangan turun pada masing-masing resistansi.

Tegangan yang muncul di sirkuit -

$$V\:\:=\:\:V_{1}\:=\:V_{2}\:=\:V_{3}$$

Dimana V ₁ adalah drop tegangan dari 1 ^st resistor, V ₂ adalah drop tegangan dari 2 ^nd resistor dan V ₃ adalah drop tegangan dari 3 ^rd resistor dalam jaringan resistor di atas. Oleh karena itu tegangannya sama di semua titik jaringan resistor paralel.

Arus

Jumlah total arus yang memasuki jaringan resistif Paralel adalah jumlah semua arus individu yang mengalir di semua cabang Paralel. Nilai resistansi tiap cabang menentukan nilai arus yang mengalir melaluinya. Arus total yang melalui jaringan adalah

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:+\:I_{2}\:+\:I_{3}$$

Dimana saya ₁ adalah arus yang melalui 1 ^st resistor, saya ₂ adalah arus yang melalui 2 ^nd resistor dan saya ₃ adalah arus melalui 3 ^rd resistor dalam jaringan resistor di atas. Oleh karena itu jumlah arus individu di cabang yang berbeda mendapatkan arus total dalam jaringan resistif paralel.

Resistor secara khusus digunakan sebagai beban pada keluaran banyak rangkaian. Jika sama sekali beban resistif tidak digunakan, resistor ditempatkan sebelum beban. Resistor biasanya merupakan komponen dasar dalam rangkaian apa pun.

Resistor ada banyak jenis sesuai dengan jenis material yang digunakan, prosedur pembuatan dan aplikasinya. Klasifikasinya seperti gambar di bawah ini.

Resistor linier memiliki karakteristik VI linier dan resistor non linier memiliki karakteristik VI non linier. Resistor non linier adalah resistor yang karakteristik tegangan dan arusnya bervariasi secara non linier. Nilai tegangan dan arus bervariasi bergantung pada faktor lain seperti suhu dan cahaya, tetapi mungkin tidak linier.

Termistor

Termal berarti suhu. Dalam resistor ini, resistansi bervariasi dengan suhu. Jika panas meningkat, tahanan berkurang dan sebaliknya. Ini digunakan untuk tujuan pengukuran dan kontrol.

Jenis utama termistor adalah NTC dan PTC.

• NTC adalah Negative Temperature Coefficientdan pada perangkat seperti itu, resistansi menurun dengan meningkatnya suhu. Ini digunakan untuk melindungi perangkat dari kondisi tegangan berlebih.

• PTC adalah Positive Temperature Coefficientdan pada perangkat seperti itu, resistansi meningkat seiring kenaikan suhu. Ini digunakan untuk melindungi perangkat dari kondisi saat ini.

Gambar berikut menunjukkan termistor NTC, bersama dengan simbolnya.

Resistor Foto

Foto berarti cahaya. Dalam resistor ini, resistansi bervariasi dengan cahaya. Ketika cahaya meningkat, resistensi menurun dan sebaliknya. Ini juga digunakan untuk tujuan pengukuran dan kontrol. Itu juga disebut sebagaiLDR (Resistor Tergantung Cahaya)

Varistor

Hambatan varistor, bervariasi dengan tegangan yang diberikan. Saat tegangan meningkat, resistansi berkurang dan jika tegangan menurun, resistansi meningkat. Itu juga disebut sebagaiVDR (Resistor Ketergantungan Tegangan).

Permukaan gunung

Ini sangat digunakan sejak diperkenalkannya teknologi pemasangan permukaan. Ini bisa disebut sebagaichip resistors, yang berarti lapisan resistif yang terintegrasi pada chip keramik.

Resistor pemasangan permukaan ini sangat kecil jika dibandingkan dengan resistor normal dan karenanya menempati lebih sedikit ruang. Mereka efektif dan mengurangi panas. Penemuan resistor ini telah mengubah tampilan PCB (Papan Sirkuit Cetak) dan mengurangi ukurannya.

Keuntungan dari resistor pemasangan permukaan adalah -

• Ini berukuran kompak.
• Ini sangat stabil.
• Mereka memiliki toleransi yang baik.
• Mereka efektif dalam mengurangi pembuangan panas.

Gambar berikut menunjukkan gambar resistor pemasangan permukaan.

Resistor Linear adalah resistor yang resistansinya tidak berbeda dengan aliran arus yang melaluinya. Arus yang melewatinya, akan selalu sebanding dengan tegangan yang diterapkan di atasnya. Resistor linier selanjutnya diklasifikasikan sebagaiFixed and Variable resistors.

Resistor Variabel

Resistor variabel adalah resistor yang nilainya dapat divariasikan secara manual, sesuai dengan kebutuhan. Nilai resistansi tertentu dipilih dari berbagai nilai resistansi, dengan bantuan poros yang terhubung. Simbol resistor variabel seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Resistor ini lebih dipahami dengan bantuan klasifikasi yang kami miliki. Resistor variabel dibagi lagi menjadi Potensiometer, Rheostat dan Pemangkas.

Potensiometer

Potensiometer disebut sebagai a Pot. Ini adalah resistor tiga terminal yang memiliki poros yang bergeser atau berputar. Poros ini ketika dioperasikan membentuk pembagi tegangan yang dapat disesuaikan. Gambar berikut menunjukkan gambar Potensiometer.

Potensiometer juga mengukur potential difference(tegangan) di sirkuit. Jalur bahan resistif dengan nilai resistansi rendah ke nilai tinggi dipasang secara internal dan wiper ditempatkan sehingga menghubungkan material resistif ke rangkaian. Ini sebagian besar digunakan sebagai pengontrol volume di perangkat TV dan sistem Musik.

Rheostat

Rheostat dapat disebut sebagai resistor gulungan kawat. SEBUAHResistive wiredililitkan di sekitar inti keramik isolasi dengan erat. SEBUAHWipermeluncur di atas belitan ini. Satu koneksi dibuat ke salah satu ujung kabel resistif dan koneksi kedua dibuat ke wiper atau kontak geser, untuk mendapatkan resistansi yang diinginkan.

Rheostat digunakan untuk control current. Ini sebagian besar digunakan dalam kontrol kecepatan motor berat. Hambatan yang diperoleh ini berada di urutankilo ohms. Rheostat sebagian besar tersedia sebagai rheostat tabung tunggal dan tabung ganda, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Sebagai resistansi variabel, mereka sering digunakan untuk penyetelan dan kalibrasi di sirkuit. Sekarang-a-hari, penggunaan rheostat diganti dengan pergantian perangkat elektronik, karena rheostat memiliki efisiensi yang lebih rendah.

Penghias

Pemangkas adalah resistor variabel dan potensiometer (mengukur perbedaan potensial). Potensiometer Pemangkas ini, singkatnya disebut sebagaiTrim Pot. Jika ini digunakan sebagai resistor variabel, maka mereka disebut sebagai Resistor Preset.

Pot trim ini memiliki tipe yang berbeda seperti putaran tunggal atau multi putaran. Ini adalah resistor variabel kecil yang digunakan untuk penyetelan dan kalibrasi. Rentang hidup mereka lebih pendek dari resistor variabel lainnya.

Resistor tetap adalah salah satu jenis resistor linier. Sebuah resistor dikatakan sebagai resistor tetap, jika nilainya tetap. Nilai resistor tetap tidak dapat divariasikan seperti resistor variabel karena nilainya ditentukan pada saat pembuatan itu sendiri. Gambar-gambar berikut mewakili simbol resistor tetap.

Resistor tetap diklasifikasikan ke dalam berbagai jenis, tergantung pada proses pembuatannya dan bahan yang digunakan dalam pembuatannya. Klasifikasinya adalah sebagai berikut.

Komposisi karbon

Resistor komposisi karbon adalah campuran partikel karbon, grafit dan debu keramik yang dicampur dengan bahan pengikat seperti tanah liat. Campuran ini diolah dengan tekanan dan suhu tinggi. Setelah semuanya dicetak dalam kasing, kabelnya diperbaiki.

• Massa termal resistor komposisi karbon lebih tinggi sehingga mampu menahan pulsa energi tinggi.

• Resistor ini memiliki stabilitas rendah dan kebisingan tinggi yang merupakan kerugian.

Gambar berikut menunjukkan gambar resistor komposisi karbon.

Resistor komposisi karbon digunakan dalam perlindungan Surge, Pembatas arus, dan catu daya tegangan tinggi.

Gulungan kawat

Resistor gulungan kawat dibentuk dengan melilitkan kawat yang terbuat dari bahan resistif di sekitar inti. Inti logam bertindak sebagai bahan non-konduktif sementara kabel resistif bekerja, tetapi dengan beberapa hambatan. Gambar resistor gulungan kawat adalah seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Biasanya kawat nichrome atau kawat manganin digunakan untuk melilitkan inti karena memiliki hambatan yang tinggi. Sedangkan plastik, keramik atau kaca digunakan sebagai inti.

• Resistor lilitan kawat sangat akurat.
• Mereka bekerja dengan sangat baik untuk nilai resistansi rendah dan peringkat daya tinggi.

Ini adalah jenis resistor tetap tertua, tetapi digunakan bahkan sekarang.

Film Tebal

Resistor film memiliki lapisan resistif pada dasar keramik, yang ketebalannya menentukan jenisnya. Ketebalan lapisan resistif pada resistor film tebal jauh lebih tinggi dari pada resistor film tipis. Resistor film tebal diproduksi dengan menembakkan pasta khusus, yang merupakan campuran dari kaca dan oksida logam, ke substrat.

Ada tiga jenis utama dalam resistor film tebal seperti resistor Fusible, resistor film Cermet, dan resistor film oksida logam.

Resistor Fusible

Resistor Fusible mirip dengan resistor lilitan kawat. Tetapi resistor ini bersama dengan memberikan resistansi, bertindak sebagai sekering. Gambar resistor fusible seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Dalam resistor ini, arus mengalir melalui sambungan pegas, yang ditempatkan dekat dengan badan resistor. Gumpalan yang dipasang pada kawat pegas resistor mengambil panas yang dihasilkan oleh resistor karena aliran arus. Jika panas ini meningkat, sambungan ke blob akan meleleh dan membuka sambungan.

Oleh karena itu kita dapat mengatakan bahwa, resistor ini membatasi arus, tetapi jika peringkat daya rangkaian melebihi nilai yang ditentukan, resistor ini bertindak sebagai sekering untuk membuka atau memutus rangkaian. Nilai resistor ini biasanya kurang dari 10 Ohm. Resistor ini umumnya digunakan di TV, amplifier, dan sirkuit elektronik mahal lainnya.

Resistor Film Cermet

Resistor film Cermet adalah resistor film yang terbuat dari bahan khusus yang disebut Cermet. Cermet adalah paduan komposit yang dibuat dengan menggabungkanCeramic dan MetAl. Kombinasi ini memberikan keuntungan pada kedua bahan ini seperti ketahanan suhu tinggi dan ketahanan aus keramik bersama dengan fleksibilitas dan konduktivitas listrik logam.

Lapisan film logam dililitkan di sekitar bahan resistif dan dipasang di substrat logam keramik atau cermet. Petunjuk diambil untuk membuat koneksi mudah saat memasang pada PCB. Mereka menawarkan stabilitas tinggi karena suhu tidak dapat mempengaruhi kinerjanya.

Resistor film Oksida Logam

Resistor film oksida logam dibentuk dengan mengoksidasi film tebal timah klorida pada batang kaca yang dipanaskan, yang merupakan substrat. Mereka memiliki stabilitas suhu tinggi dan dapat digunakan pada tegangan tinggi. Resistor ini memiliki kebisingan pengoperasian yang rendah.

Resistor film oksida logam berbeda dengan film logam hanya dalam hal jenis film yang dilapisi. Metal oxideadalah senyawa logam seperti timah dengan oksigen membentuk oksida timah, yang dilapisi sebagai film pada resistor. Resistivitas resistor ini tergantung pada jumlah antimon oksida yang ditambahkan ketin oxide.

Film pendek

Resistor film tipis memiliki lapisan resistif dengan lebar 0,1 mikrometer atau lebih kecil di atas dasar keramik. Resistor film tipis memiliki film logam yang vakum disimpan pada substrat isolasi.

Resistor film tipis lebih akurat dan memiliki koefisien suhu yang lebih baik serta lebih stabil. Resistor film tipis dibagi lagi menjadi dua jenis seperti -

• Resistor film karbon
• Resistor film logam

Resistor film karbon

Resistor film karbon dibuat dengan mengendapkan lapisan film karbon pada substrat keramik. Film karbon bertindak sebagai bahan resistif terhadap arus dan zat keramik bertindak sebagai zat isolasi. Tutup logam dipasang di kedua ujungnya dan kabel tembaga ditarik keluar.

Gambar berikut menunjukkan konstruksi resistor film karbon.

Keuntungan utama dari resistor ini adalah stabilitasnya yang tinggi, jangkauan operasi yang luas, kebisingan yang rendah, dan biaya yang rendah. Resistor film karbon adalah yang paling disukai daripada resistor komposisi karbon karena kebisingannya yang rendah.

Resistor Film Logam

Lapisan film membuat perbedaan antara resistor film oksida logam dan resistor film logam. Film tipis dari bahan logam seperti nikel kromium digunakan untuk melapisi resistor dalam resistor film logam sedangkan film oksida logam seperti oksida timah digunakan untuk melapisi resistor dalam resistor oksida logam.

Resistor film logam memiliki koefisien resistansi suhu rendah, yang berarti resistansi kurang dipengaruhi oleh suhu.

Watt

Saat menggunakan resistor, jika aliran arus meningkat, resistor menghilangkan panas. Jika nilai ini melewati nilai kritis tertentu, resistor dapat rusak. Peringkat watt sebuah resistor dicetak pada beberapa resistor bernilai lebih tinggi untuk menghindari situasi seperti itu.

Watt adalah besaran daya listrik yang dinyatakan dalam watt. Tenaga listrik adalah laju perpindahan energi listrik.

Kekuasaan P = VI = I²R

Kapasitor merupakan komponen pasif yang memiliki kemampuan menyimpan energi dalam bentuk beda potensial antar pelatnya. Ini menolak perubahan tegangan yang tiba-tiba. Muatan disimpan dalam bentuk beda potensial antara dua pelat, yang berbentuk positif dan negatif tergantung pada arah penyimpanan muatan.

Daerah non-konduktor hadir di antara dua pelat ini yang disebut sebagai dielectric. Dielektrik ini bisa vakum, udara, mika, kertas, keramik, aluminium dll. Nama kapasitor diberikan oleh dielektrik yang digunakan.

Simbol dan Satuan

Satuan standar untuk kapasitansi adalah Farad. Umumnya, nilai kapasitor yang tersedia akan berada dalam urutan mikro-farad, pico-farad dan nano-farad. Simbol kapasitor seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Kapasitansi kapasitor sebanding dengan jarak antar pelat dan berbanding terbalik dengan luas pelat. Juga, semakin tinggi permitivitas suatu material, semakin tinggi kapasitansinya. Itupermittivitydari suatu media menggambarkan berapa banyak fluks listrik yang dihasilkan per satuan muatan dalam media itu. Gambar berikut menunjukkan beberapa kapasitor praktis.

Ketika dua pelat yang memiliki luas A yang sama, dan lebar yang sama ditempatkan sejajar satu sama lain dengan jarak d yang terpisah, dan jika beberapa energi diterapkan pada pelat, maka kapasitansi kapasitor pelat paralel itu dapat disebut sebagai -

$$C\:\:=\:\:\frac{\varepsilon_{0}\:\:\varepsilon_{r}\:\:d}{A}$$

Dimana

C = Kapasitansi kapasitor

$\varepsilon_{0}$ = permitivitas ruang kosong

$\varepsilon_{r}$ = permitivitas media dielektrik

d = jarak antar pelat

A = luas dari dua pelat konduktor

Dengan beberapa tegangan diterapkan, muatan disimpan pada dua pelat paralel kapasitor. Deposisi muatan ini terjadi secara perlahan dan ketika tegangan melintasi kapasitor sama dengan tegangan yang diterapkan, pengisian berhenti, karena tegangan yang masuk sama dengan tegangan yang keluar.

Tingkat pengisian tergantung pada nilai kapasitansi. Semakin besar nilai kapasitansi, semakin lambat laju perubahan tegangan pada pelat.

Cara Kerja Kapasitor

Kapasitor dapat dipahami sebagai komponen pasif dua terminal yang menyimpan energi listrik. Energi listrik ini disimpan dalam medan elektrostatis.

Awalnya, muatan negatif dan positif pada dua pelat kapasitor berada dalam kesetimbangan. Tidak ada kecenderungan kapasitor untuk diisi atau dikosongkan. Muatan negatif dibentuk oleh akumulasi elektron, sedangkan muatan positif dibentuk oleh penipisan elektron. Karena ini terjadi tanpa adanya muatan eksternal, status ini adalahelectrostatickondisi. Gambar di bawah ini menunjukkan kapasitor dengan muatan statis.

Akumulasi dan penipisan elektron sesuai dengan siklus positif dan negatif yang bervariasi dari suplai AC, dapat dipahami sebagai "aliran arus". Ini disebut sebagaiDisplacement Current. Arah aliran arus ini terus berubah karena ini adalah AC.

Pengisian Kapasitor

Ketika tegangan eksternal diberikan, muatan listrik diubah menjadi muatan elektrostatis. Ini terjadi saat kapasitor sedang diisi. Potensial positif dari suplai, menarik elektron dari pelat positif kapasitor, membuatnya lebih positif. Sedangkan suplai potensial negatif, memaksa elektron ke plat negatif dari kapasitor, membuatnya lebih negatif. Gambar di bawah menjelaskan hal ini.

Selama proses pengisian ini, elektron bergerak melalui suplai DC tetapi tidak melalui dielectric yang merupakan insulator. Perpindahan ini besar, ketika kapasitor mulai mengisi tetapi berkurang saat diisi. Kapasitor berhenti mengisi daya ketika tegangan melintasi kapasitor sama dengan tegangan suplai.

Mari kita lihat apa yang terjadi pada dielektrik ketika kapasitor mulai mengisi daya.

Perilaku dielektrik

Saat muatan mengendap di pelat kapasitor, medan elektrostatis terbentuk. Kekuatan medan elektrostatis ini bergantung pada besarnya muatan pada pelat dan permitivitas bahan dielektrik.Permittivity adalah ukuran dielektrik apakah sejauh mana jalur elektrostatis memungkinkan untuk melewatinya.

Dielektrik sebenarnya adalah isolator. Ia memiliki elektron di orbit paling luar atom. Mari kita amati bagaimana mereka terpengaruh. Ketika tidak ada muatan di pelat, elektron di dielektrik bergerak dalam orbit melingkar. Ini seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Ketika deposisi muatan terjadi, elektron cenderung bergerak menuju pelat bermuatan positif, tetapi tetap berputar seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Jika muatan semakin meningkat, orbitnya semakin meluas. Tetapi jika masih meningkat, dielektrikbreaks downkorslet kapasitor. Sekarang, kapasitor sudah terisi penuh, siap untuk dilepaskan. Cukup jika kita menyediakan jalur bagi mereka untuk melakukan perjalanan dari lempeng negatif ke positif. Elektron mengalir tanpa suplai eksternal karena ada terlalu banyak elektron di satu sisi dan hampir tidak ada elektron di sisi lain. Ketidakseimbangan ini disesuaikan dengandischarge dari kapasitor.

Juga, ketika jalur pelepasan ditemukan, atom dalam bahan dielektrik cenderung menjadi normal circular orbitdan karenanya memaksa elektron untuk dilepaskan. Jenis pelepasan ini memungkinkan kapasitor untuk mengirimkan arus tinggi dalam waktu singkat, seperti pada flash kamera.

Pengodean Warna

Untuk mengetahui nilai kapasitor, biasanya diberi label seperti di bawah ini -

n35 = 0.35nF atau 3n5 = 3.5nF atau 35n = 35nF dan seterusnya.

Terkadang penandaannya seperti 100K yang artinya, k = 1000pF. Maka nilainya akan menjadi 100 × 1000pF = 100nF.

Meskipun tanda nomor ini digunakan sekarang-a-hari, skema kode warna Internasional dikembangkan sejak lama, untuk memahami nilai kapasitor. Indikasi kode warna seperti yang diberikan di bawah ini.

Warna pita	Digit A dan B	Pengali	Toleransi (t)> 10pf	Toleransi (t) <10pf	Koefisien suhu
Hitam	0	× 1	± 20%	± 2.0pF
cokelat	1	× 10	± 1%	± 0.1pF	-33 × 10 -6
Merah	2	× 100	± 2%	± 0,25pF	-75 × 10 -6
jeruk	3	× 1.000	± 3%		-150 × 10 -6
Kuning	4	× 10.000	± 4%		-220 × 10 -6
hijau	5	× 100.000	± 5%	± 0,5pF	-330 × 10 -6
Biru	6	× 1,000000			-470 × 10 -6
Ungu	7				-750 × 10 -6
Abu-abu	8	× 0,01	+ 80%, -20%
putih	9	× 0,1	± 10%	± 1.0pF
Emas		× 0,1	± 5%
Perak		× 0,01	± 10%

Indikasi ini digunakan untuk mengidentifikasi nilai kapasitor.

Dalam kapasitor lima pita ini, dua pita pertama mewakili digit, yang ketiga menunjukkan pengali, keempat untuk toleransi, dan yang kelima menunjukkan tegangan. Mari kita lihat contoh untuk memahami proses pengkodean warna.

Example 1 - Tentukan nilai sebuah kapasitor dengan kode warna kuning, ungu, jingga, putih dan merah.

Solution- Nilai kuning 4, violet 7, oranye 3 melambangkan pengali. Putih adalah ± 10 yang merupakan nilai toleransi. Merah melambangkan voltase. Tetapi untuk mengetahui peringkat tegangan, kami punya tabel lain, dari mana pita tertentu dari kapasitor ini, harus diketahui.

Karenanya nilai kapasitor adalah 47nF, 10% 250v (tegangan untuk pita V)

Tabel berikut menunjukkan bagaimana voltase ditentukan tergantung pada pita yang dimiliki kapasitor.

Warna pita	Peringkat Tegangan (V)
	TYPE J	TYPE K	TYPE L	TYPE M	TYPE N
Hitam	4	100		10	10
cokelat	6	200	100	1.6
Merah	10	300	250	4	35
jeruk	15	400		40
Kuning	20	500	400	6.3	6
hijau	25	600		16	15
Biru	35	700	630		20
Ungu	50	800
Abu-abu		900		25	25
putih	3	1000		2.5	3
Emas		2000
Perak

Dengan bantuan tabel ini, nilai tegangan untuk setiap pita kapasitor diketahui sesuai dengan warna yang diberikan. Jenis peringkat tegangan juga menunjukkan jenis kapasitor. Sebagai contoh, TYPE J adalah Kapasitor Tantalum Dipped, TYPE K adalah Kapasitor Mika, TYPE L adalah Kapasitor Polystyrene, TYPE M adalah Kapasitor Electrolytic Band 4 dan TYPE N adalah Kapasitor Electrolytic Band 3. Hari-hari ini, kode warna telah diganti dengan pencetakan sederhana nilai kapasitor seperti yang disebutkan sebelumnya.

Reaktansi Kapasitif

Ini adalah istilah penting. Reaktansi Kapasitif adalah oposisi yang ditawarkan oleh kapasitor ke aliran arus bolak-balik, atau hanya arus AC. Kapasitor menahan perubahan aliran arus dan karenanya menunjukkan beberapa oposisi yang dapat disebut sebagaireactance, karena frekuensi arus input juga harus dipertimbangkan bersama dengan resistansi yang ditawarkannya.

Symbol: X_C

Dalam rangkaian kapasitif murni, arus I_C leads tegangan yang diberikan sebesar 90 °

Koefisien Suhu Kapasitor

Perubahan maksimum dalam Capacitancekapasitor, pada rentang suhu tertentu, dapat diketahui dengan koefisien suhu kapasitor. Ini menyatakan bahwa ketika suhu melebihi titik tertentu, perubahan kapasitansi kapasitor yang mungkin terjadi dipahami sebagaitemperature coefficient of capacitors.

Semua kapasitor biasanya diproduksi dengan mempertimbangkan suhu referensi 25 ° C. Karenanya koefisien suhu kapasitor dipertimbangkan untuk nilai suhu yang berada di atas dan di bawah nilai ini.

Dalam suatu rangkaian, Kapasitor dapat dihubungkan secara seri atau paralel. Jika satu set kapasitor dihubungkan dalam suatu rangkaian, jenis sambungan kapasitor berhubungan dengan nilai tegangan dan arus dalam jaringan tersebut.

Kapasitor dalam Seri

Mari kita amati apa yang terjadi, ketika beberapa Kapasitor dihubungkan secara Seri. Mari kita pertimbangkan tiga kapasitor dengan nilai berbeda, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kapasitansi

Ketika kapasitansi jaringan yang kapasitor seri dianggap, kebalikan dari kapasitansi semua kapasitor, ditambahkan untuk mendapatkan kebalikan dari total kapasitansi. Untuk mendapatkan ini lebih jelas,

$$\frac{1}{C_{T}}\:\:=\:\:\frac{1}{C_{1}}\:\:+\:\:\frac{1}{C_{2}}\:\:+\:\:\frac{1}{C_{3}}$$

Mengikuti rumus yang sama, jika hanya dua kapasitor yang dihubungkan secara seri, maka

$$C_{T}\:\:=\:\:\frac{C_{1}\:\:\times\:\:C_{2}}{C_{1}\:\:+\:\:C_{2}}$$

Di mana C ₁ adalah kapasitansi melintasi 1 ^st kapasitor, C ₂ adalah kapasitansi melintasi 2 ^nd kapasitor dan C ₃ adalah kapasitansi melintasi 3 ^rd kapasitor di jaringan di atas.

Tegangan

Tegangan di setiap kapasitor tergantung pada nilai kapasitansi individu. Yang berarti

$$V_{C1}\:\:=\:\:\frac{Q_{T}}{C_{1}}\:\:V_{C2}\:\:=\:\:\frac{Q_{T}}{C_{2}}\:\:V_{C3}\:\:=\:\:\frac{Q_{T}}{C_{3}}$$

Tegangan total di rangkaian kapasitor seri,

$$V_{T}\:\:=\:\:V_{C1}\:\:+\:\:V_{C2}\:\:+\:\:V_{C3}$$

Dimana V _c1 adalah tegangan 1 ^st kapasitor, V _c2 adalah tegangan 2 ^nd kapasitor dan V _c3 adalah tegangan 3 ^rd kapasitor di jaringan di atas.

Arus

Jumlah total Arus yang mengalir melalui satu set Kapasitor yang terhubung secara seri adalah sama di semua titik. Oleh karena itu kapasitor akan menyimpan jumlah muatan yang sama terlepas dari nilai kapasitansinya.

Saat ini melalui jaringan,

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:\:=\:\:I_{2}\:\:=\:\:I_{3}$$

Dimana saya ₁ adalah arus melalui 1 ^st kapasitor, saya ₂ adalah arus melalui 2 ^nd kapasitor dan saya ₃ adalah arus melalui 3 ^rd kapasitor di jaringan di atas.

Karena arusnya sama, penyimpanan muatannya sama karena setiap pelat kapasitor mendapat muatannya dari kapasitor yang berdekatan dan karenanya kapasitor secara seri akan memiliki muatan yang sama.

$$Q_{T}\:\:=\:\:Q_{1}\:\:=\:\:Q_{2}\:\:=\:\:Q_{3}$$

Kapasitor secara Paralel

Mari kita amati apa yang terjadi, ketika beberapa kapasitor dihubungkan secara Paralel. Mari kita pertimbangkan tiga kapasitor dengan nilai berbeda, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kapasitansi

Kapasitansi total rangkaian sama dengan jumlah kapasitansi individu kapasitor di jaringan.

$$C_{T}\:\:=\:\:C_{1}\:\:+\:\:C_{2}\:\:+\:\:C_{3}$$

Di mana C ₁ adalah kapasitansi melintasi 1 ^st kapasitor, C ₂ adalah kapasitansi melintasi 2 ^nd kapasitor dan C ₃ adalah kapasitansi melintasi 3 ^rd kapasitor di jaringan di atas.

Tegangan

Tegangan yang diukur di ujung rangkaian adalah same sebagai tegangan di semua kapasitor yang terhubung dalam rangkaian paralel.

$$V_{T}\:\:=\:\:V_{1}\:\:=\:\:V_{2}\:\:=\:\:V_{3}$$

Dimana V _c1 adalah tegangan 1 ^st kapasitor, V _c2 adalah tegangan 2 ^nd kapasitor dan V _c3 adalah tegangan 3 ^rd kapasitor di jaringan di atas.

Arus

Arus total yang mengalir sama dengan jumlah arus yang mengalir melalui setiap kapasitor yang terhubung dalam jaringan paralel.

$$I_{T}\:\:=\:\:I_{1}\:\:+\:\:I_{2}\:\:+\:\:I_{3}$$

Dimana saya ₁ adalah arus melalui 1 ^st kapasitor, saya ₂ adalah arus melalui 2 ^nd kapasitor dan saya ₃ adalah arus melalui 3 ^rd kapasitor di jaringan di atas.

Ada banyak jenis kapasitor tergantung pada fungsinya, bahan dielektrik yang digunakan, bentuknya, dll. Klasifikasi utama dilakukan menurut kapasitor tetap dan variabel.

Jenis Kapasitor

Klasifikasinya seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Klasifikasi utama seperti di atas. Kapasitor tetap adalah kapasitor yang nilainya tetap pada saat pembuatan itu sendiri dan kapasitor variabel memberi kita opsi untuk memvariasikan nilai kapasitansi.

Kapasitor Variabel

Beri tahu kami sesuatu tentang kapasitor variabel yang nilainya berubah ketika Anda bervariasi electrically atau mechanically. Kapasitor variabel secara umum terdiri dari rangkaian pelat logam yang terjalin di mana satu dipasang dan yang lainnya variabel. Kapasitor ini memberikan nilai kapasitansi sehingga bervariasi antara10 to 500pF.

Kapasitor berkelompok yang ditunjukkan di sini adalah kombinasi dari dua kapasitor yang dihubungkan bersama. Poros tunggal digunakan untuk memutar ujung variabel kapasitor ini yang digabungkan menjadi satu. Garis putus-putus menunjukkan bahwa mereka terhubung secara internal.

Ada banyak kegunaan resistor variabel ini seperti untuk menyetel sirkuit LC penerima radio, untuk pencocokan impedansi di antena, dll. Jenis utama kapasitor variabel adalah kapasitor Tuning dan kapasitor Trimmer.

Kapasitor Tuning

Kapasitor tuning adalah jenis kapasitor variabel yang populer. Mereka berisi stator, rotor, bingkai untuk mendukung stator dan kapasitor mika. Rincian konstruksi kapasitor tuning ditunjukkan pada gambar berikut.

Stator adalah bagian stasioner dan rotor berputar dengan gerakan poros yang dapat digerakkan. Pelat rotor ketika dipindahkan ke dalam slot stator, mereka mendekati membentuk pelat kapasitor. Ketika pelat rotor duduk sepenuhnya di slot stator maka nilai kapasitansi maksimum dan jika tidak, nilai kapasitansi minimum.

Gambar di atas menunjukkan a ganged tuning capacitormemiliki dua kapasitor tuning yang terhubung dalam satu geng. Beginilah cara kerja kapasitor tuning. Kapasitor ini umumnya memiliki nilai kapasitansi dari beberapa Pico Farad hingga beberapa puluh Pico Farad. Ini sebagian besar digunakan di sirkuit LC di penerima radio. Ini juga disebut sebagaiTuning Condensers.

Kapasitor Pemangkas

Kapasitor pemangkas divariasikan menggunakan obeng. Kapasitor pemangkas biasanya dipasang di tempat di mana tidak perlu mengubah nilai kapasitansi, setelah diperbaiki.

Ada tiga kabel kapasitor pemangkas, satu terhubung ke pelat stasioner, satu ke rotari dan yang lainnya biasa. Disk yang dapat digerakkan berbentuk setengah lingkaran. Kapasitor pemangkas akan terlihat seperti pada gambar berikut.

Ada dua pelat konduktor paralel yang hadir dengan dielektrik di tengahnya. Bergantung pada dielektrik yang digunakan ini, terdapat kapasitor pemangkas udara dan kapasitor pemangkas keramik. Rincian konstruksi kapasitor pemangkas seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Salah satu dari dua pelat dapat digerakkan, sementara yang lainnya diperbaiki. Bahan dielektrik diperbaiki. Saat pelat yang dapat digerakkan dipindahkan, berlawanan dengan area antara elektroda yang dapat digerakkan dan tetap, maka kapasitansi dapat diubah. Kapasitansi akan semakin tinggi jika area yang berlawanan semakin besar, karena kedua elektroda bertindak sebagai dua pelat kapasitor.

Kapasitor Pemangkas mudah dipasang pada PCB (Papan Sirkuit Cetak) dan sebagian besar digunakan untuk kalibrasi peralatan.

Kapasitor yang nilainya tetap saat diproduksi dan tidak dapat diubah nanti disebut sebagai Fixed Capacitors. Klasifikasi utama kapasitor tetap dilakukan sebagai terpolarisasi dan non-terpolarisasi. Mari kita lihat kapasitor non-terpolarisasi.

Kapasitor Non-Terpolarisasi

Ini adalah kapasitor yang memiliki no specific polarities, yang berarti bahwa keduanya dapat disambungkan dalam suatu rangkaian, dengan cara apa pun tanpa perlu repot-repot tentang penempatan kabel kanan dan kabel kiri. Kapasitor ini juga disebut sebagaiNon-Electrolytic Capacitors.

Klasifikasi utama kapasitor Non-Polarized dilakukan seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Di antara jenis-jenis kapasitor, mari kita lihat Kapasitor Keramik.

Kapasitor Keramik

Kapasitor yang umum digunakan di antara tipe tetap adalah Kapasitor Keramik. Kapasitor Keramik adalah kapasitor tetap yang dimilikinyaceramic material sebagai dielektrik.

Kapasitor keramik ini selanjutnya diklasifikasikan sebagai kelas1 dan kelas2 tergantung pada aplikasinya. Misalnya,Class1 memiliki stabilitas tinggi dan bekerja paling baik untuk aplikasi rangkaian resonansi class2 memiliki efisiensi tinggi dan memberikan yang terbaik untuk aplikasi kopling.

Tubular atau plat berongga seperti bahan keramik seperti titanium dioxide dan barium titanatedilapisi dengan pengendapan senyawa perak pada kedua dinding, sehingga kedua sisi berfungsi sebagai dua pelat kapasitor dan keramik berfungsi sebagai dielektrik. Timah diambil dari dua permukaan ini dan seluruh rakitan ini dikemas dalam lapisan tahan lembab.

Kapasitor keramik modern yang paling sering digunakan adalah Multi-Layer Chip Capacitors (MLCC). Kapasitor ini dibuat dengan teknologi yang dipasang di permukaan dan sebagian besar digunakan karena ukurannya yang kecil. Ini tersedia dalam urutan 1ηF hingga 100µF.

Kapasitor Film

Kapasitor Film adalah kapasitor yang memiliki bahan film sebagai bahan dielektrik. Tergantung pada jenis film yang digunakan, ini diklasifikasikan sebagaiPaper dan Metal film kapasitor.

Kapasitor film ini adalah kapasitor dielektrik kertas sedangkan kapasitor kertas menggunakan a waxed kertas sementara kapasitor film logam menggunakan a metallizedkertas. Susunannya hampir sama seperti gambar di bawah ini.

Kapasitor Kertas

Kapasitor kertas menggunakan Kertas sebagai bahan dielektrik. Dua lembar kertas timah tipis diambil dan ditempatkan di antara lembaran kertas lilin tipis atau kertas minyak. Makalah ini bertindak sebagai dielektrik. Kertas sekarang sudah diganti dengan plastik.

Lembaran ini diapit dan digulung menjadi bentuk silinder dan dikemas dalam selungkup plastik. Memimpin ditarik keluar. Gambar berikut menunjukkan contoh Kapasitor Kertas.

Kapasitor kertas tersedia dalam urutan 0,001µF hingga 2µF dan peringkat voltase bisa setinggi 2000 volt. Kapasitor ini berguna dalam aplikasi tegangan dan arus tinggi.

Kapasitor Film Logam

Kapasitor Film Logam adalah jenis lain dari kapasitor film. Ini juga disebut sebagai Kapasitor Foil Logam atau Kapasitor Kertas Logam karena dielektrik yang digunakan di sini adalah kertas yang dilapisi dengan film logam.

Tidak seperti kapasitor kertas, film Aluminium atau Seng dilapisi pada kertas untuk membentuk dielektrik pada kapasitor film logam ini. Alih-alih menempatkan lembaran Aluminium di antara kertas, kertas itu sendiri langsung dilapisi di sini. Ini mengurangi ukuran kapasitor.

Lapisan Aluminium lebih disukai daripada lapisan seng to avoid destructionkapasitor karena reduksi kimia. Lembaran aluminium dilapisi digulung dalam bentuk silinder dan diambil timah. Semuanya ini dikemas dengan lilin atau resin plastik untuk melindungi kapasitor. Kapasitor ini berguna dalamhigh voltage and current aplikasi.

Kapasitor Lainnya

Ini adalah kapasitor lain-lain yang diberi nama sesuai bahan dielektrik yang digunakan. Grup ini termasuk Kapasitor Mika, Kapasitor Udara, Kapasitor Vakum dan Kapasitor Kaca dll.

Kapasitor Mika

Kapasitor Mika dibuat dengan menggunakan lembaran Mika tipis sebagai bahan dielektrik. Sama seperti kapasitor kertas, lembaran logam tipis diapit dengan lembaran mika di antaranya. Akhirnya lapisan lembaran logam dihubungkan di kedua ujungnya dan dua ujung terbentuk. Kemudian seluruh rakitan ditutup dengan kapsul Bakelite plastik. Gambar berikut menunjukkan bagaimana kapasitor Mika terlihat.

Kapasitor Mika tersedia dalam kisaran 50pF hingga 500pF. Kapasitor Mica memiliki tegangan kerja yang tinggi hingga 500volts. Ini adalah kapasitor yang paling umum digunakan untuk sirkuit elektronik seperti filter riak, sirkuit Resonan, sirkuit Kopling dan daya tinggi, pemancar siaran RF arus tinggi.

Kapasitor Udara

Kapasitor Udara adalah yang memiliki air as dielectric. Kapasitor udara yang paling sederhana adalah kapasitor dengan pelat penghantar yang memiliki udara di antaranya. Konstruksi ini persis sama denganvariable tuning capacitordibahas di atas. Kapasitor ini dapat diperbaiki dan variabel juga tetapi tetap sangat jarang digunakan karena ada yang lain dengan karakteristik unggul.

Kapasitor Vakum

Kapasitor Vakum menggunakan high vacuum as dielectricbukan udara atau bahan lainnya. Ini juga tersedia dalam mode tetap dan variabel. Konstruksi kapasitor ini mirip dengan tabung vakum. Mereka kebanyakan terlihat dalam bentuk silinder kaca yang berisi silinder konsentris yang saling bertautan.

Gambar berikut menunjukkan kapasitor vakum variabel.

Gambar berikut menunjukkan bagaimana kapasitor vakum tetap terlihat -

Kapasitor vakum variabel tersedia pada kisaran 12pF hingga 5000pF dan digunakan untuk aplikasi tegangan tinggi seperti 5kV hingga 60kV. Mereka digunakan dalam peralatan utama sepertihigh power broadcast transmitters, RF amplifiers dan besar antenna tuners.

Kapasitor Kaca

Kapasitor kaca sangat eksklusif dengan banyak keunggulan dan aplikasi. Seperti semua jenis di atas, di siniglassadalah zat dielektrik. Bersamaan dengan dielektrik kaca, elektroda aluminium juga ada di kapasitor ini. Enkapsulasi plastik dilakukan setelah melepas timah. Sadapan dapat berupa sadapan aksial atau sadapan tubular.

Ada banyak keuntungan dari kapasitor kaca seperti -

• Koefisien suhu rendah.
• Ini adalah kapasitor bebas kebisingan.
• Mereka menghasilkan output berkualitas tinggi dengan kerugian rendah.
• Mereka memiliki kemampuan menangani suhu pengoperasian yang tinggi.
• Kapasitor ini dapat menangani arus RF yang besar.

Ada banyak aplikasi untuk kapasitor kaca ini seperti -

• Digunakan di sirkuit yang perlu berada di zona suhu tinggi.
• Digunakan di sirkuit yang membutuhkan Q tinggi.
• Digunakan di sirkuit penanganan daya tinggi.
• Digunakan untuk sirkuit yang membutuhkan toleransi tinggi.

Kapasitor Terpolarisasi adalah yang memiliki polaritas positif dan negatif tertentu. Saat menggunakan kapasitor ini di sirkuit, harus selalu diperhatikan bahwa mereka terhubungperfect polarities. Gambar berikut menunjukkan klasifikasi kapasitor terpolarisasi.

Mari kita mulai diskusi dengan Kapasitor Elektrolit.

Kapasitor Elektrolit

Kapasitor Elektrolit adalah kapasitor yang menunjukkan dengan nama bahwa beberapa elektrolit digunakan di dalamnya. Mereka adalah kapasitor terpolarisasi yang memiliki anoda (+) dan katoda (-) dengan polaritas tertentu.

Sebuah logam tempat insulating oxide layer bentuk dengan anodisasi disebut sebagai Anode. Solid atau non-solidelectrolyte yang menutupi permukaan lapisan oksida, berfungsi sebagai a cathode. Kapasitor Elektrolit memiliki lebih tinggiCapacitance-Voltage (CV) value dibandingkan yang lain, karena permukaan anoda yang lebih besar dan lapisan oksida dielektrik yang tipis.

Kapasitor Elektrolit Aluminium

Kapasitor Elektrolit Aluminium adalah jenis yang paling umum di antara kapasitor Elektrolit. Yang ini, murniAluminum foil dengan permukaan tergores bertindak sebagai Anode. Lapisan logam tipis yang memiliki ketebalan beberapa mikrometer bertindak sebagai adiffusion barrier, yang ditempatkan di antara dua logam untuk memisahkan secara elektrik. Oleh karena itu penghalang difusi bertindak sebagai adielectric. Ituelectrolyte bertindak sebagai cathode yang menutupi permukaan kasar lapisan oksida.

Gambar berikut menunjukkan gambar berbagai ukuran Kapasitor Elektrolit Aluminium yang tersedia.

Tergantung pada elektrolitnya, ada tiga jenis Kapasitor Elektrolit Aluminium. Mereka adalah -

• Kapasitor Elektrolit Aluminium Basah (non-padat)
• Kapasitor Elektrolit Aluminium Mangan dioksida (padat)
• Kapasitor Elektrolit Aluminium Polimer (padat)

Keuntungan utama dengan kapasitor Elektrolit Aluminium ini adalah, mereka memilikinya low impedancenilai bahkan pada frekuensi listrik dan mereka lebih murah. Ini sebagian besar digunakan dalamPower supply circuits, SMPS (Mode Sakelar Power Supply) dan DC-DC Converters.

Kapasitor elektrolit Tantalum

Ini adalah jenis lain dari kapasitor elektrolit yang anode Terbuat dari tantalum di mana isolasi yang sangat tipis oxide layerterbentuk. Lapisan ini bertindak sebagai adielectric dan electrolyte bertindak sebagai katoda yang menutupi permukaan lapisan oksida.

Gambar berikut menunjukkan bagaimana kapasitor tantalum terlihat.

Tantalum menyediakan lapisan dielektrik dengan permitivitas tinggi. Tantalum memiliki kapasitansi per volume yang tinggi dan bobot yang lebih rendah. Tetapi yang ini lebih mahal daripada kapasitor Elektrolit Aluminium, karena sering tidak tersedianya tantalum.

Kapasitor Elektrolit Niobium

Kapasitor Elektrolit Niobium adalah jenis Kapasitor Elektrolit lain di mana logam niobium pasif atau niobium monoksida dianggap sebagai anoda dan lapisan penyekat niobium pentoksida ditambahkan ke anoda, sehingga bertindak sebagai dielektrik. Elektrolit padat diletakkan di atas permukaan lapisan oksida yang berfungsi sebagai katoda. Gambar berikut menunjukkan tampilan kapasitor Niobium.

Kapasitor Niobium umumnya tersedia sebagai kapasitor chip SMD (Surface Mount Devices). Ini mudah dipasang di PCB. Kapasitor ini harus dioperasikan dengan polaritas yang sempurna. Segala jenis tegangan balik atau arus riak yang lebih tinggi dari yang ditentukan pada akhirnya akandestroy the dielectric dan kapasitor juga.

Kapasitor Super

Kapasitor elektrokimia berkapasitas tinggi dengan nilai kapasitansi yang jauh lebih tinggi dari kapasitor lain, disebut sebagai Super Capacitors. Ini dapat dikategorikan sebagai kelompok yang terletak di antara kapasitor elektrolitik dan baterai isi ulang. Ini juga disebut sebagaiUltra Capacitors.

Ada banyak keuntungan dengan kapasitor ini seperti -

• Mereka memiliki nilai kapasitansi yang tinggi.
• Mereka dapat menyimpan dan mengirimkan biaya lebih cepat.
• Mereka dapat menangani lebih banyak siklus pengisian dan pengosongan.

Kapasitor ini memiliki banyak aplikasi seperti -

• Mereka digunakan di mobil, bus, kereta api, lift, dan derek.
• Mereka digunakan dalam pengereman regeneratif.
• Mereka digunakan untuk cadangan memori.

Jenis kapasitor super adalah yang Double-layered, Pseudo dan Hybrid.

Kapasitor Lapis Ganda

Kapasitor lapis ganda adalah kapasitor elektrostatis. Deposisi muatan dilakukan di kapasitor ini sesuai dengan prinsip Double-layer.

• Semua zat padat memiliki muatan negatif pada lapisan permukaan bila dibuang ke dalam cairan.

• Ini karena koefisien dielektrik cairan yang tinggi.

• Semua ion positif mendekati permukaan bahan padat untuk membuat kulit.

• Deposisi ion positif di dekat material padat semakin longgar seiring dengan jarak.

• Muatan yang dibuat di permukaan ini karena pengendapan anion dan kation mengarah ke beberapa nilai kapasitansi.

Fenomena lapisan ganda ini juga disebut sebagai lapisan ganda Helmholtz. Gambar di bawah ini menjelaskan prosedur fenomena lapisan ganda, kapan kapasitor diisi dan kapan dibuang.

Kapasitor ini hanya disebut sebagai Electric Double Layered Capacitors (EDLC). Mereka menggunakan elektroda karbon untuk mencapai pemisahan muatan antara permukaan elektroda konduktif dan elektrolit. Karbon bertindak sebagai dielektrik dan dua lainnya sebagai anoda dan katoda. Pemisahan muatan jauh lebih kecil daripada di kapasitor konvensional.

Kapasitor Pseudo

Kapasitor ini mengikuti electrochemicalproses deposisi muatan. Ini juga disebut sebagaifaradaic process. Pada elektroda, ketika beberapa zat kimia tereduksi atau teroksidasi, beberapa arus dihasilkan. Selama proses tersebut, kapasitor ini menyimpan muatan listrik melalui transfer elektron antara elektroda dan elektrolit. Ini adalah prinsip kerja kapasitor semu.

Baterai akan diisi lebih cepat dan menyimpan daya sebanyak baterai. Mereka dioperasikan dengan kecepatan yang lebih cepat. Ini digunakan bersama-sama dengan baterai untuk meningkatkan masa pakai. Ini digunakan dalam aplikasi jaringan untuk menangani fluktuasi daya.

Kapasitor Hibrid

Kapasitor Hybrid merupakan kombinasi EDLC dan Kapasitor Pseudo. Dalam kapasitor Hybrid, karbon aktif digunakan sebagai katoda dan bahan karbon pra-doping bertindak sebagai anoda. Kapasitor ion Li adalah contoh umum dari jenis ini. Gambar berikut menunjukkan berbagai jenis Kapasitor Hibrid.

Mereka memiliki toleransi yang tinggi dalam berbagai variasi suhu dari -55 ° C hingga 200 ° C. Kapasitor hibrida juga digunakan dalam aplikasi udara. Meskipun biayanya tinggi, kapasitor ini sangat andal dan kompak. Ini kuat dan dapat mentolerir guncangan ekstrim, getaran dan tekanan dari lingkungan. Kapasitor hibrid memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi dan daya spesifik yang lebih tinggi daripada kapasitor elektrolitik apa pun.

Izinkan saya memperkenalkan Anda pada komponen penting lainnya di bidang Elektronika dan Listrik, yaitu Inductor. Induktor adalah komponen dua terminal pasif yang menyimpan energi sementara dalam bentuk medan magnet. Biasanya disebut sebagaicoil. Properti utama induktor adalah ituopposes any change in current.

Induktor

Menurut hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik, Ketika arus yang mengalir melalui induktor berubah, medan magnet yang berubah-ubah waktu menginduksi tegangan pada konduktor. Menurut hukum lensa, arah EMF yang diinduksi melawan perubahan arus yang membuatnya. Karenanya,induced EMF is opposite to the voltagediterapkan di seluruh koil. Ini adalah properti induktor.

Gambar berikut menunjukkan bagaimana induktor terlihat.

Induktor memblokir semua komponen AC yang ada dalam sinyal DC. Induktor terkadang dibungkus pada inti, misalnya inti ferit. Kemudian terlihat seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar berikut menunjukkan induktor dengan berbagai bagian berlabel.

Simbol

Simbol berbagai jenis induktor seperti yang diberikan di bawah ini.

Penyimpanan Energi

Salah satu sifat dasar elektromagnetisme adalah bahwa arus ketika mengalir melalui induktor, medan magnet dibuat tegak lurus dengan aliran arus. Ini terus berkembang. Itu menjadi stabil di beberapa titik, yang berarti bahwa induktansi tidak akan terbentuk setelah itu. Ketika arus berhenti mengalir, medan magnet akan berkurang.

Energi magnetis ini diubah menjadi energi listrik. Oleh karena itu energi disimpan sementara dalam bentuk medan magnet.

Bekerja dari Induktor

Menurut teori Induksi Elektromagnetik, arus listrik yang berubah-ubah, mengalir dalam sebuah konduktor, menghasilkan medan magnet di sekitarnya, yang tegak lurus dengan arus. Juga, setiap medan magnet yang bervariasi, menghasilkan arus dalam konduktor yang ada di medan itu, sedangkan arus tegak lurus dengan medan magnet.

Sekarang, jika kita menganggap induktor yang terdiri dari kumparan konduktor dan ketika beberapa arus melewati induktor, medan magnet dibuat tegak lurus terhadapnya. Gambar berikut menunjukkan induktor dengan medan magnet di sekitarnya.

Sekarang, di sini kita memiliki medan magnet yang bervariasi, yang menciptakan arus melalui konduktor. Tetapi arus ini diproduksi sedemikian rupa sehingga berlawanan dengan arus utama yang telah menghasilkan medan magnet.

Jika arus ini dinamakan Im yang artinya arus yang dihasilkan karena medan magnet dan medan magnet ditunjukkan dengan β, gambar berikut menunjukkannya.

Arus berlawanan ini memperoleh kekuatan dengan medan magnet yang bervariasi, yang memperoleh energi dengan frekuensi suplai input. Oleh karena itu, ketika arus input menjadi semakin banyak AC dengan frekuensi tinggi, arus berlawanan yang dihasilkan juga mendapatkan kekuatannya dalam arah yang berlawanan dengan penyebab yang memproduksinya. Sekarang, arus yang berlawanan ini, mencoba menghentikan AC frekuensi tinggi untuk melewati induktor, yang berarti "pemblokiran AC".

Properti induktor untuk mendapatkan tegangan yang diinduksi oleh perubahan aliran arus, didefinisikan sebagai Induktansi. Induktansi adalah rasio tegangan terhadap laju perubahan arus.

Laju perubahan arus menghasilkan perubahan dalam medan magnet, yang menyebabkan EMF berlawanan arah dengan sumber tegangan. Properti induksi EMF ini disebut sebagaiInductance.

Rumus induktansi adalah

$$Inductance\:\:=\:\:\frac{volatge}{rate\:of\:change\:of\:current}$$

Units −

• Satuan Induktansi adalah Henry. Ini ditunjukkan denganL.

• Induktor sebagian besar tersedia dalam mH (mili Henry) dan μH (mikro Henry).

Sebuah kumparan dikatakan memiliki induktansi one Henry saat EMF one volt diinduksi sendiri dalam kumparan di mana arus yang mengalir berubah dengan kecepatan one ampere per second.

Induktansi Diri

Jika sebuah kumparan dianggap di mana beberapa arus mengalir, ia memiliki beberapa medan magnet, tegak lurus dengan aliran arus. Ketika arus ini terus berubah, medan magnet juga berubah dan medan magnet yang berubah ini, menginduksi EMF, berlawanan dengan tegangan sumber. EMF lawan ini diproduksi adalahself-induced voltage dan metode ini disebut sebagai self-inductance.

Sekarang i_s pada gambar menunjukkan arus sumber sementara i_indmenunjukkan arus induksi. Fluks mewakili fluks magnet yang dibuat di sekitar koil. Dengan penerapan tegangan, arusi_saliran dan fluks tercipta. Saat arusi_s bervariasi, fluks menjadi bervariasi menghasilkan i_ind.

EMF yang diinduksi ini melintasi kumparan sebanding dengan laju perubahan arus. Semakin tinggi laju perubahan arus semakin tinggi nilai EMF yang diinduksi.

Kita dapat menulis persamaan di atas sebagai

$$E\:\:\alpha\:\:\frac{dI}{dt}$$

$$E\:\:=\:\:L\:\:\frac{dI}{dt}$$

Dimana,

• E adalah EMF yang diproduksi

• dI/dt menunjukkan tingkat perubahan arus

• L menunjukkan koefisien induktansi.

Induktansi diri atau Koefisien induktansi diri dapat disebut sebagai

$$L\:\:=\:\:\frac{E}{\frac{dI}{dt}}$$

Persamaan sebenarnya ditulis sebagai

$$E\:\:=\:\:-L\:\:\frac{dI}{dt}$$

Minus dalam persamaan di atas menunjukkan bahwa the EMF is induced in opposite direction to the voltage source menurut hukum Lenz.

Induktansi Reksa

Karena kumparan pembawa arus menghasilkan beberapa medan magnet di sekitarnya, jika kumparan lain dibawa dekat kumparan ini, sehingga kumparan tersebut berada di daerah fluks magnet primer, maka fluks magnet yang bervariasi menginduksi EMF di kumparan kedua. Jika kumparan pertama ini disebut sebagaiPrimary coil, yang kedua bisa disebut sebagai a Secondary coil.

Ketika EMF diinduksi pada kumparan sekunder karena medan magnet kumparan primer yang bervariasi, maka fenomena tersebut disebut sebagai Mutual Inductance.

Sekarang i_s pada gambar menunjukkan arus sumber sementara i_indmenunjukkan arus induksi. Fluks mewakili fluks magnet yang dibuat di sekitar koil. Ini menyebar ke kumparan sekunder juga.

Dengan penerapan tegangan, arus i_saliran dan fluks tercipta. Saat arusi_s bervariasi, fluks menjadi bervariasi menghasilkan i_ind di kumparan sekunder, karena properti induktansi Reksa.

Perubahan itu terjadi seperti ini.

$$V_{p}\:\:I_{p}\rightarrow\:\:B\:\:\rightarrow\:\:V_{s}\:\:I_{s}$$

Dimana,

• V_p i_p Tunjukkan tegangan dan arus masing-masing di kumparan primer

• B Menunjukkan fluks magnet

• V_s i_s Tunjukkan tegangan dan arus masing-masing di kumparan sekunder

Induktansi timbal balik M dari kedua rangkaian tersebut menjelaskan besarnya tegangan pada sekunder yang diinduksi oleh perubahan arus pada primer.

$$V(Secondary)\:\:=\:\:-M\frac{\Delta I}{\Delta t}$$

Dimana $\frac{\Delta I}{\Delta t}$ laju perubahan arus dengan waktu dan Madalah koefisiensi induktansi Reksa. Tanda minus menunjukkan arah arus yang berlawanan dengan sumbernya.

Units −

Satuan induktansi Mutual adalah

$$volt\:\:=\:\:M\frac{amps}{sec}$$

(Dari persamaan di atas)

$$M\:\:=\:\:\frac{volt.\:sec}{amp}$$

$$=\:\:Henry(H)$$

Bergantung pada jumlah lilitan kumparan primer dan sekunder, hubungan fluks magnet dan jumlah EMF yang diinduksi bervariasi. Jumlah belokan di primer dilambangkan dengan N1 dan sekunder dengan N2. Koefisien kopling adalah istilah yang menentukan induktansi timbal balik dari dua kumparan.

Faktor yang mempengaruhi Induktansi

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kinerja induktor. Yang utama dibahas di bawah ini.

Panjang kumparan

Panjang kumparan induktor berbanding terbalik dengan induktansi kumparan. Jika panjang kumparan lebih banyak, induktansi yang ditawarkan oleh induktor itu menjadi lebih sedikit dan sebaliknya.

Luas penampang kumparan

Luas penampang kumparan berbanding lurus dengan induktansi kumparan. Semakin tinggi area kumparan, semakin tinggi induktansinya.

Jumlah belokan

Dengan banyaknya lilitan, kumparan mempengaruhi induktansi secara langsung. Nilai induktansi menjadi kuadrat dengan jumlah putaran yang dimiliki kumparan. Karenanya semakin tinggi jumlah lilitan, kuadratnya akan menjadi nilai induktansi kumparan.

Permeabilitas inti

Itu permeability (μ)dari bahan inti induktor menunjukkan dukungan inti menyediakan pembentukan medan magnet di dalam dirinya sendiri. Ituhigher permeabilitas bahan inti, itu higher akan menjadi induktansi.

Koefisien Kopling

Ini merupakan faktor penting yang harus diketahui untuk menghitung induktansi reksa dua kumparan. Mari kita pertimbangkan dua kumparan terdekat masing-masing belokan N1 dan N2.

Arus yang melalui kumparan pertama i ₁ menghasilkan beberapa fluks Ψ ₁ . Jumlah keterkaitan fluks magnet dipahami dengan belitan weber.

Biarkan besarnya hubungan fluks magnet ke kumparan kedua, karena arus satuan i ₁ menjadi

$$\frac{N_{2}\varphi_{1}}{i_{1}}$$

Ini dapat dipahami sebagai Koefisien induktansi Mutual, yang artinya

$$M\:\:=\:\:\frac{N_{2}\varphi_{1}}{i_{1}}$$

Oleh karena itu Koefisien induktansi timbal balik antara dua kumparan atau rangkaian dipahami sebagai lilitan weber dalam satu kumparan karena arus 1A di kumparan lainnya.

Jika induktansi diri koil pertama adalah L ₁ , maka

$$L_{1}i_{1}\:\:=\:\:{N_{1}\varphi_{1}}\:\:=>\:\:\frac{L_{1}}{N_{1}}\:\:\frac{\varphi_{1}}{i_{1}}$$

$$M\:\:=\:\:\frac{N_{2}L_{1}}{N_{1}}$$

Begitu pula koefisien induktansi timbal balik akibat arus i ₂ pada kumparan kedua tersebut

$$M\:\:=\:\:\frac{N_{1}\varphi_{2}}{i_{2}}\:\dotsm\:\dotsm\:\dotsm\:\dotsm\:\:1$$

Jika induktansi diri koil kedua adalah L ₂

$$L_{2}i_{2}\:\:=\:\:N_{2}\varphi_{2}$$

$$\frac{L_{2}}{N_{2}}\:\:=\:\:\frac{\varphi_{2}}{i_{2}}$$

Karena itu,

$$M\:\:=\:\:\frac{N_{1}L_{2}}{N_{2}}\:\dotsm\:\dotsm\:\dotsm\:\dotsm\:\:2$$

Mengalikan 1 dan 2, kita dapatkan

$$M\:\:\times\:\:M=\:\:\frac{N_{2}L_{1}}{N_{1}}\:\:\times\:\:\frac{N_{1}L_{2}}{N_{2}}$$

$$M^{2}\:\:=\:\:L_{1}L_{2}\:\:=>\:\:M\:\:=\:\:\sqrt{L_{1}L_{2}}$$

Persamaan di atas berlaku ketika seluruh fluks yang berubah dari kumparan primer terhubung dengan kumparan sekunder, yang merupakan kasus yang ideal. Namun dalam praktiknya, tidak demikian. Karenanya, kita dapat menulis sebagai

$$M\:\:\neq\:\:\sqrt{L_{1}L_{2}}$$

$$and \frac{M}{\sqrt{L_{1}L_{2}}}\:\:=\:\:K\:\:\neq\:\:1$$

Dimana K dikenal sebagai koefisien kopling.

Itu Coefficient of coupling K dapat didefinisikan sebagai rasio koefisien aktual induktansi timbal balik dengan koefisien ideal (maksimum) dari induktansi timbal balik.

Jika nilai k mendekati satu maka kumparan dikatakan kopling rapat dan jika nilai k = 0 maka kumparan dikatakan kopling longgar.

Aplikasi Induktor

Ada banyak aplikasi Induktor, seperti -

• Induktor digunakan dalam rangkaian filter untuk merasakan komponen frekuensi tinggi dan menekan sinyal kebisingan

• Untuk mengisolasi rangkaian dari sinyal HF yang tidak diinginkan.

• Induktor digunakan dalam rangkaian listrik untuk membentuk trafo dan mengisolasi rangkaian dari paku.

• Induktor juga digunakan pada motor.

Induktor ketika dihubungkan dalam suatu rangkaian, koneksi itu bisa berupa seri atau paralel. Beri tahu kami sekarang apa yang akan terjadi pada nilai arus, tegangan, dan resistansi total jika keduanya dihubungkan secara seri juga, ketika dihubungkan secara paralel.

Induktor dalam Seri

Mari kita amati apa yang terjadi, ketika beberapa induktor dihubungkan dalam Seri. Mari kita pertimbangkan tiga resistor dengan nilai berbeda, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Induktansi

Induktansi total dari rangkaian yang memiliki induktor seri sama dengan jumlah induktansi individu. Nilai induktansi total dari jaringan yang diberikan di atas adalah

$$L_{T}\:\:=\:\:L_{1}\:\:+\:\:L_{2}\:\:+\:\:L_{3}$$

Dimana L ₁ adalah induktansi dari 1 ^st resistor, L ₂ adalah induktansi dari 2 ^nd resistor dan L ₃ adalah induktansi dari 3 ^rd resistor dalam jaringan di atas.

Tegangan

Total tegangan yang muncul di jaringan induktor seri adalah penambahan tegangan turun pada masing-masing induktansi.

Tegangan total yang muncul di sirkuit

$$V\:\:=\:\:V_{1}\:\:+\:\:V_{2}\:\:+\:\:V_{3}$$

Dimana V ₁ adalah penurunan tegangan 1 ^st induktor, V ₂ adalah penurunan tegangan 2 ^nd induktor dan V ₃ adalah penurunan tegangan 3 ^rd induktor dalam jaringan di atas.

Arus

Jumlah total Arus yang mengalir melalui serangkaian induktor yang terhubung secara seri sama di semua titik di seluruh jaringan.

Arus melalui jaringan

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:\:=\:\:I_{2}\:\:=\:\:I_{3}$$

Dimana saya ₁ adalah arus melalui 1 ^st induktor, saya ₂ adalah arus melalui 2 ^nd induktor dan saya ₃ adalah arus melalui 3 ^rd induktor dalam jaringan di atas.

Induktor secara Paralel

Mari kita amati apa yang terjadi, ketika beberapa resistor dihubungkan secara Paralel. Mari kita pertimbangkan tiga resistor dengan nilai berbeda, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Induktansi

Induktansi total dari rangkaian yang memiliki resistor Paralel dihitung secara berbeda dari metode jaringan induktor seri. Di sini, nilai timbal balik (1 / R) dari induktansi individu ditambahkan dengan kebalikan dari jumlah aljabar untuk mendapatkan nilai induktansi total.

Nilai induktansi total jaringan

$$\frac{1}{L_{T}}\:\:=\:\:\frac{1}{L_{1}}\:\:+\:\:\frac{1}{L_{2}}\:\:+\:\:\frac{1}{L_{3}}$$

Dimana L ₁ adalah induktansi dari 1 ^st induktor, L ₂ adalah induktansi dari 2 ^nd induktor dan L ₃ adalah induktansi dari 3 ^rd induktor dalam jaringan di atas.

Dari metode yang kita miliki untuk menghitung induktansi paralel, kita dapat memperoleh persamaan sederhana untuk jaringan paralel dua induktor. ini

$$L_{T}\:\:=\:\:\frac{L_{1}\:\:\times\:\: L_{2}}{L_{1}\:\:+\:\: L_{2}}$$

Tegangan

Tegangan total yang muncul di jaringan induktor Paralel sama dengan tegangan turun pada masing-masing induktansi.

Tegangan yang muncul di sirkuit

$$V\:\:=\:\:V_{1}\:\:=\:\:V_{2}\:\:=\:\:V_{3}$$

Dimana V ₁ adalah penurunan tegangan 1 ^st induktor, V ₂ adalah penurunan tegangan 2 ^nd induktor dan V ₃ adalah penurunan tegangan 3 ^rd induktor dalam jaringan di atas. Oleh karena itu tegangannya sama di semua titik jaringan induktor paralel.

Arus

Jumlah total arus yang memasuki jaringan induktif Paralel adalah jumlah semua arus individu yang mengalir di semua cabang Paralel. Nilai induktansi setiap cabang menentukan nilai arus yang mengalir melaluinya.

Arus total yang melalui jaringan adalah

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:\:+\:\:I_{2}\:\:+\:\:I_{3}$$

Dimana saya ₁ adalah arus melalui 1 ^st induktor, saya ₂ adalah arus melalui 2 ^nd induktor dan saya ₃ adalah arus melalui 3 ^rd induktor dalam jaringan di atas.

Karenanya jumlah arus individu di cabang yang berbeda mendapatkan arus total dalam jaringan paralel.

Reaktansi Induktif

Reaktansi Induktif adalah oposisi yang ditawarkan oleh induktor ke aliran arus bolak-balik, atau hanya arus AC. Induktor memiliki sifat menahan perubahan aliran arus dan karenanya menunjukkan beberapa oposisi yang dapat disebut sebagaireactance, karena frekuensi arus input juga harus dipertimbangkan bersama dengan resistansi yang ditawarkannya.

• Indikasi - XL

• Unit - Ohms

• Simbol - Ω

Dalam rangkaian induktif murni, arus I_L lagstegangan yang diberikan sebesar 90 °. Reaktansi induktif dihitung dengan,

$$X_{L}\:\:=\:\:2\pi fL$$

Dimana f adalah frekuensi sinyal. Karenanya reaktansi induktif adalah fungsi frekuensi dan induktansi.

Induktor tersedia dalam berbagai bentuk dan memiliki kegunaan yang berbeda. Ukurannya bervariasi tergantung pada bahan yang digunakan untuk membuatnya. Klasifikasi utama dilakukan sebagai induktor tetap dan variabel. Induktor dari beberapa Henries mungkin dalam bentuk halter dengan ukuran resistor sederhana. Induktor tetap selalu memiliki warna perak sebagai warna pertama dalam kode warna.

Inti dari Induktor adalah jantungnya. Ada banyak jenis Induktor sesuai dengan material inti yang digunakan. Mari kita lihat beberapa di antaranya.

Induktor Inti Udara

Induktor yang biasa terlihat, dengan belitan sederhana adalah Induktor Inti-udara ini. Ini tidak lain adalahair as the corebahan. Bahan non-magnetik seperti plastik dan keramik juga digunakan sebagai bahan inti dan juga berada di bawah Induktor inti udara ini. Gambar berikut menunjukkan berbagai induktor inti udara.

Induktor ini menawarkan kehilangan sinyal minimum pada aplikasi yang memiliki kekuatan medan magnet yang sangat tinggi. Juga, tidak ada kerugian inti karena tidak ada material inti yang kokoh.

Induktor Inti Besi

Induktor ini memiliki bahan Feromagnetik, seperti ferit atau besi, sebagai bahan inti. Penggunaan bahan inti tersebut membantu dalam peningkatan induktansi, karena permeabilitas magnetiknya yang tinggi.Permeabilitymengukur kemampuan mendukung pembentukan medan magnet di dalam material. Gambar berikut menunjukkan bagaimana Induktor Inti Besi terlihat -

Induktor yang memiliki bahan inti feromagnetik seperti ini, mengalami kehilangan inti dan kehilangan energi pada frekuensi tinggi. Induktor ini digunakan dalam pembuatan beberapa jenis transformator.

Induktor Toroidal

Induktor ini memiliki bahan magnet sebagai bahan inti yang dililit kawat. Ini dalam bentuk cincin melingkar, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Keuntungan utama dari jenis induktor ini adalah, karena bentuk melingkar, simetri dicapai di seluruh bentuk induktor, yang menyebabkan kerugian minimum pada fluks magnet. Induktor ini banyak digunakan dalam aplikasi rangkaian AC.

Induktor Inti Dilaminasi

Ini adalah induktor yang memiliki lembaran baja tipis berlapis, seperti tumpukan, sebagai bahan inti. Biasanya untuk induktor, jika area loop dinaikkan untuk arus yang bergerak, kehilangan energi akan lebih banyak. Padahal, dalam induktor inti berlapis ini, tumpukan lembaran baja tipis sangat membantu dalam memblokir arus eddy, yang meminimalkan aksi loop.

Gambar berikut menunjukkan gambar induktor inti berlapis.

Keuntungan utama dari induktor ini adalah meminimalkan kehilangan energi dengan konstruksinya. Induktor inti berlapis ini banyak digunakan dalam pembuatan transformator.

Induktor Inti Besi Bubuk

Sesuai dengan namanya, inti dari induktor ini memiliki bahan magnet dengan beberapa celah udara di dalamnya. Tetapi konstruksi semacam ini memberikan keuntungan bagi inti, untuk menyimpan energi tingkat tinggi dibandingkan dengan jenis lainnya. Gambar berikut menunjukkan gambar Induktor inti Besi Bubuk.

Induktor ini memberikan kerugian arus eddy dan kerugian histeresis yang sangat rendah. Ini tersedia dengan harga terendah dan memiliki stabilitas induktansi yang sangat baik.

Induktor RF adalah radio frequency induktor, yang digunakan di high resonant frequencies. Ini dapat berupa induktor kumparan berlapis-lapis atau induktor keramik berlapis film tipis atau induktor keramik lilitan kawat. Gambar berikut mewakili beberapa induktor RF.

Induktor ini dicirikan oleh low current rating dan high electrical resistance. Tetapi karena frekuensi tinggi digunakan di sini, resistansi kabel meningkat. Juga, hanya sedikit efek yang muncul karena frekuensi radio beresonansi tinggi ini. Mari kita lihat.

Efek Kulit

Pada frekuensi tinggi, arus bolak-balik memiliki kecenderungan distribusi arus yang tidak merata melalui konduktor. Arus listrik mengalir lebih tinggi di permukaan konduktor daripada di pusatnya. Itu mendapatkan energinya terkonsentrasi diskin konduktor, meninggalkan inti dalam konduktor, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Saat energi terkonsentrasi di kulit konduktor, efek ini disebut sebagai Skin Effect. Sebenarnya skin effect ini disebabkan karena arus eddy yang dihasilkan oleh perubahan medan magnet akibat arus bolak-balik. Konduktor yang membawa frekuensi lebih tinggi sekarang-a-hari dibuat dalam bentuk tabung, untuk mengurangi berat dan biaya konduktor.

Efek Kedekatan

Bersamaan dengan yang di atas, ini adalah efek lain, yang diamati di sini. Efek kedekatan adalah salah satu yang meningkatkan resistansi kabel pada frekuensi tinggi. Kedekatan adalah kata yang mengatakan bahwa efeknya akan menyalaadjacent wires. Gambar berikut menunjukkan konsentrasi arus di tepi kabel yang berdekatan.

Setiap belokan memiliki beberapa medan magnet yang menginduksi arus eddy pada kabel yang menyebabkan arus difokuskan pada sisi kabel yang berdekatan. Dengan efek ini, luas penampang efektif kawat berkurang dan nyaresistance gets increased.

Kapasitansi Parasit

Biasanya, induktor secara internal berisi resistor secara seri (resistansi kawat) dan kapasitor dalam shunt (kapasitansi parasit). Setiap belitan belitan memiliki potensi yang sedikit berbeda, pada induktor. Gambar berikut menunjukkan efek kapasitansi dalam induktor.

Dua konduktor yang ada di setiap putaran, bertindak sebagai pelat kapasitor dengan udara sebagai dielektrik. Kapasitansi disebut sebagaiParasitic Capacitanceada di sini. Untuk menghindari hal ini dalam aplikasi tertentu, belitan dibuat saling berjauhan.

Ketika frekuensi meningkat, impedansi kapasitansi parasit menurun dan impedansi induktor meningkat. Karenanya induktor cenderung berperilaku seperti kapasitor.

Kerugian dielektrik

Arus yang melalui konduktor induktor membuat molekul isolator mengeluarkan energi dalam bentuk panas. Semakin tinggi frekuensinya, semakin besar pula pembuangan panasnya.

Tersedak

Induktor juga disebut sebagai tersedak. Induktor memblokir komponen AC dan mengirimkan komponen DC melaluinya. Oleh karena itu ketika mencekik atau menghentikan AC, induktor dapat dengan mudah disebut sebagai aChoke.

Gulungan kawat berisolasi sering dililitkan pada inti magnet untuk membentuk choke. Ketika frekuensi sinyal meningkat, impedansi choke meningkat. Karena reaktansinya, ia dapat membatasi jumlah AC yang melewatinya. Padahal, secara praktis sejumlah AC melewatinya karena hambatan listriknya yang rendah. Ini sebagian besar digunakan dalam lampu tabung dan transformator dalam aplikasi elektronik.

Menurut prinsip Electromagnetic Induction, kita telah mempelajari bahwa, fluks yang berubah-ubah dapat menyebabkan EMF dalam kumparan. Dengan prinsipMutual induction, ketika kumparan lain dibawa ke samping kumparan tersebut, fluks menginduksi EMF ke kumparan kedua.

Kumparan yang memiliki fluks yang bervariasi disebut sebagai Primary Coil dan kumparan di mana EMF diinduksi disebut sebagai Secondary Coil, sedangkan dua kumparan bersama-sama membentuk satu kesatuan yang disebut sebagai Transformer.

Transformator

Trafo memiliki kumparan primer yang menerima masukan dan kumparan sekunder tempat keluaran dikumpulkan. Kedua kumparan ini dililitkan pada bahan inti. Biasanya isolator membentukCore dari trafo.

Gambar berikut menunjukkan trafo praktis.

Dari gambar di atas, terbukti bahwa hanya sedikit notasi yang umum. Mari kita coba mencatatnya. Mereka adalah -

• N_p = Jumlah belitan pada belitan primer

• N_s = Jumlah belitan pada belitan sekunder

• I_p = Arus yang mengalir di primer transformator

• I_s = Arus yang mengalir pada trafo sekunder

• V_p = Tegangan melintasi primer transformator

• V_s = Tegangan pada transformator sekunder

• Φ = Fluks magnet ada di sekitar inti transformator.

Transformer di Sirkuit

Gambar berikut menunjukkan bagaimana transformator direpresentasikan dalam suatu rangkaian. Belitan primer, belitan sekunder dan inti transformator juga direpresentasikan pada gambar berikut.

Oleh karena itu, ketika transformator dihubungkan dalam suatu rangkaian, pasokan input diberikan ke kumparan primer sehingga menghasilkan fluks magnet yang bervariasi dengan catu daya ini dan fluks tersebut diinduksi ke dalam kumparan sekunder transformator, yang menghasilkan EMF yang bervariasi dari fluks yang bervariasi. Karena fluks harus bervariasi, untuk transfer EMF dari primer ke sekunder, transformator selalu bekerja pada arus bolak-balik AC.

Step-up dan Step-down

Bergantung pada jumlah belitan pada belitan sekunder, transformator dapat disebut sebagai a Step up atau a Step down transformator.

Hal utama yang perlu dicatat di sini adalah, tidak akan ada perbedaan antara primer dan sekunder powerdari trafo. Dengan demikian, jika tegangan tinggi pada sekunder, maka arus rendah ditarik untuk membuat daya stabil. Demikian pula, jika tegangan pada sekunder rendah, maka arus tinggi ditarik sehingga daya harus sama dengan sisi primer.

Step Up

Jika lilitan sekunder memiliki jumlah lilitan yang lebih banyak dari pada lilitan primer, maka trafo dikatakan a Step-uptransformator. Di sini EMF yang diinduksi lebih besar dari sinyal input.

Mengundurkan diri

Jika belitan sekunder memiliki jumlah lilitan yang lebih sedikit daripada belitan primer, maka transformator dikatakan a Step-downtransformator. Di sini EMF yang diinduksi lebih kecil dari sinyal input.

Rasio Putaran

Karena jumlah lilitan belitan primer dan sekunder mempengaruhi peringkat tegangan, penting untuk menjaga rasio antara belitan agar memiliki gambaran mengenai tegangan yang diinduksi.

Perbandingan jumlah lilitan pada kumparan primer dengan jumlah lilitan pada kumparan sekunder disebut sebagai “turns ratio" atau "the ratio of transformation". Rasio putaran biasanya dilambangkan denganN.

$$N\:\:=\:\:Turns\:ratio\:\:=\:\:\frac{Number\:of\:turns\:on\:Primary}{Number\:of\:turns\:on\:Secondary}\:\:=\:\:\frac{N_{p}}{N_{s}}$$

Rasio primer ke sekunder, rasio input ke output, dan rasio lilitan dari setiap transformator yang diberikan akan sama dengan nya voltage ratio. Karenanya ini dapat ditulis sebagai

$$\frac{N_{p}}{N_{s}}\:\:=\:\:\frac{V_{p}}{V_{s}}\:\:=\:\:N\:\:=\:\:Turns\:ratio$$

Rasio putaran juga menyatakan apakah trafo tersebut adalah trafo step-up atau step-down. Sebagai contoh, rasio putaran 1: 3 menyatakan bahwa transformator adalah step-up dan rasio 3: 1 menyatakan bahwa itu adalah transformator step-down.

Berkaitan dengan klasifikasi transformator, ada banyak jenis tergantung pada inti yang digunakan, belitan yang digunakan, tempat dan jenis penggunaan, level tegangan, dll.

Transformator fase tunggal dan tiga

Menurut pasokan yang digunakan, sebagian besar trafo diklasifikasikan sebagai Single phase dan three phase transformer.

• Trafo normal adalah trafo satu fasa. Ini memiliki belitan primer dan sekunder dan dioperasikan untuk menurunkan atau meningkatkan tegangan sekunder.

• Untuk trafo tiga fasa, tiga lilitan primer dihubungkan bersama dan tiga lilitan sekunder dihubungkan bersama.

Trafo tiga fasa tunggal lebih disukai daripada trafo tiga fasa tunggal untuk mendapatkan efisiensi yang baik, di mana ia menempati lebih sedikit ruang dengan biaya rendah. Tetapi karena masalah transportasi alat berat, trafo satu fasa digunakan dalam banyak kasus.

Klasifikasi lain dari trafo ini adalah Core dan Shell Tipe.

• Di Shell type, belitan diposisikan pada satu kaki dikelilingi oleh inti.

• Di Core type, mereka terluka di kaki yang berbeda.

Perbedaannya diketahui dengan melihat gambar berikut.

Klasifikasi transformator juga dapat dilakukan tergantung pada jenis material inti yang digunakan. Ini sebenarnyaRF transformers, yang berisi banyak jenis seperti transformator inti udara, Ferrite core transformer, Transmission line transformer dan Baluntransformer. Trafo Balun digunakan dalam sistem penerima RF. Jenis utama adalah trafo inti udara dan inti besi.

Transformator Inti Udara

Ini adalah transformator tipe inti di mana belitan dililitkan pada strip non-magnetik. Hubungan fluks magnet dibuat melaluiair as coreantara sekolah dasar dan menengah. Gambar berikut menunjukkan transformator inti udara.

Keuntungan

• Kehilangan histeresis dan arus eddy rendah pada transformator inti udara ini.
• Produksi kebisingan rendah.

Kekurangan

• Keengganan tinggi pada trafo inti udara.
• Induktansi timbal balik rendah di inti udara dibandingkan dengan transformator inti besi.

Aplikasi

• Transformator frekuensi audio.
• Transmisi radio frekuensi tinggi.

Transformer Inti Besi

Ini adalah transformator tipe inti di mana belitan dililitkan pada inti besi. Keterkaitan fluks magnet dibuat kuat dan sempurna dengan besi sebagai bahan inti. Ini biasanya terlihat di laboratorium. Gambar di bawah ini menunjukkan contoh trafo inti besi.

Keuntungan

• Mereka memiliki permeabilitas magnet yang sangat tinggi.
• Trafo inti besi memiliki keengganan yang rendah.
• Mutual Inductance tinggi.
• Trafo ini sangat efisien.

Kekurangan

• Ini agak bising dibandingkan dengan trafo inti udara.
• Kehilangan histeresis dan arus eddy sedikit lebih banyak daripada transformator inti udara.

Aplikasi

• Sebagai trafo isolasi.
• Transmisi radio frekuensi tinggi.

Trafo juga diklasifikasikan menurut jenis inti yang mereka gunakan. Beberapa trafo menggunakan inti yang direndam dalam minyak. Minyak ini didinginkan dari luar dengan berbagai metode. Transformator semacam itu dinamai sebagaiWet core transformers, sementara yang lain seperti trafo inti ferit, trafo inti laminasi, trafo inti toroidal dan trafo resin cor adalah Dry core transformers.

Berdasarkan jenis teknik belitan, kami memiliki trafo lain yang sangat populer disebut sebagai Auto transformer.

Transformator Otomatis

Ini adalah jenis trafo yang paling banyak terlihat di laboratorium kelistrikan kita. Trafo otomatis ini adalah versi perbaikan dari trafo asli. Sebuah belitan tunggal diambil yang kedua sisinya terhubung ke daya dan tanah. Penyadapan variabel lain dibuat oleh gerakan sekunder transformator yang terbentuk.

Gambar berikut menunjukkan rangkaian transformator otomatis.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, belitan tunggal menyediakan primer dan sekunder dalam transformator. Berbagai keran pada belitan sekunder ditarik untuk memilih berbagai level tegangan pada sisi sekunder.

Belitan primer seperti yang ditunjukkan di atas adalah dari A ke C dan belitan sekunder dari B ke C sedangkan lengan variabel B divariasikan untuk mendapatkan level tegangan yang dibutuhkan. Trafo otomatis praktis terlihat seperti gambar di bawah ini.

Dengan memutar poros di atas, tegangan sekunder disesuaikan dengan tingkat tegangan yang berbeda. Jika tegangan yang diterapkan melintasi titik A dan C adalah V1, maka tegangan per putaran pada belitan ini akan menjadi

$$Voltage\:per\:turn\:\:=\:\:\frac{V_{1}}{N_{1}}$$

Sekarang, tegangan di titik B dan C akan menjadi

$$V_{2}\:\:=\:\:\frac{V_{1}}{N_{1}}\:\:\times\:\:N_{2}$$

$$\frac{V_{2}}{V_{1}}\:\:=\:\:\frac{N_{2}}{N_{1}}\:\:=\:\:constant\:(say\:K)$$

Konstanta ini tidak lain adalah rasio putaran atau rasio tegangan dari trafo otomatis.

Ada trafo yang diklasifikasikan tergantung pada aplikasi yang mereka miliki. Banyak dari trafo ini berukuran besar dan besar. Sebagian besar digunakan oleh departemen Kelistrikan.

Transformator Daya

Transformator daya digunakan dalam high power transfer applicationsuntuk aplikasi step-up dan step-down, di mana tegangan operasinya lebih dari 33KV umumnya dinilai di atas 200MVA. Kepadatan fluks jauh lebih tinggi untuk mereka.

Semua trafo yang digunakan untuk aplikasi kontrol daya seperti trafo inti laminasi, trafo toroidal, trafo otomatis variabel, trafo polipaser, trafo kebocoran nyasar termasuk dalam kategori ini.

Biasanya ukurannya besar tergantung pada kapasitas penanganan daya dan aplikasinya. Trafo ini tersedia dalam tiga fase atau tipe fase tunggal. Karena trafo ini besar, mereka ditempatkan di area terbuka yang luas. Trafo ini cenderung memberikan efisiensi 100% dalam aplikasi beban penuh.

Keuntungan

• Mereka memiliki tingkat isolasi yang tinggi.
• Kebisingan rendah.
• Mereka sangat efisien.
• Pengukur tegangan tinggi untuk menangani aplikasi daya tinggi.

Aplikasi

• Mereka digunakan dalam sistem pembangkit listrik.
• Mereka digunakan di sub stasiun transmisi.

Transformator Pengukuran

Transformator pengukuran digunakan untuk mengukur tegangan tinggi dan arus tinggi. Ini sangat membantu dalam mengisolasi sirkuit dari mereka. Biasanya, Primer transformator dihubungkan dengan input tegangan dan arus yang tinggi sedangkan Sekunder transformator terhubung ke beberapa relai atau rangkaian yang harus disediakan beberapa isolasi.

Ini terutama dari dua jenis, Current transformers dan Voltage transformers. Mari kita lihat masing-masing.

Transformator Saat Ini

Trafo arus memberikan arus pada rangkaian sekunder sebanding dengan arus pada rangkaian primer. Ini digunakan dalam relai pelindung dan untuk tujuan pengukuran.

Belitan primer putaran tunggal dilewatkan melalui transformator inti toroidal yang diisolasi dengan baik yang dilukai dengan banyak putaran, yang membuat a Current Transformer. Ini selalu terhubung secara seri.

Belitan sekunder dapat dirancang untuk menghasilkan keluaran tunggal atau mungkin memiliki beberapa ketukan untuk nilai yang berbeda. Harus diperhatikan bahwa belitan sekunder dihubungkan ke bebannya yang mempunyai impedansi rendah, sedangkan arus mengalir di primer. Hal ini untuk menghindari tegangan tinggi mendadak pada sekunder hubung terbuka yang dapat merusak akurasi transformator secara permanen.

Transformator Tegangan

Trafo Tegangan memberikan tegangan pada rangkaian sekunder sebanding dengan tegangan pada rangkaian primer. Transformator ini juga disebut sebagaiPotential Transformers. Ini terhubung secara paralel ke sirkuit.

Primer transformator ini mungkin memiliki sambungan fasa ke fasa tetapi sekunder akan memiliki satu terminal ke ground. Gambar di bawah ini menunjukkan gambar transformator tegangan.

Ada tiga jenis utama transformator tegangan. Mereka

• Electromagnetic - menggunakan trafo lilitan kawat yang memiliki hubungan fluks yang baik.

• Capacitor - menggunakan kapasitor dengan jaringan pembagi potensial.

• Optical - Memanfaatkan sifat listrik dari bahan optik.

Trafo tegangan digunakan dalam relai pelindung dan untuk tujuan pengukuran dan juga untuk isolasi pergeseran fasa fasor.

Transformer Proteksi

Trafo ini sangat akurat daripada trafo pengukur, karena ini hanya digunakan untuk melindungi rangkaian dari tegangan dan arus tinggi. Transformator primer ini dihubungkan dengan input tinggi sedangkan transformator sekunder menjaga sirkuit atau relai, terisolasi dari lonjakan atau lonjakan tiba-tiba yang dapat merusak rangkaian.

Transformator Distribusi

Trafo Distribusi digunakan untuk distribusi energi listrik di tingkat pengguna akhir. Tegangan operasi sekitar 33KV untuk keperluan industri dan 440v-220v untuk keperluan rumah tangga. Ini umumnya dinilai di bawah 200MVA.

Trafo otomatis tiga fase besar yang digunakan dalam distribusi daya dan trafo berpendingin oli juga termasuk dalam kategori ini. Gambar di bawah ini menunjukkan gambar trafo distribusi.

Trafo ini biasanya berukuran lebih kecil dibandingkan dengan trafo daya. Trafo ini ditempatkan di tempat terbuka tetapi tidak dibebani penuh seperti trafo daya.

Keuntungan

• Ukurannya kecil.
• Mereka mudah dipasang.
• Trafo ini memiliki kerugian magnet yang rendah.

Kekurangan

• Trafo ini memiliki efisiensi yang rendah.
• Mereka tidak terisi penuh.

Aplikasi

Mereka digunakan untuk mendistribusikan listrik di berbagai area seperti rumah, halaman pertanian, tanah, rel kereta api, ladang angin dll.

Ketika primer transformator memiliki beberapa tegangan yang diinduksi, maka fluks magnet yang dibuat di primer diinduksi ke sekunder karena induksi timbal balik, yang menghasilkan beberapa tegangan ke sekunder. Kekuatan medan magnet ini meningkat ketika arus naik dari nol ke nilai maksimum yang diberikan oleh$\mathbf{\frac{d\varphi}{dt}}$.

Garis magnet fluks melewati belitan sekunder. Jumlah belitan pada belitan sekunder menentukan tegangan yang diinduksi. Oleh karena itu jumlah tegangan yang diinduksi akan ditentukan oleh

$$N\frac{d\varphi}{dt}$$

Dimana N = jumlah lilitan pada lilitan sekunder

Frekuensi tegangan induksi ini akan sama dengan frekuensi tegangan primer. Amplitudo puncak tegangan keluaran akan terpengaruh jika rugi-rugi magnetis tinggi.

EMF terinduksi

Mari kita coba menggambar beberapa hubungan antara EMF yang diinduksi dan jumlah lilitan dalam sebuah kumparan.

Sekarang mari kita asumsikan bahwa kumparan primer dan sekunder masing-masing memiliki satu putaran. Jika satu volt diterapkan ke satu putaran primer tanpa kehilangan (kasus ideal) aliran arus dan medan magnet yang dihasilkan menginduksi satu volt yang sama di sekunder. Karenanya tegangan sama di kedua sisi.

Tetapi fluks magnet bervariasi secara sinusoidal yang berarti,

$$\phi\:\:=\:\:\phi_{max} \sin \omega t$$

Maka hubungan dasar antara EMF yang diinduksi dan belitan kumparan N ternyata adalah

$$EMF\:=\:turns\:\:\times\:\:rate\:of\:change$$

$$E\:=\:N \frac{d\phi}{dt}$$

$$E\:=\:N\:\times\:\omega\:\times\: \phi_{max}\:\times\: \cos(\omega t)$$

$$E_{max}\:=\:N \omega \phi_{max}$$

$$E_{rms}\:=\:\frac{N \omega}{\sqrt{2}}\:\times\:\phi_{max}\:=\:\frac{2\pi}{\sqrt{2}}\:\times\:f\:\times\:N\:\times\:\phi_{max}$$

$$E_{rms}\:=\:4.44\:f\:N\:\phi_{max}$$

Dimana

f = frekuensi fluks dalam Hertz = $\frac{\omega}{2\pi}$

N = jumlah lilitan kumparan

∅ = kepadatan fluks di webers

Ini dikenal sebagai Transformer EMF Equation.

Karena fluks bolak-balik menghasilkan arus pada kumparan sekunder, dan fluks bolak-balik ini dihasilkan oleh tegangan bolak-balik, kita dapat mengatakan bahwa hanya arus bolak-balik AC yang dapat membantu kerja transformator. Karenanyaa transformer doesn’t work on DC.

Kerugian di Transformers

Setiap Perangkat memiliki sedikit kerugian dalam aplikasi praktis. Kerugian utama yang terjadi pada transformator adalah rugi-rugi Tembaga, rugi-rugi Inti dan kebocoran Fluks.

Kerugian Tembaga

Kehilangan tembaga adalah hilangnya energi, karena panas yang dihasilkan oleh aliran arus melalui belitan transformator. Ini juga disebut sebagai "I²R losses"Atau" I kuadratkan R rugi "sebagai energi yang hilang per detik meningkat dengan kuadrat arus melalui belitan dan sebanding dengan hambatan listrik dari belitan.

Ini dapat dituliskan dalam persamaan sebagai

$$I_{P} R_{P}\:+\:I_{S} R_{S}$$

Dimana

• I_P = Arus Primer

• R_P = Resistensi Utama

• I_S = Arus Sekunder

• R_S = Resistensi Sekunder

Kerugian Inti

Kerugian Inti juga disebut sebagai Iron Losses. Kerugian ini tergantung pada material inti yang digunakan. Mereka terdiri dari dua jenis yaitu,Hysteresis dan Eddy Current losses.

• Hysteresis Loss- AC yang diinduksi dalam bentuk fluks magnet terus berfluktuasi (seperti naik turun) dan membalik arah sesuai dengan tegangan AC yang diinduksi. Sebagian energi hilang di inti karena fluktuasi acak ini. Kerugian seperti itu bisa disebut sebagaiHysteresis loss.

• Eddy Current Loss- Selama seluruh proses ini berlangsung, beberapa arus diinduksi di inti yang terus bersirkulasi. Arus ini menghasilkan beberapa kerugian yang disebut sebagaiEddy Current Loss. Sebenarnya medan magnet yang bervariasi seharusnya menginduksi arus hanya pada belitan sekunder. Tapi itu juga menginduksi tegangan pada bahan konduktor di dekatnya, yang mengakibatkan hilangnya energi ini.

• Flux Leakage- Meskipun hubungan fluks cukup kuat untuk menghasilkan tegangan yang dibutuhkan, akan ada beberapa fluks yang bocor dalam aplikasi praktis dan karenanya mengakibatkan hilangnya energi. Meskipun ini rendah, kerugian ini juga dapat dihitung dalam aplikasi energi tinggi.

Kekuatan Transformer

Ketika transformator ideal dianggap tanpa rugi-rugi, daya transformator akan konstan, sebagai hasil kali tegangan V dikalikan dengan arus I konstan.

Kita dapat mengatakan bahwa daya di primer sama dengan daya di sekunder karena trafo menangani itu. Jika trafo menaikkan tegangan maka arus berkurang dan jika tegangan diturunkan, arus dinaikkan untuk menjaga daya keluaran konstan.

Oleh karena itu daya primer sama dengan daya sekunder.

$$P_{Primary}\:=\:P_{Secondary}$$

$$V_{P}I_{P}\cos \phi_{P}\:=\:V_{S}I_{S}\cos \phi_{S}$$

Dimana ∅_P = Sudut fase primer dan ∅_S = Sudut fase sekunder.

Efisiensi trafo

Besarnya atau intensitas rugi daya pada suatu transformator, menentukan efisiensi transformator tersebut. Efisiensi dapat dipahami dalam istilah rugi daya antara transformator primer dan sekunder.

Oleh karena itu, rasio keluaran daya belitan sekunder terhadap masukan daya belitan primer dapat dinyatakan sebagai Efficiency of the transformer. Ini dapat ditulis sebagai

$$Efficiency\:=\:\frac{Power\:output}{Power\:input}\:\times\:100 \%$$

Efisiensi umumnya dilambangkan dengan η. Persamaan yang diberikan di atas berlaku untuk transformator ideal di mana tidak akan ada kerugian dan seluruh energi dalam input ditransfer ke output.

Oleh karena itu, jika kerugian diperhitungkan dan jika efisiensi dihitung dalam kondisi praktis, persamaan di bawah ini harus dipertimbangkan.

$$Efficiency\:=\:\frac{Power\:output}{Power\:output\:+\:Copper\:losses\:+\:Core\:losses}\:\times\:100 \%$$

Jika tidak, itu juga bisa ditulis sebagai

$$Efficiency\:=\:\frac{Power\:input\:-\:Losses}{Power\:input}\:\times\:100$$

$$1\:-\:\frac{Losses}{Input\:Power}\:\times\:100$$

Perlu dicatat bahwa masukan, keluaran, dan kerugian semuanya dinyatakan dalam bentuk daya, yaitu dalam Watt.

Contoh

Pertimbangkan trafo yang memiliki daya input 12KW yang diberi nilai pada arus 62,5 amp yang memiliki resistansi setara 0,425ohms. Hitung efisiensi trafo.

Solution −

Diberikan data

• Daya masukan = 12KW
• Nilai saat ini = 62,5 Amps
• Resistensi setara = 0,425 ohm

Menghitung kerugian -

Kerugian tembaga pada arus pengenal adalah I ² R = (62,5) ² (0,425) = 1660W

Kita punya

$$Efficiency\:=\:\frac{Power\:input\:-\:Losses}{Power\:input}\:\times\:100$$

Karenanya,

$$\eta\:=\:\frac{12000\:-\:1660}{12000}\:\times\:100$$

$$\eta\:=\:\frac{10340}{12000}\:\times\:100$$

$$\eta\:=\:0.861\:\times\:100\:=\:86 \%$$

Oleh karena itu efisiensi trafo adalah 86%.

Setelah mengenal berbagai macam komponen, mari kita fokus pada komponen penting lainnya di bidang elektronika yaitu a Diode. Dioda semikonduktor adalah komponen elektronik dua terminal dengan sambungan PN. Ini juga disebut sebagaiRectifier.

Itu anode yang mana positive terminal dari dioda diwakili dengan A dan cathode, yang merupakan negative terminal diwakili dengan K. Untuk mengetahui anoda dan katoda dari dioda praktis, digambar garis halus pada dioda yang artinya katoda, sedangkan ujung lainnya melambangkan anoda.

Seperti yang telah kita bahas tentang semikonduktor tipe-P dan tipe-N, dan perilaku pembawa mereka, sekarang mari kita coba menggabungkan bahan-bahan ini untuk melihat apa yang terjadi.

Pembentukan Dioda

Jika material tipe-P dan tipe-N didekatkan satu sama lain, keduanya bergabung membentuk persimpangan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Bahan tipe-P memiliki holes sebagai majority carriers dan material tipe-N memiliki electrons sebagai majority carriers. Saat muatan berlawanan menarik, beberapa lubang dalam tipe P cenderung menuju ke sisi n, sedangkan beberapa elektron dalam tipe N cenderung menuju sisi P.

Saat keduanya bergerak menuju persimpangan, lubang dan elektron bergabung kembali satu sama lain untuk menetralkan dan membentuk ion. Sekarang, di persimpangan ini, ada daerah di mana ion positif dan negatif terbentuk, disebut persimpangan PN atau penghalang persimpangan seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Pembentukan ion negatif di sisi P dan ion positif di sisi N menghasilkan pembentukan daerah bermuatan sempit di kedua sisi persimpangan PN. Wilayah ini sekarang bebas dari operator biaya bergerak. Ion-ion yang ada di sini telah diam dan mempertahankan wilayah ruang di antara mereka tanpa pembawa muatan.

Karena wilayah ini bertindak sebagai pembatas antara material tipe P dan N, ini juga disebut sebagai Barrier junction. Ini memiliki nama lain yang disebut sebagaiDepletion regionyang berarti menghabiskan kedua wilayah tersebut. Terjadi perbedaan potensial VD karena pembentukan ion, melintasi persimpangan yang disebut sebagaiPotential Barrier karena mencegah pergerakan lebih lanjut dari lubang dan elektron melalui persimpangan.

Biasing dari Diode

Ketika dioda atau komponen dua terminal apa pun dihubungkan dalam suatu rangkaian, ia memiliki dua kondisi bias dengan suplai yang diberikan. MerekaForward biased kondisi dan Reverse biasedkondisi. Beri tahu kami secara detail.

Kondisi Maju Bias

Ketika dioda dihubungkan ke sirkuit, dengan itu anode to the positive terminal dan cathode to the negative terminal suplai, maka koneksi seperti itu dikatakan forward biasedkondisi. Koneksi semacam ini membuat sirkuit semakin bias maju dan membantu lebih banyak konduksi. Dioda bekerja dengan baik dalam kondisi bias maju.

Kondisi Bias Terbalik

Ketika dioda dihubungkan ke sirkuit, dengan itu anode to the negative terminal dan cathode to the positive terminal suplai, maka koneksi seperti itu dikatakan Reverse biasedkondisi. Jenis koneksi ini membuat sirkuit semakin bias terbalik dan membantu meminimalkan dan mencegah konduksi. Dioda tidak dapat bekerja dalam kondisi bias terbalik.

Mari kita sekarang mencoba untuk mengetahui apa yang terjadi jika dioda terhubung dalam bias maju dan dalam kondisi bias terbalik.

Bekerja di bawah Forward Biased

Ketika tegangan eksternal diterapkan ke dioda sedemikian rupa sehingga membatalkan penghalang potensial dan memungkinkan aliran arus disebut sebagai forward bias. Ketika anoda dan katoda dihubungkan ke terminal positif dan negatif masing-masing, lubang pada tipe-P dan elektron tipe-N cenderung bergerak melintasi persimpangan, memecahkan penghalang. Ada aliran arus bebas dengan ini, hampir menghilangkan penghalang.

Dengan gaya tolak yang diberikan oleh terminal positif ke lubang dan oleh terminal negatif ke elektron, rekombinasi terjadi di persimpangan. Tegangan suplai harus sedemikian tinggi sehingga memaksa pergerakan elektron dan lubang melalui penghalang dan melintasinya untuk menyediakanforward current.

Arus Maju adalah arus yang dihasilkan oleh dioda saat beroperasi dalam kondisi bias maju yang ditandai dengan I_f.

Bekerja di bawah Reverse Biased

Ketika tegangan eksternal diterapkan ke dioda sedemikian rupa sehingga meningkatkan penghalang potensial dan membatasi aliran arus disebut sebagai Reverse bias. Ketika anoda dan katoda dihubungkan masing-masing ke terminal negatif dan positif, elektron tertarik ke terminal positif dan lubang tertarik ke terminal negatif. Karenanya keduanya akan jauh dari penghalang potensialincreasing the junction resistance dan mencegah elektron melewati persimpangan.

Gambar berikut menjelaskan hal ini. Grafik konduksi ketika tidak ada bidang yang diterapkan dan ketika beberapa bidang eksternal diterapkan juga digambar.

Dengan meningkatnya bias balik, persimpangan memiliki sedikit pembawa minoritas untuk menyeberangi persimpangan tersebut. Arus ini biasanya dapat diabaikan. Arus balik ini hampir konstan jika suhunya konstan. Tetapi ketika tegangan balik ini meningkat lebih jauh, maka sebuah titik disebutreverse breakdown occurs, di mana longsoran arus mengalir melalui persimpangan tersebut. Arus balik yang tinggi ini merusak perangkat.

Reverse current adalah arus yang dihasilkan dioda saat beroperasi dalam kondisi bias balik dan ditunjukkan dengan I_r. Oleh karena itu dioda memberikan jalur resistansi tinggi dalam kondisi bias balik dan tidak berjalan, di mana ia menyediakan jalur resistansi rendah dalam kondisi dan konduksi bias maju. Dengan demikian kita dapat menyimpulkan bahwa dioda adalah perangkat satu arah yang melakukan bias maju dan bertindak sebagai isolator dalam bias balik. Perilaku ini membuatnya berfungsi sebagai penyearah, yang mengubah AC ke DC.

Tegangan Terbalik Puncak

Peak Inverse Voltage segera disebut sebagai PIV. Ini menyatakan tegangan maksimum yang diterapkan dalam bias balik. Tegangan Terbalik Puncak dapat didefinisikan sebagai "The maximum reverse voltage that a diode can withstand without being destroyed". Oleh karena itu, tegangan ini dipertimbangkan selama kondisi bias balik. Ini menunjukkan bagaimana dioda dapat dioperasikan dengan aman dalam bias terbalik.

Tujuan dari Diode

Dioda digunakan untuk memblokir aliran arus listrik ke satu arah, yaitu ke arah maju dan untuk memblokir arah sebaliknya. Prinsip dioda ini membuatnya bekerja sebagai aRectifier.

Agar rangkaian memungkinkan aliran arus dalam satu arah tetapi berhenti di arah lain, dioda penyearah adalah pilihan terbaik. Jadioutput akan DCmelepas komponen AC. Sirkuit seperti penyearah gelombang setengah dan gelombang penuh dibuat menggunakan dioda, yang dapat dipelajari diElectronic Circuits tutorial.

Dioda juga digunakan sebagai Switch. Ini membantu ON dan OFF yang lebih cepat untuk output yang seharusnya terjadi dalam kecepatan cepat.

V - I Karakteristik Dioda

Susunan rangkaian praktis untuk dioda sambungan PN adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut. Ammeter dihubungkan secara seri dan voltmeter secara paralel, sedangkan suplai dikontrol melalui resistor variabel.

Selama operasi, ketika dioda dalam kondisi bias maju, pada tegangan tertentu, penghalang potensial dihilangkan. Tegangan seperti itu disebut sebagaiCut-off Voltage atau Knee Voltage. Jika tegangan maju melebihi batas, arus maju naik secara eksponensial dan jika ini dilakukan lebih lanjut, perangkat rusak karena panas berlebih.

Grafik berikut menunjukkan keadaan konduksi dioda dalam kondisi bias maju dan mundur.

Selama bias balik, arus yang dihasilkan melalui pembawa minoritas dikenal sebagai "Reverse current". Ketika tegangan balik meningkat, arus balik ini meningkat dan tiba-tiba rusak pada suatu titik, mengakibatkan kerusakan permanen pada sambungan.

Ada banyak jenis dioda tergantung pada banyak faktor seperti frekuensi yang digunakan, cara kerja dan konstruksinya, aplikasinya, dll. Mari kita bahas beberapa di antaranya.

Dioda persimpangan

Dioda persimpangan adalah dioda persimpangan PN normal tetapi berbeda dalam konstruksi. Ada tiga jenis dioda persimpangan, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Rectifier Diode

Dioda ini adalah dioda sambungan PN normal, yang memungkinkan arus mengalir melaluinya hanya dalam satu arah dan berhenti di arah lain. Dioda ini digunakan dalam rangkaian penyearah untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.

Pada gambar di atas, kita dapat melihat dioda penyearah yang sama dengan proyeksi logam. Ini ditambahkan ke dioda untuk meminimalkan distribusi panas yang terkadang mempengaruhi dioda. Proyeksi logam seperti itu disebut sebagaiHeat sink. Ini membantu dalam peningkatan kinerja dioda dan dioda akan mampu menahan daya tinggi, tanpa terpengaruh.

Ada sirkuit seperti Half wave rectifier dan Full wave rectifiersirkuit yang menggunakan dioda ini. Sirkuit ini dibahas dalam tutorial SIRKUIT ELEKTRONIK. Rangkaian penyearah ini digunakan di bagian catu daya dari banyak rangkaian di mana arus input bolak-balik harus diubah menjadi arus searah untuk aplikasi rangkaian itu.

Dioda Zener

Ini adalah jenis dioda khusus yang memungkinkan aliran arus tidak hanya dalam arah maju, tetapi juga dalam arah sebaliknya. Dioda normal, ketika dioperasikan dalam bias balik, akan rusak jika arus balik di atas nilai tertentu melewatinya. “Nilai tertentu” ini disebut sebagaiBreakdown voltage.

Tegangan rusaknya dioda Zener sangat rendah. Tapithis diode allows the reverse current to pass through it, once this breakdown voltage is exceeded. Tegangan tembus itu disebut sebagaiZener Voltage. Oleh karena itu ada kerusakan terkontrol yang tidak merusak dioda ketika arus balik di atas tegangan Zener melewati dioda Zener.

Dioda Zener dalam bias baliknya, menunjukkan tegangan rusak yang terkontrol dan memungkinkan aliran arus untuk menjaga nilai tegangan dioda Zener dekat dengan nilai tegangan rusaknya Zener. Nilai tegangan tembus Zener ini membuat dioda Zener apa pun dipilih untuk aplikasi tertentu.

Avalanche diodeadalah dioda lain yang memiliki karakteristik yang mirip dengan dioda Zener. Kerusakan longsoran terjadi di seluruh persimpangan PN, ketika penurunan tegangan konstan dan tidak tergantung pada arus. Dioda longsoran ini digunakan untuk fotodeteksi.

VI Karakteristik dioda Zener

Karakteristik VI dari dioda Zener adalah umum untuk dioda apapun ketika dioperasikan dalam bias maju. Tetapi operasi bias balik dari dioda Zener membuatnya sangat penting untuk dipertimbangkan. Mari kita lihat grafiknya.

Titik di mana bengkok ditampilkan dalam operasi bias balik, adalah Zener breakdown voltage, setelah itu dioda memungkinkan arus balik yang tinggi melewatinya. Tegangan Zener ini ditunjukkan denganV_Z. Kualitas dioda Zener yang luar biasa ini menjadikannya yang paling andal dan memiliki banyak aplikasi juga.

Aplikasi dioda Zener

Dioda ini memiliki banyak aplikasi seperti -

• Ini banyak digunakan sebagai Pengatur Tegangan.
• Memberikan tegangan referensi tetap di sirkuit biasing transistor.
• Untuk pemotongan puncak atau pembatas dalam rangkaian pembentuk gelombang.
• Sebagai pelindung Surge di banyak sirkuit.
• Untuk perlindungan meteran terhadap kerusakan dari aplikasi yang tidak disengaja.

Mengalihkan Diode

Ini adalah dioda PN-junction normal yang dirancang khusus untuk keperluan switching. Dioda ini dapat menunjukkan dua keadaan resistansi tinggi dan rendah dengan jelas yang dapat digunakan sebagai alternatif.

Kapasitansi persimpangan dioda ini dibuat sangat rendah sehingga meminimalkan efek lainnya. Kecepatan switching dibuat cukup tinggi. Ketika dioda memiliki resistansi tinggi, ia bekerja sebagai sakelar terbuka dan bertindak sebagai sakelar tertutup selama resistansi rendah. Transisi ini terjadi pada tingkat yang lebih cepat dalam switching diode, daripada di yang biasa.

Aplikasi switching diode

Ini memiliki banyak aplikasi seperti -

• Digunakan dalam sirkuit penyearah kecepatan tinggi
• Digunakan dalam modulator cincin
• Digunakan dalam penerima frekuensi radio
• Digunakan sebagai pelindung polaritas terbalik
• Digunakan untuk aplikasi tujuan umum dan pengalihan kecepatan tinggi

Ada beberapa dioda yang dirancang untuk melayani beberapa tujuan khusus. Ada banyak jenis seperti dioda penekan tegangan transien, dioda doped emas, dioda penghalang super, dioda kontak titik, dioda peltier dll. Tetapi selain ini, ada beberapa dioda menonjol, yang telah mendapat banyak aplikasi. Mari kita membahasnya.

Varactor Diode

Dioda persimpangan memiliki dua potensi di kedua sisi di mana daerah penipisan dapat bertindak sebagai dielektrik. Karenanya ada kapasitansi. Dioda Varactor adalah dioda kasus khusus yang dioperasikan dalam bias balik, di mana kapasitansi sambungan bervariasi.

Dioda Varactor juga disebut sebagai Vari Cap atau Volt Cap. Gambar berikut menunjukkan dioda Varactor yang terhubung dalam bias balik.

Jika tegangan balik yang diterapkan dinaikkan, maka width dari wilayah dielektrik increases, yang reduces itu junction capacitance. Ketika tegangan balik berkurang, lebar dielektrik berkurang, yang meningkatkan kapasitansi. Jika tegangan balik ini benar-benar nol, makacapacitance akan menjadi miliknya maximum.

Gambar berikut menunjukkan berbagai simbol yang digunakan untuk dioda Varactor yang merepresentasikan fungsinya.

Meskipun semua dioda memiliki kapasitansi sambungan ini, dioda Varactor terutama dibuat untuk memanfaatkan efek ini dan meningkatkan variasi kapasitansi sambungan ini.

Aplikasi dioda Varactor

Dioda ini memiliki banyak aplikasi seperti -

• Ini digunakan sebagai kapasitor variabel Tegangan.
• Ini digunakan dalam rangkaian tangki LC variabel.
• Digunakan sebagai kontrol frekuensi otomatis.
• Digunakan sebagai Modulator Frekuensi.
• Digunakan sebagai RF Phase shifter.
• Digunakan sebagai pengali frekuensi di rangkaian osilator lokal.

Dioda terowongan

Jika konsentrasi pengotor dari sambungan PN normal sangat meningkat, ini Tunnel diodeterbentuk. Itu juga dikenal sebagaiEsaki diode, menurut penemunya.

Ketika konsentrasi pengotor dalam dioda meningkat, lebar daerah penipisan berkurang, memperluas beberapa gaya ekstra ke pembawa muatan untuk melintasi persimpangan. Ketika konsentrasi ini semakin meningkat, karena lebar daerah penipisan yang lebih sedikit dan peningkatan energi pembawa muatan, mereka menembus melalui penghalang potensial, alih-alih memanjatnya. Penetrasi ini dapat diartikan sebagaiTunneling dan karenanya namanya, Tunnel diode.

Dioda terowongan adalah perangkat berdaya rendah dan harus ditangani dengan hati-hati karena mudah terpengaruh oleh panas dan listrik statis. Dioda Tunnel memiliki karakteristik VI spesifik yang menjelaskan cara kerjanya. Mari kita lihat grafik di bawah ini.

Pertimbangkan dioda masuk forward-biased condition. Ketika tegangan maju meningkat, arus meningkat dengan cepat dan meningkat sampai titik puncak, disebut sebagaiPeak Current, dilambangkan dengan I_P. Tegangan pada titik ini disebut sebagaiPeak Voltage, dilambangkan dengan V_P. Hal ini ditunjukkan denganA pada grafik di atas.

Jika tegangan lebih meningkat di luar V_P, maka arus mulai berkurang. Ini menurun sampai suatu titik, disebut sebagaiValley Current, dilambangkan dengan I_V. Tegangan pada titik ini disebut sebagaiValley Voltage, dilambangkan dengan V_V. Hal ini ditunjukkan denganB pada grafik di atas.

Jika tegangan dinaikkan lebih lanjut, arus meningkat seperti pada dioda normal. Untuk nilai tegangan maju yang lebih besar, arus meningkat lebih jauh.

Jika kita menganggap dioda ada dalam reverse-biased condition, maka dioda bertindak sebagai konduktor yang sangat baik dengan meningkatnya tegangan balik. Dioda di sini bertindak seperti di daerah resistansi negatif.

Aplikasi dioda Tunnel

Ada banyak aplikasi untuk dioda terowongan seperti -

• Digunakan sebagai perangkat Switching berkecepatan tinggi
• Digunakan sebagai perangkat penyimpanan memori
• Digunakan dalam osilator microwave
• Digunakan dalam osilator relaksasi

Dioda Schottky

Ini adalah jenis dioda khusus di mana sambungan PN diganti dengan sambungan semikonduktor logam. Semikonduktor tipe-P dalam dioda PN junction normal diganti dengan logam dan material tipe-N disambungkan ke logam. Kombinasi ini tidak memiliki wilayah penipisan di antara keduanya. Gambar berikut menunjukkan dioda Schottky dan simbolnya.

Logam yang digunakan dalam dioda Schottky ini mungkin emas, perak, platina atau tungsten dll. Selain itu, untuk bahan semikonduktor selain silikon, sebagian besar digunakan galium arsenida.

Operasi

Ketika tidak ada tegangan yang diterapkan atau ketika rangkaian tidak bias, elektron dalam bahan tipe-N memiliki tingkat energi yang lebih rendah daripada yang ada di logam. Jika dioda kemudian bias maju, elektron dalam tipe-N ini mendapatkan energi dan bergerak dengan energi yang lebih tinggi. Karenanya elektron ini disebut sebagaiHot Carriers.

Gambar berikut menunjukkan dioda Schottky yang terhubung dalam sebuah rangkaian.

Keuntungan

Ada banyak keuntungan dari dioda Schottky seperti -

• Ini adalah perangkat unipolar dan karenanya tidak ada arus balik yang terbentuk.
• Resistensi ke depannya rendah.
• Penurunan tegangan sangat rendah.
• Perbaikan cepat dan mudah dengan dioda Schottky.
• Tidak ada daerah penipisan dan karenanya, tidak ada kapasitansi sambungan. Jadi, dioda mendapatkan posisi OFF dengan cepat.

Aplikasi

Ada banyak aplikasi dioda Schottky seperti -

• Digunakan sebagai dioda detektor
• Digunakan sebagai penyearah daya
• Digunakan di sirkuit mixer RF
• Digunakan di sirkuit daya
• Digunakan sebagai dioda penjepit

Ini adalah dioda yang dioperasikan dengan cahaya. Kata “Opto” artinyaLight. Ada jenis yang konduksi tergantung pada intensitas cahaya dan jenis lain yang konduksi memberikan cahaya. Setiap tipe memiliki aplikasinya masing-masing. Mari kita bahas jenis yang menonjol di antara yang ini.

Beberapa dioda bekerja sesuai dengan intensitas cahaya yang menimpanya. Ada dua jenis dioda utama dalam kategori ini. Mereka adalah dioda Foto dan sel Surya.

Foto Diode

Photo diode, seperti namanya, merupakan sambungan PN yang bekerja pada cahaya. Intensitas cahaya mempengaruhi tingkat konduksi di dioda ini. Dioda foto memiliki bahan tipe P dan bahan tipe-N denganintrinsic materi atau a depletion region diantara.

Dioda ini umumnya dioperasikan reverse biaskondisi. Cahaya ketika difokuskan pada daerah penipisan, pasangan lubang elektron terbentuk dan aliran elektron terjadi. Konduksi elektron ini bergantung pada intensitas cahaya yang difokuskan. Gambar di bawah ini menunjukkan dioda Foto praktis.

Gambar di bawah ini menunjukkan simbol dioda.

Ketika dioda terhubung dalam bias balik, arus saturasi balik kecil mengalir karena pasangan lubang elektron yang dihasilkan secara termal. Karena arus dalam arus bias balik mengalir karena pembawa minoritas, tegangan keluaran bergantung pada arus balik ini. Ketika intensitas cahaya yang difokuskan pada persimpangan meningkat, aliran arus karena pembawa minoritas meningkat. Gambar berikut menunjukkan pengaturan bias dasar dari dioda foto.

Dioda Foto dikemas dalam kemasan kaca untuk memungkinkan cahaya jatuh ke atasnya. Untuk memfokuskan cahaya tepat pada daerah penipisan dioda, lensa ditempatkan di atas persimpangan, seperti yang diilustrasikan di atas.

Bahkan saat tidak ada cahaya, sejumlah kecil arus mengalir yang disebut sebagai Dark Current. Dengan mengubah tingkat iluminasi, arus balik dapat diubah.

Keuntungan dari dioda Foto

Dioda foto memiliki banyak keunggulan seperti -

• Kebisingan rendah
• Keuntungan tinggi
• Operasi kecepatan tinggi
• Sensitivitas tinggi terhadap cahaya
• Biaya rendah
• Ukuran kecil
• Seumur hidup

Aplikasi dioda Foto

Ada banyak aplikasi untuk dioda foto seperti -

• Deteksi karakter
• Objek dapat dideteksi (terlihat atau tidak terlihat).
• Digunakan di sirkuit yang membutuhkan stabilitas dan kecepatan tinggi.
• Digunakan dalam Demodulasi
• Digunakan dalam sirkuit switching
• Digunakan di Encoder
• Digunakan dalam peralatan komunikasi optik

Dioda lain dari jenis tersebut adalah sel surya. Ini disebut sebagai sel meskipun itu adalah dioda. Mari kita bahas detailnya.

Sel Surya

Dioda bergantung cahaya termasuk sel surya, yang merupakan dioda PN junction normal tetapi memiliki konduksi oleh aliran foton yang diubah menjadi aliran elektron. Ini mirip dengan dioda foto tetapi memiliki tujuan lain untuk mengubah cahaya insiden maksimum menjadi energi dan menyimpannya.

Gambar di bawah ini mewakili simbol sel surya.

Sebuah sel surya memiliki nama dan simbol yang menunjukkan penyimpanan energi meskipun itu adalah dioda. Fitur mengekstraksi lebih banyak energi dan menyimpannya terkonsentrasi di sel surya.

Pembangunan sel surya

Dioda persimpangan PN dengan bahan intrinsik di daerah penghapusan dibuat untuk dikemas dalam gelas. Cahaya dibuat untuk menyinari area semaksimal mungkin dengan kaca tipis di bagian atas untuk mengumpulkan cahaya maksimum dengan hambatan minimum.

Gambar berikut menunjukkan konstruksi sel surya.

Ketika cahaya mengenai sel surya, foton dalam cahaya bertabrakan dengan elektron valensi. Elektron diberi energi untuk meninggalkan atom induk. Dengan demikian aliran elektron dihasilkan dan arus ini berbanding lurus dengan intensitas cahaya yang difokuskan ke sel surya. Fenomena ini disebut sebagaiPhoto-Voltaic effect.

Gambar berikut menunjukkan bagaimana sel surya terlihat dan bagaimana sejumlah sel surya bersama-sama dibuat untuk membentuk panel surya.

Perbedaan antara dioda foto dan sel surya

Photo Diode bekerja lebih cepat dan berkonsentrasi pada peralihan daripada menyediakan lebih banyak daya pada keluaran. Ini memiliki nilai kapasitansi rendah karena ini. Juga area kejadian energi cahaya lebih rendah di dioda Foto, menurut aplikasinya.

Sel surya berkonsentrasi pada penghantaran energi keluaran tinggi dan penyimpanan energi. Ini mempunyaihigh capacitancenilai. Pengoperasiannya sedikit lebih lambat daripada dioda foto. Menurut tujuan dari sel surya, luas kejadian cahaya lebih besar dari pada dioda foto.

Aplikasi Solar Cell

Ada banyak aplikasi untuk sel surya seperti -

Science and Technology

• Digunakan dalam panel Surya untuk Satelit
• Digunakan dalam telemetri
• Digunakan dalam sistem pencahayaan jarak jauh dll.

Commercial Use

• Digunakan dalam panel surya untuk penyimpanan listrik
• Digunakan dalam catu daya portabel dll.
• Digunakan untuk keperluan rumah tangga seperti memasak dan memanaskan menggunakan energi matahari

Electronic

• Watches
• Calculators
• Mainan Elektronik, dll.

Beberapa dioda memancarkan cahaya sesuai dengan tegangan yang diterapkan. Ada dua jenis dioda utama dalam kategori ini. Mereka adalah LED dan dioda Laser.

LED (Dioda Pemancar Cahaya)

Yang ini adalah dioda paling populer yang digunakan dalam kehidupan kita sehari-hari. Ini juga merupakan dioda PN junction normal kecuali silikon dan germanium, bahan seperti gallium arsenide, gallium arsenide phosphide digunakan dalam konstruksinya.

Gambar di bawah ini menunjukkan simbol dioda pemancar cahaya.

Seperti dioda persimpangan PN normal, ini terhubung dalam kondisi bias maju sehingga dioda bekerja. Konduksi terjadi di LED ketika elektron bebas di pita konduksi bergabung dengan lubang di pita valensi. Proses rekombinasi ini memancarkanlight. Proses ini disebut sebagaiElectroluminescence. Warna cahaya yang dipancarkan bergantung pada celah antara pita energi.

Bahan yang digunakan juga mempengaruhi warna seperti, galium arsenida fosfida memancarkan merah atau kuning, galium fosfida memancarkan warna merah atau hijau dan galium nitrat memancarkan cahaya biru. Sedangkan gallium arsenide memancarkan sinar infra merah. LED untuk cahaya Inframerah yang tidak terlihat kebanyakan digunakan pada remote control.

Gambar berikut menunjukkan tampilan praktis LED dari berbagai warna.

LED pada gambar di atas memiliki sisi yang datar dan sisi yang melengkung, kabel pada sisi yang rata dibuat lebih pendek dari pada yang lain, sehingga menandakan bahwa yang lebih pendek adalah Cathode atau terminal negatif dan yang lainnya Anode atau terminal Positif.

Struktur dasar LED seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, saat elektron melompat ke dalam lubang, energinya menghilang secara spontan dalam bentuk cahaya. LED adalah perangkat yang bergantung saat ini. Intensitas cahaya keluaran tergantung pada arus yang melalui dioda.

Keuntungan LED

Ada banyak keunggulan LED seperti -

• Efisiensi tinggi
• Kecepatan tinggi
• Keandalan tinggi
• Disipasi panas rendah
• Rentang hidup lebih besar
• Biaya rendah
• Mudah dikontrol dan diprogram
• Tingkat kecerahan dan intensitas tinggi
• Persyaratan tegangan dan arus rendah
• Lebih sedikit kabel yang dibutuhkan
• Biaya perawatan rendah
• Tidak ada radiasi UV
• Efek Pencahayaan Instan

Aplikasi LED

Ada banyak aplikasi untuk LED seperti -

In Displays

• Khusus digunakan untuk tampilan tujuh segmen
• Jam digital
• Oven microwave
• Pensinyalan lalu lintas
• Papan pajangan di rel kereta api dan tempat umum
• Toys

In Electronic Appliances

• Tuner stereo
• Calculators
• Catu daya DC
• Indikator On / Off di amplifier
• Indikator daya

Commercial Use

• Mesin yang dapat dibaca inframerah
• Pembaca kode batang
• Tampilan video solid state

Optical Communications

• Dalam aplikasi switching Optik
• Untuk sambungan Optik di mana bantuan manual tidak tersedia
• Transfer informasi melalui FOC
• Sirkuit penginderaan gambar
• Alarm pencuri
• Dalam teknik persinyalan Kereta Api
• Pintu dan sistem kontrol keamanan lainnya

Sama seperti LED memiliki banyak keunggulan dan aplikasi, ada dioda penting lainnya yang disebut dioda Laser, yang juga memiliki banyak fitur dan ruang lingkup canggih di masa depan. Mari kita bahas tentang dioda Laser.

Dioda Laser

Laser Diode adalah dioda populer lainnya untuk jenisnya. Ini adalah dioda optik yang memancarkan cahaya tetapi dengan proses yang distimulasi. NamaLASER menyiratkan Light Amplification oleh Sberjangka waktu Emisi dari Radiation.

Emisi yang Dirangsang

Ini adalah dioda PN-junction yang aksinya dimulai ketika ada sinar cahaya di atasnya. Dengan sinar cahaya, ketika foton bertubrukan pada atom, atom menjadi tereksitasi dan mencapai tingkat atas yang dapat disebut sebagaiHigher Energy Level.

Atom ketika bergeser dari tingkat energi yang lebih tinggi ke a Lower Energy Level, itu rilis two photons yang mana similar in characteristics ke foton insiden dan masuk equal phaseuntuk itu. Proses ini disebut sebagaiStimulated Emission. Sebuah atom umumnya dapat tetap dalam keadaan tereksitasi ini selama10^-8 secs waktu.

Jadi, proses di atas menetapkan prinsip dioda laser.

Prinsip Dioda Laser

Setiap kali foton mengenai atom, atom tersebut tereksitasi dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi dan dua foton dilepaskan dalam proses ini. Sebenarnya, sebuah atom umumnya dapat bertahan dalam keadaan tereksitasi ini selama10^-8detik waktu. Jadi, untuk mencapai amplifikasi, selama proses eksitasi ini, atom dibuat untuk ditempatkan dalam keadaan lain yang disebutMeta Stable State yang berada di bawah tingkat energi yang lebih tinggi dan di atas tingkat energi yang lebih rendah.

Sebuah atom dapat tetap dalam keadaan stabil Meta selama 10^-3detik. Sementara atom mencapai keadaan yang lebih rendah dari ini, dua foton dilepaskan. Jika lebih banyak atom yang ada dalam keadaan tereksitasi, sebelum foton menghantam atom, maka kita memilikiLasing Effect.

Dalam proses ini, kami memiliki dua istilah untuk dipahami. Memiliki lebih banyak atom pada keadaan Meta Stabil daripada keadaan energi yang lebih rendah atau keadaan dasar disebut sebagaiPopulation inversion. Kemudian energi yang memungkinkan atom untuk mengirim dari keadaan energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi untuk mencapai inversi populasi, disebut sebagaiPumping. Ini adalahOptical pumping.

Keuntungan

Ada banyak keuntungan dari dioda Laser seperti -

• Daya yang digunakan oleh dioda laser jauh lebih sedikit
• Kecepatan pengalihan ON / OFF yang lebih tinggi
• Lebih Ringkas
• Lebih murah
• Mereka lebih murah daripada generator laser
• Lebih sedikit kemungkinan memberikan kejutan listrik

Kekurangan

Ada beberapa kelemahan dioda Laser seperti -

• Sinar lebih berbeda dan karenanya kualitasnya tidak begitu baik
• Waktu hidup mereka lebih sedikit dibandingkan dengan LED.
• Rawan kerusakan selama pasokan listrik tidak stabil

Aplikasi

Ada banyak aplikasi dioda Laser seperti -

• Digunakan sebagai pompa-laser dan laser benih

• Digunakan dalam perangkat penyimpanan data optik

• Digunakan dalam printer laser dan mesin faks laser

• Digunakan dalam laser pointer

• Digunakan dalam pembaca kode batang

• Mereka digunakan dalam drive DVD dan CD

• Digunakan dalam teknologi HD DVD dan BLU RAY

• Memiliki banyak keperluan industri seperti heat treatment, cladding, seam welding dll.

• Telah banyak digunakan dalam teknologi komunikasi seperti data linking dan transmisi.

Setelah melalui semua ini, mari kita coba memahami beberapa istilah.

Komponen

• Komponen adalah elemen dasar individu elektronik.
• Mereka memiliki sifat yang berbeda sehubungan dengan konstruksinya.
• Setiap komponen memiliki aplikasi yang berbeda.

Ex - Resistor, Kapasitor, Diode dll.

Sirkuit

• Sirkuit adalah jaringan dari berbagai komponen
• Komponen di sirkuit secara keseluruhan, bertahan untuk tujuan yang dimaksudkan.
• Jika rangkaian harus aktif, harus mengandung sumber listrik.

Ex - sirkuit clipper dan clamper, sirkuit amplifier, sirkuit relay, dll.

Alat

• Perangkat adalah peralatan yang terdiri dari sirkuit yang berbeda.

• Semua sirkuit di perangkat membantunya berfungsi untuk memenuhi tujuannya.

• Sebuah perangkat dapat digunakan untuk mengukur sinyal, menghasilkan sinyal, mengontrol hasil atau melindungi sirkuit dan sebagainya.

Ex - CRO, Generator fungsi, dll.

Perangkat Solid State

Sebelumnya kami memiliki tabung vakum, yang bekerja berdasarkan prinsip termionik dan diisi dengan vakum di dalamnya. Ukurannya lebih besar dari komponen saat ini. Tabung vakum ini diganti dengan perangkat semikonduktor, yang juga disebut sebagaiSolid state devices.

Perangkat Aktif

Perangkat (atau tepatnya komponen) yang dapat mengontrol aliran arus dapat disebut sebagai Perangkat Aktif.

• Mereka membutuhkan beberapa catu daya input untuk masuk ke konduksi.
• Kerja komponen ini menentukan perilaku rangkaian.

Ex - Tabung vakum, dioda, transistor, SCR

Perangkat Pasif

Perangkat (atau tepatnya komponen) yang tidak dapat mengontrol aliran arus dapat disebut sebagai Perangkat Pasif.

• Mereka tidak membutuhkan catu daya input untuk bekerja.
• Kerja komponen ini sedikit mengubah perilaku rangkaian.

Ex - Resistor, Kapasitor, Induktor dll.

Doping

Proses penambahan elektron atau pembuatan lubang untuk mengubah karakteristik bahan semikonduktor, baik dengan membuat lebih positif atau dengan membuat lebih negatif dapat dipahami sebagai Doping.

Aplikasi dioda mencakup banyak rangkaian mulai dari rangkaian clipper dan clamper, yang akan dibahas dalam tutorial SIRKUIT ELEKTRONIK.

Setelah memiliki pengetahuan yang baik tentang cara kerja dioda, yang merupakan sambungan PN tunggal, mari kita coba menghubungkan dua sambungan PN yang membuat komponen baru disebut Transistor. SEBUAHTransistor adalah perangkat semikonduktor tiga terminal yang mengatur aliran arus atau tegangan dan bertindak sebagai sakelar atau gerbang untuk sinyal.

Mengapa Kita Membutuhkan Transistor?

Misalkan Anda memiliki penerima FM yang mengambil sinyal yang Anda inginkan. Sinyal yang diterima jelas akan lemah karena gangguan yang akan dihadapi selama perjalanannya. Sekarang jika sinyal ini dibaca apa adanya, Anda tidak bisa mendapatkan hasil yang adil. Oleh karena itu kita perlu memperkuat sinyal.Amplification berarti meningkatkan kekuatan sinyal.

Ini hanyalah sebuah contoh. Amplifikasi dibutuhkan dimanapun kekuatan sinyal harus ditingkatkan. Ini dilakukan oleh transistor. Transistor juga bertindak sebagai aswitchuntuk memilih di antara opsi yang tersedia. Jugaregulates yang masuk current and voltage dari sinyal.

Detail Konstruksi Transistor

Transistor adalah perangkat solid state tiga terminal yang dibentuk dengan menghubungkan dua dioda secara berurutan. Oleh karena itu telah didapattwo PN junctions. Tiga terminal ditarik keluar dari tiga bahan semikonduktor yang ada di dalamnya. Jenis koneksi ini menawarkan dua jenis transistor. MerekaPNP dan NPN yang berarti bahan tipe-N antara dua Ptypes dan yang lainnya adalah material tipe-P antara dua tipe N masing-masing.

Konstruksi transistor seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut yang menjelaskan gagasan yang dibahas di atas.

Tiga terminal yang diambil dari transistor menunjukkan terminal Emitter, Base dan Collector. Mereka memiliki fungsinya seperti yang dibahas di bawah ini.

Emitor

• Sisi kiri dari struktur yang ditunjukkan di atas dapat dipahami sebagai Emitter.

• Ini memiliki moderate size dan heavily doped karena fungsi utamanya adalah untuk supply sejumlah majority carriers, yaitu elektron atau lubang.

• Karena ini memancarkan elektron, ini disebut sebagai Emitor.

• Ini secara sederhana ditunjukkan dengan surat itu E.

Mendasarkan

• Bahan tengah pada gambar di atas adalah Base.

• Ini adalah thin dan lightly doped.

• Fungsi utamanya adalah untuk pass pembawa mayoritas dari emitor ke kolektor.

• Ini ditunjukkan dengan surat itu B.

Pengumpul

• Materi samping kanan pada gambar di atas dapat dipahami sebagai a Collector.

• Namanya menyiratkan fungsinya collecting the carriers.

• Ini adalah a bit largerdalam ukuran dari emitor dan basis. inimoderately doped.

• Ini ditunjukkan dengan surat itu C.

Simbol transistor PNP dan NPN seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Itu arrow-head pada gambar di atas menunjukkan emitterdari transistor. Karena kolektor transistor harus membuang daya yang jauh lebih besar, ia dibuat besar. Karena fungsi spesifik dari emitor dan kolektor, memang demikiannot interchangeable. Oleh karena itu, terminal harus selalu diperhatikan saat menggunakan transistor.

Dalam transistor Praktis, ada takik di dekat ujung emitor untuk identifikasi. Transistor PNP dan NPN dapat dibedakan menggunakan Multimeter. Gambar berikut menunjukkan perbedaan transistor praktis.

Sejauh ini kita telah membahas detail konstruksi transistor, tetapi untuk memahami pengoperasian transistor, pertama-tama kita perlu mengetahui tentang bias.

Biasing Transistor

Seperti yang kita ketahui bahwa transistor adalah kombinasi dari dua dioda, kita memiliki dua persimpangan di sini. Karena satu persimpangan antara emitor dan basis, itu disebut sebagaiEmitter-Base junction dan juga, yang lainnya Collector-Base junction.

Biasingmengendalikan pengoperasian sirkuit dengan menyediakan catu daya. Fungsi kedua persimpangan PN dikontrol dengan memberikan bias ke rangkaian melalui beberapa suplai dc. Gambar di bawah ini menunjukkan bagaimana transistor bias.

Dengan melihat gambar di atas maka dapat dipahami bahwa

• Material tipe-N diberikan suplai negatif dan material tipe-P diberikan suplai positif untuk membuat rangkaian Forward bias.

• Material tipe-N diberikan suplai positif dan material tipe-P diberikan suplai negatif untuk membuat rangkaian Reverse bias.

Dengan menerapkan daya, emitter base junction selalu forward biasedkarena resistansi emitor sangat kecil. Itucollector base junction adalah reverse biaseddan ketahanannya sedikit lebih tinggi. Sebuah bias maju kecil cukup di persimpangan emitor sedangkan bias balik yang tinggi harus diterapkan di persimpangan kolektor.

Arah arus yang ditunjukkan pada rangkaian di atas, juga disebut sebagai Conventional Current, adalah pergerakan arus lubang yang sedang opposite to the electron current.

Operasi Transistor PNP

Pengoperasian transistor PNP dapat dijelaskan dengan melihat gambar berikut, di mana persimpangan basis-emitor bias maju dan persimpangan basis kolektor bias balik.

Voltase V_EEmemberikan potensial positif pada emitor yang mengusir lubang pada material tipe-P dan lubang ini melintasi persimpangan basis emitor, untuk mencapai daerah basis. Di sana, persentase lubang yang sangat rendah bergabung kembali dengan elektron bebas wilayah N. Ini memberikan arus yang sangat rendah yang merupakan arus basisI_B. Lubang yang tersisa melintasi persimpangan kolektor-basis, untuk membentuk arus kolektorI_C, yang merupakan arus lubang.

Saat lubang mencapai terminal kolektor, sebuah elektron dari terminal negatif baterai mengisi ruang di kolektor. Aliran ini perlahan meningkat dan arus minoritas elektron mengalir melalui emitor, di mana setiap elektron memasuki terminal positifV_EE, diganti dengan lubang dengan bergerak menuju persimpangan emitor. Ini merupakan arus emitorI_E.

Karenanya kita dapat memahami bahwa -

• Konduksi dalam transistor PNP terjadi melalui lubang.
• Arus kolektor sedikit lebih kecil dari arus emitor.
• Kenaikan atau penurunan arus emitor mempengaruhi arus kolektor.

Operasi Transistor NPN

Pengoperasian transistor NPN dapat dijelaskan dengan melihat gambar berikut, di mana persimpangan basis-emitor bias maju dan persimpangan basis kolektor bias balik.

Voltase V_EEmemberikan potensial negatif pada emitor yang mengusir elektron dalam material tipe-N dan elektron ini melintasi persimpangan basis-emitor, untuk mencapai daerah basis. Di sana sangat sedikit persen elektron bergabung kembali dengan lubang bebas daerah-P. Ini memberikan arus yang sangat rendah yang merupakan arus basisI_B. Lubang yang tersisa melintasi persimpangan kolektor-basis, untuk membentuk arus kolektorI_C.

Saat elektron mencapai terminal kolektor, dan memasuki terminal positif baterai, elektron dari terminal negatif baterai V_EEmemasuki wilayah emitor. Aliran ini perlahan meningkat dan arus elektron mengalir melalui transistor.

Karenanya kita dapat memahami bahwa -

• Konduksi dalam transistor NPN terjadi melalui elektron.
• Arus kolektor lebih tinggi dari arus emitor.
• Kenaikan atau penurunan arus emitor mempengaruhi arus kolektor.

Keuntungan

Ada banyak keuntungan transistor seperti -

• Penguatan tegangan tinggi.
• Tegangan suplai yang lebih rendah sudah cukup.
• Paling cocok untuk aplikasi daya rendah.
• Lebih kecil dan lebih ringan.
• Secara mekanis lebih kuat dari tabung vakum.
• Tidak diperlukan pemanasan eksternal seperti tabung vakum.
• Sangat cocok untuk diintegrasikan dengan resistor dan dioda untuk menghasilkan IC.

Ada beberapa kelemahan seperti tidak dapat digunakan untuk aplikasi daya tinggi karena disipasi daya yang lebih rendah. Mereka memiliki impedansi masukan yang lebih rendah dan bergantung pada suhu.

Transistor memiliki 3 terminal, emitor, basis dan kolektor. Dengan menggunakan 3 terminal ini transistor dapat dihubungkan dalam rangkaian dengan satu terminal yang sama untuk input dan output dalam 3 konfigurasi yang berbeda.

Ketiga jenis konfigurasi tersebut adalah Common Base, Common Emitter dan Common Collectorkonfigurasi. Dalam setiap konfigurasi, persimpangan emitor bias maju dan pertemuan kolektor bias balik.

Konfigurasi Common Base (CB)

Nama itu sendiri menyiratkan bahwa terminal Basis diambil sebagai terminal umum untuk input dan output transistor. Koneksi basis umum untuk transistor NPN dan PNP ditunjukkan pada gambar berikut.

Demi pemahaman, mari kita pertimbangkan transistor NPN dalam konfigurasi CB. Ketika tegangan emitor diterapkan, karena bias maju, elektron dari terminal negatif mengusir elektron emitor dan arus mengalir melalui emitor dan basis ke kolektor untuk menyumbangkan arus kolektor. Tegangan kolektorV_CB tetap konstan selama ini.

Dalam konfigurasi CB, arus input adalah arus emitor I_E dan arus keluaran adalah arus kolektor I_C.

Current Amplification Factor (α)

Rasio perubahan arus kolektor ($\Delta I_{C}$) terhadap perubahan arus emitor ($\Delta I_{E}$) saat tegangan kolektor V_CB dijaga konstan, disebut sebagai Current amplification factor. Ini dilambangkan dengan α.

$$\alpha\:=\:\frac{\Delta I_{C}}{\Delta I_{E}}\:\:at\:constant\:V_{CB}$$

Ekspresi untuk arus Kolektor

Dengan ide di atas, mari kita coba menggambar beberapa ekspresi arus kolektor. Seiring dengan arus emitor yang mengalir, terdapat sejumlah IB arus basis yang mengalir melalui terminal basis akibat rekombinasi lubang elektron. Karena persimpangan kolektor-basis bias balik, ada arus lain yang dialirkan karena pembawa muatan minoritas. Ini adalah arus bocor yang dapat dipahami sebagaiI_leakage. Hal ini disebabkan oleh operator muatan minoritas dan karenanya sangat kecil.

Arus emitor yang mencapai terminal kolektor adalah

$$\mathbf{\mathit{\alpha I_{E}}}$$

Arus kolektor total

$$I_{C}\:=\:\alpha I_{E}\:+\:I_{leakage}$$

Jika tegangan basis-emitor V _EB = 0, meskipun demikian, ada arus bocor kecil, yang dapat disebut sebagai I _CBO (arus basis-kolektor dengan keluaran terbuka).

Oleh karena itu, arus kolektor dapat dinyatakan sebagai

$$I_{C}\:=\:\alpha I_{E}\:+\:I_{CBO}$$

$$I_{E}\:=\:I_{C}\:+\:I_{B}$$

$$I_{C}\:=\:\alpha(I_{C}\:+\:I_{B})\:+\:I_{CBO}$$

$$I_{C}(1\:-\:\alpha)\:=\:\alpha I_{B}\:+\:I_{CBO}$$

$$I_{C}\:=\:(\frac{\alpha}{1\:-\:\alpha})\: I_{B}\:+\:(\frac{I_{CBO}}{1\:-\:\alpha})$$

$$I_{C}\:=\:(\frac{\alpha}{1\:-\:\alpha})\: I_{B}\:+\:(\frac{1}{1\:-\:\alpha})I_{CBO}$$

Oleh karena itu, turunan di atas adalah ekspresi arus kolektor. Nilai arus kolektor bergantung pada arus basis dan arus bocor bersama dengan faktor penguatan arus transistor yang digunakan.

Karakteristik konfigurasi CB

• Konfigurasi ini memberikan penguatan tegangan tetapi tidak ada penguatan arus.

• Makhluk V_CBkonstan, dengan peningkatan kecil pada tegangan basis-emitor V _EB , arus EmitorI_E meningkat.

• Arus Emitor I_E tidak tergantung pada tegangan Kolektor V_CB.

• Tegangan Kolektor V_CB dapat mempengaruhi arus kolektor I_Chanya pada tegangan rendah, saat V _EB dijaga konstan.

• Hambatan masukan ri adalah rasio perubahan tegangan basis-emitor ($\Delta{V_{EB}}$) terhadap perubahan arus emitor ($\Delta{I_{E}}$) pada tegangan basis kolektor konstan V_CB.

  $$\eta\:=\:\frac{\Delta{V_{EB}}}{\Delta{I_{E}}}\:\:at\:constant\:V_{CB}$$

• Karena resistansi input bernilai sangat rendah, nilai V _{EB yang kecil} sudah cukup untuk menghasilkan aliran arus emitor yang besar.I_E.

• Resistansi keluaran r _o adalah rasio perubahan tegangan basis kolektor ($\Delta{V_{CB}}$) terhadap perubahan arus kolektor ($\Delta{I_{C}}$) pada arus emitor konstan I_E.

  $$r_{o}\:=\:\frac{\Delta{V_{CB}}}{\Delta{I_{C}}}\: at\: constant\:l_{E}$$

• Karena resistansi keluaran bernilai sangat tinggi, perubahan besar masuk V_CB menghasilkan sedikit sekali perubahan arus kolektor I_C.

• Konfigurasi ini memberikan stabilitas yang baik terhadap peningkatan suhu.

• Konfigurasi CB digunakan untuk aplikasi frekuensi tinggi.

Konfigurasi Common Emitter (CE)

Nama itu sendiri menyiratkan bahwa file Emitterterminal diambil sebagai terminal umum untuk input dan output transistor. Sambungan Common Emitter untuk transistor NPN dan PNP seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Seperti dalam konfigurasi CB, persimpangan emitor bias maju dan pertemuan kolektor bias balik. Aliran elektron dikendalikan dengan cara yang sama. Arus masukan adalah arus basisI_B dan arus keluaran adalah arus kolektor I_C sini.

Base Current Amplification factor (β)

Rasio perubahan arus kolektor ($\Delta{I_{C}}$) terhadap perubahan arus basis ($\Delta{I_{B}}$) diketahui sebagai Base Current Amplification Factor. Ini dilambangkan dengan β

$$\beta\:=\:\frac{\Delta{I_{C}}}{\Delta{I_{B}}}$$

Hubungan antara β dan α

Mari kita coba untuk menurunkan hubungan antara faktor amplifikasi arus basis dan faktor amplifikasi arus emitor.

$$\beta\:=\:\frac{\Delta{I_{C}}}{\Delta{I_{B}}}$$

$$\alpha\:=\:\frac{\Delta{I_{C}}}{\Delta{I_{E}}}$$

$$I_{E}\:=\:I_{B}\:+\:I_{C}$$

$$\Delta I_{E}\:=\:\Delta I_{B}\:+\:\Delta I_{C}$$

$$\Delta I_{B}\:=\:\Delta I_{E}\:-\:\Delta I_{C}$$

Kita bisa menulis

$$\beta\:=\:\frac{\Delta{I_{C}}}{\Delta I_{E}\:-\:\Delta I_{C}}$$

Membagi dengan $$

$$ \ beta \: = \: \ frac {\ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}} \: - \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} $$

$$ \ alpha \: = \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}} $$

Kita punya

$$ \ alpha \: = \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}} $$

Karena itu,

$$ \ beta \: = \: \ frac {\ alpha} {1- \ alpha} $$

Dari persamaan di atas, terbukti bahwa ketika α mendekati 1, β mencapai tak terhingga.

Karenanya, the current gain in Common Emitter connection is very high. Inilah alasan mengapa koneksi rangkaian ini banyak digunakan di semua aplikasi transistor.

Ekspresi untuk Arus Kolektor

Dalam konfigurasi Common Emitter, I_B adalah arus masukan dan I_C adalah arus keluaran.

Kita tahu

$$ I_ {E} \: = \: I_ {B} \: + \: I_ {C} $$

Dan

$$ I_ {C} \: = \: \ alpha I_ {E} \: + \: I_ {CBO} $$

$$ = \: \ alpha (I_ {B} \: + \: I_ {C}) \: + \: I_ {CBO} $$

$$ I_ {C} (1 \: - \: \ alpha) \: = \: \ alpha I_ {B} \: + \: I_ {CBO} $$

$$ I_ {C} \: = \: \ frac {\ alpha} {1- \ alpha} I_ {B} \: + \: \ frac {1} {1- \ alpha} \: I_ {CBO} $ $

Jika rangkaian basis terbuka, yaitu jika I_B = 0,

Arus pemancar kolektor dengan basis terbuka adalah I _CEO

$$ I_ {CEO} \: = \: \ frac {1} {1- \ alpha} \: I_ {CBO} $$

Mengganti nilai ini dalam persamaan sebelumnya, kita dapatkan

$$ I_ {C} \: = \: \ frac {\ alpha} {1- \ alpha} I_ {B} \: + \: I_ {CEO} $$

$$ I_ {C} \: = \: \ beta I_ {B} \: + \: I_ {CEO} $$

Oleh karena itu persamaan arus kolektor diperoleh.

Tegangan Lutut

Dalam konfigurasi CE, dengan menjaga arus basis I_B konstan, jika V_CE bervariasi, I_C meningkat hampir menjadi 1v V_CEdan tetap konstan setelahnya. Nilai iniV_CE sampai yang arus kolektor I_C berubah dengan V_CE disebut Knee Voltage. Transistor saat beroperasi dalam konfigurasi CE, dioperasikan di atas tegangan lutut ini.

Karakteristik Konfigurasi CE

• Konfigurasi ini memberikan penguatan arus dan penguatan tegangan yang baik.

• Penyimpanan V_CE konstan, dengan sedikit peningkatan V_BE arus basis I_B meningkat dengan cepat dibandingkan konfigurasi CB.

• Untuk nilai apa pun V_CE di atas tegangan lutut, I_C kira-kira sama dengan βI_B.

• Resistensi masukan r_i adalah rasio perubahan tegangan basis emitor ($ \ Delta {V_ {BE}}$) to the change in base current ($\ Delta {I_ {B}} $) pada tegangan emitor kolektor konstan V_CE.

  $$ r_ {i} \: = \: \ frac {\ Delta {V_ {BE}}} {\ Delta {I_ {B}}} \: at \: konstan \: V_ {CE} $$

• Karena resistansi masukan bernilai sangat rendah, nilainya kecil V_BE cukup untuk menghasilkan aliran arus basis yang besar I_B.

• Resistensi keluaran r_o adalah rasio perubahan tegangan emitor kolektor ($ \ Delta {V_ {CE}}$) to the change in collector current ($\ Delta {I_ {C}} $) konstan I_B.

  $$ r_ {o} \: = \: \ frac {\ Delta {V_ {CE}}} {\ Delta {I_ {C}}} \: pada \: konstanta \: I_ {B} $$

• Karena resistansi keluaran rangkaian CE lebih kecil dari pada rangkaian CB.

• Konfigurasi ini biasanya digunakan untuk metode stabilisasi bias dan aplikasi frekuensi audio.

Konfigurasi Common Collector (CC)

Nama itu sendiri menyiratkan bahwa file Collectorterminal diambil sebagai terminal umum untuk input dan output transistor. Sambungan kolektor umum untuk transistor NPN dan PNP seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Seperti pada konfigurasi CB dan CE, persimpangan emitor bias maju dan pertemuan kolektor bias balik. Aliran elektron dikendalikan dengan cara yang sama. Arus masukan adalah arus basisI_B dan arus keluaran adalah arus emitor I_E sini.

Current Amplification Factor (γ)

Rasio perubahan arus emitor ($ \ Delta {I_ {E}}$) to the change in base current ($\ Delta {I_ {B}} $) dikenal sebagai Current Amplification factordalam konfigurasi common collector (CC). Ini dilambangkan denganγ.

$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {B}}} $$

• Gain arus dalam konfigurasi CC sama dengan konfigurasi CE.

• Penguatan tegangan dalam konfigurasi CC selalu kurang dari 1.

Hubungan antara γ dan α

Mari kita coba menggambar hubungan antara γ dan α

$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {B}}} $$

$$ \ alpha \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {C}}} {\ Delta {I_ {E}}} $$

$$ I_ {E} \: = \: I_ {B} \: + \: I_ {C} $$

$$ \ Delta I_ {E} \: = \: \ Delta I_ {B} \: + \: \ Delta I_ {C} $$

$$ \ Delta I_ {B} \: = \: \ Delta I_ {E} \: - \: \ Delta I_ {C} $$

Mengganti nilai I _B , kita dapatkan

$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {E}} \: - \: \ Delta I_ {C}} $$

Membagi dengan $ \ Delta I_ {E} $

$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}}} {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}} \: - \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} $$

$$ \ frac {1} {1 \: - \: \ alpha} $$

$$ \ gamma \: = \: \ frac {1} {1 \: - \: \ alpha} $$

Ekspresi arus kolektor

Kita tahu

$$ I_ {C} \: = \: \ alpha I_ {E} \: + \: I_ {CBO} $$

$$ I_ {E} \: = \: I_ {B} \: + \: I_ {C} \: = \: I_ {B} \: + \: (\ alpha I_ {E} \: + \: I_ {CBO}) $$

$$ I_ {E} (1 \: - \: \ alpha) \: = \: I_ {B} \: + \: I_ {CBO} $$

$$ I_ {E} \: = \: \ frac {I_ {B}} {1 \: - \: \ alpha} \: + \: \ frac {I_ {CBO}} {1 \: - \: \ alpha} $$

$$ I_ {C} \: \ cong \: I_ {E} \: = \: (\ beta \: + \: 1) I_ {B} \: + \: (\ beta \: + \: 1) I_ {CBO} $$

Di atas adalah ekspresi arus kolektor.

Karakteristik Konfigurasi CC

• Konfigurasi ini memberikan penguatan arus tetapi tidak ada penguatan tegangan.

• Dalam konfigurasi CC, resistansi masukan tinggi dan resistansi keluaran rendah.

• Penguatan tegangan yang disediakan oleh rangkaian ini kurang dari 1.

• Jumlah arus kolektor dan arus basis sama dengan arus emitor.

• Sinyal input dan output berada dalam fase.

• Konfigurasi ini berfungsi sebagai keluaran penguat non-pembalik.

• Sirkuit ini banyak digunakan untuk pencocokan impedansi. Artinya, untuk menggerakkan beban impedansi rendah dari sumber impedansi tinggi.

Suplai DC disediakan untuk pengoperasian transistor. Suplai DC ini diberikan ke dua persimpangan PN dari transistor yang mempengaruhi aksi pembawa mayoritas di persimpangan emitor dan kolektor.

Persimpangannya bias maju dan bias balik berdasarkan kebutuhan kami. Forward biased adalah kondisi di mana tegangan positif diterapkan ke tipe-p dan tegangan negatif diterapkan ke material tipe-n. Reverse biased adalah kondisi di mana tegangan positif diterapkan ke tipe-n dan tegangan negatif diterapkan ke material tipe-p.

Biasing transistor

Pasokan tegangan dc eksternal yang sesuai disebut sebagai biasing. Baik bias maju atau mundur dilakukan pada persimpangan emitor dan kolektor transistor. Metode biasing ini membuat rangkaian transistor bekerja di empat macam daerah sepertiActive region, Saturation region, Cutoff region dan Inverse active region(jarang digunakan). Ini dipahami dengan melihat tabel berikut.

JUNCTION EMITTER	KOLEKTOR JUNCTION	WILAYAH OPERASI
Maju bias	Maju bias	Wilayah saturasi
Maju bias	Membalikkan bias	Wilayah aktif
Membalikkan bias	Maju bias	Wilayah aktif terbalik
Membalikkan bias	Membalikkan bias	Wilayah cutoff

Di antara wilayah ini, wilayah aktif Invers, yang hanya merupakan kebalikan dari wilayah aktif, tidak cocok untuk aplikasi apa pun dan karenanya tidak digunakan.

Wilayah aktif

Ini adalah wilayah di mana transistor memiliki banyak aplikasi. Ini juga disebut sebagailinear region. Transistor saat berada di wilayah ini, bertindak lebih baik sebagaiAmplifier.

Wilayah ini terletak di antara saturasi dan cutoff. Transistor beroperasi di daerah aktif ketika pertemuan emitor bias maju dan pertemuan kolektor bias terbalik. Dalam keadaan aktif, arus kolektor adalah β kali arus basis, yaitu,

$$ I_ {C} \: = \: \ beta I_ {B} $$

Dimana,

$ I_ {C} $ = arus kolektor

$ \ beta $ = faktor amplifikasi saat ini

$ I_ {B} $ = arus basis

Wilayah saturasi

Ini adalah wilayah di mana transistor cenderung berperilaku sebagai sakelar tertutup. Transistor memiliki efek kolektor dan Emitornya disingkat. Arus kolektor dan Emitor maksimum dalam mode operasi ini.

Gambar di bawah ini menunjukkan transistor yang bekerja di daerah saturasi.

Transistor beroperasi di wilayah saturasi ketika persimpangan emitor dan kolektor bias maju. Seperti yang dipahami bahwa, di daerah saturasi transistor cenderung berperilaku sebagai sakelar tertutup, kita dapat mengatakan bahwa,

$$ I_ {C} \: = \: I_ {E} $$

Dimana $ I_ {C}$ = collector current and $I_ {E} $ = arus emitor.

Wilayah cutoff

Ini adalah wilayah di mana transistor cenderung berperilaku sebagai sakelar terbuka. Transistor memiliki efek pengumpul dan basisnya terbuka. Arus kolektor, emitor, dan basis semuanya nol dalam mode operasi ini.

Gambar berikut menunjukkan transistor yang bekerja di daerah cutoff.

Transistor beroperasi di wilayah cutoff ketika persimpangan emitor dan kolektor bias terbalik. Seperti pada daerah cutoff, arus kolektor, arus emitor dan arus basis adalah nihil, dapat kita tulis sebagai

$$ I_ {C} \: = \: I_ {E} \: = \: I_ {B} \: = \: 0 $$

Dimana $ I_ {C}$ = collector current, $YAITU}$ = emitter current, and $I_ {B} $ = arus basis.

Sampai sekarang kita telah membahas berbagai wilayah operasi transistor. Tetapi di antara semua wilayah ini, kami telah menemukan bahwa transistor beroperasi dengan baik di wilayah aktif dan karenanya disebut juga sebagailinear region. Output dari transistor adalah arus kolektor dan tegangan kolektor.

Karakteristik Keluaran

Ketika karakteristik keluaran transistor dipertimbangkan, kurva terlihat seperti di bawah ini untuk nilai masukan yang berbeda.

Pada gambar di atas, karakteristik keluaran ditarik antara arus kolektor I_C dan tegangan kolektor V_CE untuk nilai arus basis yang berbeda I_B. Ini dipertimbangkan di sini untuk nilai masukan yang berbeda guna mendapatkan kurva keluaran yang berbeda.

Poin operasi

Ketika nilai untuk arus kolektor maksimum yang mungkin dipertimbangkan, titik itu akan berada pada sumbu Y, yang tidak lain adalah saturation point. Selain itu, ketika nilai untuk tegangan emitor kolektor maksimum yang mungkin dipertimbangkan, titik itu akan ada pada sumbu X, yang merupakancutoff point.

Ketika sebuah garis ditarik yang menghubungkan dua titik ini, garis seperti itu dapat disebut sebagai Load line. Ini disebut karena melambangkan keluaran pada beban. Garis ini, ketika digambar di atas kurva karakteristik keluaran, membuat kontak pada suatu titik yang disebut sebagaiOperating point.

Titik operasi ini juga disebut sebagai quiescent point atau sederhananya Q-point. Ada banyak titik berpotongan seperti itu, tetapi titik-Q dipilih sedemikian rupa sehingga terlepas dari ayunan sinyal AC, transistor tetap berada di wilayah aktif. Hal ini dapat lebih dipahami melalui gambar di bawah ini.

Garis beban harus ditarik untuk mendapatkan titik-Q. Transistor bertindak sebagai penguat yang baik ketika berada di wilayah aktif dan ketika dibuat untuk beroperasi pada titik-Q, amplifikasi yang tepat tercapai.

Faithful amplificationadalah proses mendapatkan bagian lengkap dari sinyal input dengan meningkatkan kekuatan sinyal. Ini dilakukan ketika sinyal AC diterapkan pada inputnya. Ini dibahas dalam tutorial AMPLIFIER.

Garis Beban DC

Ketika transistor diberi bias dan tidak ada sinyal yang diterapkan pada inputnya, garis beban yang ditarik pada kondisi seperti itu, dapat dipahami sebagai DCkondisi. Di sini tidak akan ada amplifikasi karena sinyal tidak ada. Rangkaiannya akan seperti gambar di bawah ini.

Nilai tegangan emitor kolektor pada waktu tertentu akan menjadi

$$ V_ {CE} \: = \: V_ {CC} \: - \: I_ {C} R_ {C} $$

Karena V _CC dan R _C adalah nilai tetap, yang di atas adalah persamaan derajat pertama dan karenanya akan menjadi garis lurus pada karakteristik keluaran. Baris ini disebut sebagaiD.C. Load line. Gambar di bawah ini menunjukkan garis beban DC.

Untuk mendapatkan garis beban, dua titik ujung garis lurus harus ditentukan. Biarkan dua titik itu menjadi A dan B.

Untuk mendapatkan A

Ketika kolektor emitor tegangan V _CE = 0, arus kolektor maksimum dan sama dengan V _CC / R _C . Ini memberikan nilai maksimum V _CE . Ini ditampilkan sebagai

$$ V_ {CE} \: = \: V_ {CC} \: - \: I_ {C} R_ {C} $$

$$ 0 \: = \: V_ {CC} \: - \: I_ {C} R_ {C} $$

$$ I_ {C} \: = \: \ frac {V_ {CC}} {R_ {C}} $$

Ini memberikan titik A (OA = V _CC / R _C ) pada sumbu arus kolektor, yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Untuk mendapatkan B

Ketika arus kolektor IC = 0, maka tegangan emitor kolektor maksimum dan akan sama dengan VCC. Ini memberikan nilai maksimum IC. Ini ditampilkan sebagai

$$ V_ {CE} \: = \: V_ {CC} \: - \: I_ {C} R_ {C} $$

$$ = \: V_ {CC} $$

(Seperti I _C = 0)

Ini memberikan titik B, yang berarti (OB = V _CC ) pada sumbu tegangan emitor kolektor yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Oleh karena itu kami mendapatkan titik saturasi dan titik potong yang ditentukan dan mengetahui bahwa garis beban adalah garis lurus. Jadi, garis beban DC dapat ditarik.

Pentingnya titik operasi ini dipahami lebih lanjut ketika sinyal AC diberikan pada masukan. Ini akan dibahas dalam tutorial AMPLIFIER.

Ada banyak jenis transistor yang di pakai. Setiap transistor dikhususkan dalam penerapannya. Klasifikasi utama adalah sebagai berikut.

Transistor utama adalah BJT dan FET adalah transistor versi modern. Mari kita lihat BJT.

Transistor Persimpangan Bipolar

Transistor persimpangan bipolar, segera disebut sebagai BJTdisebut demikian karena memiliki dua persimpangan PN untuk fungsinya. BJT ini tidak lain adalah transistor biasa. Itu punya dua jenis konfigurasiNPN dan PNP. Biasanya transistor NPN diutamakan demi kenyamanan. Gambar berikut menunjukkan bagaimana BJT praktis terlihat.

Jenis BJT adalah transistor NPN dan PNP. Transistor NPN dibuat dengan menempatkan material ptype di antara dua material tipe n. Transistor PNP dibuat dengan menempatkan material tipe n diantara dua material tipe p.

BJT adalah perangkat yang dikontrol saat ini. Transistor normal yang telah kita diskusikan di bab sebelumnya termasuk dalam kategori ini. Fungsionalitas, konfigurasi, dan aplikasi semuanya sama.

Transistor Efek Medan

FET adalah perangkat semikonduktor unipolar tiga terminal. Ini adalah sebuahvoltage controlled devicetidak seperti transistor pertemuan bipolar. Keuntungan utama FET adalah ia memiliki impedansi input yang sangat tinggi, yang berada di urutan Mega Ohm. Ini memiliki banyak keuntungan seperti konsumsi daya rendah, pembuangan panas rendah dan FET adalah perangkat yang sangat efisien. Gambar berikut menunjukkan bagaimana FET praktis terlihat.

FET adalah unipolar device, yang berarti dibuat menggunakan material tipe-p atau tipe-n sebagai substrat utama. Oleh karena itu konduksi arus FET dilakukan oleh elektron atau lubang.

Fitur FET

Berikut ini adalah berbagai fitur dari Transistor Efek Medan.

• Unipolar - Ini unipolar karena salah satu lubang atau elektron bertanggung jawab untuk konduksi.

• High input impedance- Arus input dalam FET mengalir karena bias balik. Oleh karena itu ia memiliki impedansi masukan yang tinggi.

• Voltage controlled device - Karena tegangan keluaran FET dikendalikan oleh tegangan masukan gerbang, FET disebut sebagai perangkat yang dikendalikan tegangan.

• Noise is low- Tidak ada persimpangan di jalur konduksi. Oleh karena itu, noise lebih rendah daripada di BJT.

• Gain is characterized as transconductance. Transkonduktansi adalah rasio perubahan arus keluaran dengan perubahan tegangan masukan.

• The output impedance of a FET is low.

Keuntungan FET

Untuk lebih memilih FET daripada BJT, seharusnya ada sedikit keuntungan menggunakan FET, daripada BJT. Mari kita coba rangkum keunggulan FET dibandingkan BJT.

JFET	BJT
Ini adalah perangkat unipolar	Ini adalah perangkat bipolar
Perangkat yang digerakkan tegangan	Perangkat yang digerakkan saat ini
Impedansi masukan tinggi	Impedansi masukan rendah
Tingkat kebisingan rendah	Tingkat kebisingan tinggi
Stabilitas termal yang lebih baik	Stabilitas termal kurang
Keuntungan dicirikan oleh transkonduktansi	Keuntungan ditandai dengan penguatan tegangan

Penerapan FET

• FET digunakan di sirkuit untuk mengurangi efek pembebanan.

• FET digunakan di banyak sirkuit seperti Buffer Amplifier, Phase shift Oscillator dan Voltmeter.

Terminal FET

Meskipun FET adalah perangkat tiga terminal, mereka tidak sama dengan terminal BJT. Tiga terminal FET adalah Gate, Source dan Drain. ItuSource terminal di FET dianalogikan dengan Emitter di BJT, sedangkan Gate analog dengan Base dan Drain kepada Kolektor.

Simbol FET untuk tipe NPN dan PNP ditunjukkan di bawah ini

Sumber

• Terminal Sumber dalam Transistor Efek Medan adalah yang digunakan operator untuk memasuki saluran.

• Ini analog dengan terminal emitor di Transistor Persimpangan Bipolar.

• Terminal Sumber dapat ditetapkan sebagai S.

• Arus yang memasuki saluran di terminal Sumber diindikasikan sebagai IS.

Gerbang

• Terminal Gerbang di Transistor Efek Medan memainkan peran kunci dalam fungsi FET dengan mengontrol arus melalui saluran.

• Dengan menerapkan tegangan eksternal pada terminal Gerbang, arus yang melaluinya dapat dikontrol.

• Gerbang adalah kombinasi dari dua terminal yang terhubung secara internal yang sangat terkotori.

• Konduktivitas saluran dikatakan dimodulasi oleh terminal Gerbang.

• Ini analog dengan terminal basis dalam Transistor Persimpangan Bipolar.

• Terminal Gerbang dapat ditunjuk sebagai G.

• Arus yang memasuki saluran di terminal Gerbang diindikasikan sebagai IG.

Menguras

• Terminal Drain di Field Effect Transistor adalah yang digunakan operator untuk meninggalkan saluran.

• Ini analog dengan terminal kolektor di Transistor Persimpangan Bipolar.

• Tegangan Drain to Source ditetapkan sebagai VDS.

• Terminal Pembuangan dapat ditetapkan sebagai D.

• Arus meninggalkan saluran di terminal Tiriskan diindikasikan sebagai I _D .

Jenis FET

Ada dua tipe utama FETS. Mereka adalah JFET dan MOSFET. Gambar berikut memberikan klasifikasi FET lebih lanjut.

Pada bab-bab selanjutnya, kita akan membahas secara rinci tentang JFET dan MOSFET.

JFET disingkat menjadi Junction Field Effect Transistor. JFET seperti FET biasa. Jenis JFET adalah n-channel FET dan P-channel FET. Material tipe-p ditambahkan ke substrat tipe-n di FET kanal-n, sedangkan material tipe-n ditambahkan ke substrat tipe-p di FET kanal-p. Oleh karena itu, cukup membahas satu jenis FET untuk memahami keduanya.

FET N-Channel

FET N-channel adalah Transistor Efek Medan yang paling banyak digunakan. Untuk fabrikasi Nchannel FET, batang sempit semikonduktor tipe-N diambil di mana material tipe-P dibentuk oleh difusi pada sisi yang berlawanan. Kedua sisi ini digabungkan untuk menarik koneksi tunggal untuk terminal gerbang. Hal tersebut dapat dipahami dari gambar berikut.

Dua deposisi gerbang ini (bahan tipe-p) membentuk dua dioda PN. Area antar gerbang disebut sebagai achannel. Mayoritas operator melewati saluran ini. Oleh karena itu bentuk penampang FET dipahami sebagai gambar berikut.

Kontak ohmik dibuat di kedua ujung batang semikonduktor tipe-n, yang membentuk sumber dan saluran. Sumber dan terminal pembuangan dapat dipertukarkan.

Pengoperasian FET saluran-N

Sebelum memasuki pengoperasian FET, kita harus memahami bagaimana lapisan penipisan terbentuk. Untuk ini, mari kita anggap tegangan pada terminal gerbang mengatakanV_GG adalah bias terbalik sementara tegangan pada terminal drain mengatakan V_DDtidak diterapkan. Biarkan ini menjadi kasusnya 1.

• Di case 1, Kapan V_GG adalah bias terbalik dan V_DDtidak diterapkan, daerah penipisan antara lapisan P dan N cenderung meluas. Ini terjadi karena tegangan negatif yang diterapkan, menarik lubang dari lapisan tipe-p menuju terminal gerbang.

• Di case 2, Kapan V_DD diterapkan (terminal positif ke drain dan terminal negatif ke sumber) dan V_GG tidak diterapkan, elektron mengalir dari sumber ke drain yang merupakan arus drain I_D.

Sekarang mari kita perhatikan gambar berikut, untuk memahami apa yang terjadi jika kedua persediaan diberikan.

Pasokan di terminal gerbang membuat lapisan penipisan tumbuh dan tegangan pada terminal drain memungkinkan arus drain dari sumber ke terminal drain. Misalkan titik pada terminal sumber adalah B dan titik pada terminal drain adalah A, maka tahanan saluran akan sedemikian rupa sehingga penurunan tegangan pada terminal A lebih besar daripada penurunan tegangan pada terminal B. Yang artinya,

V_A>V_B

Oleh karena itu penurunan tegangan sedang progresif melalui panjang saluran. Jadi, efek bias balik lebih kuat di terminal drain daripada di terminal sumber. Inilah sebabnya mengapa lapisan penipisan cenderung lebih banyak melakukan penetrasi ke saluran di titik A daripada di titik B, saat keduanyaV_GG dan V_DDditerapkan. Gambar berikut menjelaskan hal ini.

Sekarang setelah kita memahami perilaku FET, mari kita bahas operasi FET yang sebenarnya.

Mode Pengurangan Operasi

Karena lebar lapisan penipisan memainkan peran penting dalam pengoperasian FET, nama mode operasi penipisan menyiratkan. Kami memiliki mode lain yang disebut mode operasi peningkatan, yang akan dibahas dalam pengoperasian MOSFET. TapiJFETs have only depletion mode operasi.

Mari kita pertimbangkan bahwa tidak ada potensi yang diterapkan antara terminal gerbang dan sumber dan potensi V_DDditerapkan antara saluran dan sumber. Sekarang, arusI_Dmengalir dari saluran ke terminal sumber, maksimal karena lebar saluran lebih. Biarkan tegangan diterapkan antara gerbang dan terminal sumberV_GGbias terbalik. Ini meningkatkan lebar penipisan, seperti dibahas di atas. Saat lapisan tumbuh, penampang saluran berkurang dan karenanya arus pembuanganI_D juga menurun.

Ketika arus drain ini ditingkatkan lebih lanjut, tahap terjadi di mana kedua lapisan penipisan saling bersentuhan, dan mencegah arus I_Dmengalir. Ini terlihat jelas pada gambar berikut.

Tegangan di mana kedua lapisan penipisan ini secara harfiah "menyentuh" ​​disebut sebagai "Pinch off voltage". Ini diindikasikan sebagai VP. Arus pembuangan secara harfiah nol pada saat ini. Oleh karena itu arus drain adalah fungsi dari tegangan bias balik di gerbang.

Karena tegangan gerbang mengontrol arus drain, FET disebut sebagai voltage controlled device. Ini lebih jelas dipahami dari kurva karakteristik saluran.

Karakteristik Tiriskan JFET

Mari kita coba meringkas fungsi FET yang melaluinya kita bisa mendapatkan kurva karakteristik untuk drain FET. Sirkuit FET untuk mendapatkan karakteristik ini diberikan di bawah ini.

Saat tegangan antara gerbang dan sumber V_GS adalah nol, atau mereka disingkat, arus I_D dari sumber ke saluran juga nihil karena tidak ada V_DSterapan. Sebagai tegangan antara drain dan sourceV_DS meningkat, aliran arus I_Ddari sumber ke saluran meningkat. Peningkatan arus ini linier sampai titik tertentuA, dikenal sebagai Knee Voltage.

Terminal gerbang akan berada dalam kondisi bias terbalik dan sebagai I_Dmeningkat, daerah penipisan cenderung menyempit. Penyempitan ini panjangnya tidak sama membuat daerah ini semakin dekat pada saluran pembuangan dan semakin jauh pada saluran pembuangan, yang mengarah kepinch offtegangan. Tegangan pinch off didefinisikan sebagai drain minimum ke tegangan sumber di mana arus drain mendekati nilai konstan (nilai saturasi). Titik di mana tegangan pinch off ini terjadi disebut sebagaiPinch off point, dilambangkan sebagai B.

Sebagai V_DS semakin meningkat, resistansi saluran juga meningkat sedemikian rupa I_Dpraktis tetap konstan. WilayahBC diketahui sebagai saturation regionatau wilayah amplifier. Semua ini bersama dengan titik A, B, dan C diplot pada grafik di bawah ini.

Karakteristik drainase diplot untuk arus drain I_D terhadap tegangan sumber drain V_DSuntuk nilai yang berbeda dari tegangan sumber gerbang VGS. Karakteristik drainase keseluruhan untuk berbagai tegangan input seperti yang diberikan di bawah ini.

Karena tegangan gerbang negatif mengontrol arus drain, FET disebut sebagai perangkat yang dikontrol Tegangan. Karakteristik drainase menunjukkan kinerja FET. Karakteristik drain yang diplot di atas digunakan untuk mendapatkan nilai Drain resistance, Transconductance dan Amplification Factor.

FET memiliki beberapa kelemahan seperti resistansi drain yang tinggi, impedansi input sedang, dan operasi yang lebih lambat. Untuk mengatasi kelemahan ini, diciptakan MOSFET yang merupakan FET tingkat lanjut.

MOSFET adalah singkatan dari Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor atau Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Ini juga disebut sebagai IGFET yang berarti Transistor Efek Medan Gerbang Terisolasi. FET dioperasikan dalam mode operasi penipisan dan peningkatan. Gambar berikut menunjukkan bagaimana MOSFET praktis terlihat.

Pembangunan MOSFET

Konstruksi MOSFET agak mirip dengan FET. Lapisan oksida diendapkan pada substrat yang dihubungkan dengan terminal gerbang. Lapisan oksida ini bertindak sebagai insulator (sio ₂ mengisolasi dari substrat), dan karenanya MOSFET memiliki nama lain sebagai IGFET. Dalam konstruksi MOSFET, substrat dengan kotoran ringan, tersebar dengan daerah yang sangat dikotori. Tergantung pada media yang digunakan, mereka disebut sebagaiP-type dan N-type MOSFET.

Gambar berikut menunjukkan konstruksi MOSFET.

Tegangan di gerbang mengontrol pengoperasian MOSFET. Dalam hal ini, tegangan positif dan negatif dapat diterapkan di gerbang karena diisolasi dari saluran. Dengan tegangan bias gerbang negatif, ia bertindak sebagaidepletion MOSFET sedangkan dengan tegangan bias gerbang positif itu bertindak sebagai Enhancement MOSFET.

Klasifikasi MOSFET

Tergantung pada jenis bahan yang digunakan dalam konstruksi, dan jenis operasi, MOSFET diklasifikasikan seperti pada gambar berikut.

Setelah klasifikasi, mari kita lihat simbol-simbol MOSFET.

Itu N-channel MOSFETs hanya disebut sebagai NMOS. Simbol untuk MOSFET N-channel adalah seperti yang diberikan di bawah ini.

Itu P-channel MOSFETs hanya disebut sebagai PMOS. Simbol untuk MOSFET saluran-P adalah seperti yang diberikan di bawah ini.

Sekarang, mari kita lihat detail konstruksi MOSFET saluran-N. Biasanya MOSFET NChannel dianggap sebagai penjelasan karena yang ini paling banyak digunakan. Juga, tidak perlu disebutkan bahwa studi tentang satu jenis menjelaskan jenis lainnya juga.

Pembangunan MOSFET N- Channel

Mari kita pertimbangkan MOSFET N-channel untuk memahami cara kerjanya. Substrat tipe-P yang dikotori ringan dimasukkan ke dalam dua wilayah tipe-N yang dikotori berat disebarkan, yang bertindak sebagai sumber dan saluran. Di antara dua wilayah N + ini, terjadi difusi membentuk Nchannel, menghubungkan drain dan source.

Lapisan tipis Silicon dioxide (SiO₂)ditanam di seluruh permukaan dan dibuat lubang untuk menarik kontak ohmik untuk saluran pembuangan dan terminal sumber. Lapisan konduktoraluminum diletakkan di atas seluruh saluran, di atas ini SiO₂lapisan dari sumber ke saluran yang merupakan pintu gerbang. ItuSiO₂ substrate terhubung ke terminal umum atau ground.

Karena konstruksinya, MOSFET memiliki luas chip yang sangat sedikit dibandingkan BJT, yaitu 5% dari hunian jika dibandingkan dengan transistor junction bipolar. Perangkat ini dapat dioperasikan dalam mode. Mereka adalah mode penipisan dan peningkatan. Mari kita coba masuk ke detailnya.

Bekerja dari N - Channel (mode deplesi) MOSFET

Untuk saat ini, kami memiliki gagasan bahwa tidak ada persimpangan PN antara gerbang dan saluran dalam hal ini, tidak seperti FET. Kita juga dapat mengamati bahwa, saluran N yang tersebar (antara dua daerah N +), theinsulating dielectric SiO₂ dan lapisan logam aluminium dari gerbang tersebut bersama-sama membentuk a parallel plate capacitor.

Jika NMOS harus bekerja dalam mode deplesi, terminal gerbang harus berada pada potensial negatif sementara drain pada potensial positif, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Ketika tidak ada tegangan yang diterapkan antara gerbang dan sumber, beberapa arus mengalir karena tegangan antara saluran dan sumber. Biarkan beberapa tegangan negatif diterapkan padaV_GG. Kemudian pembawa minoritas yaitu lubang, tertarik dan menetap di dekatSiO₂lapisan. Tetapi pembawa mayoritas, yaitu elektron ditolak.

Dengan sejumlah potensi negatif di V_GG sejumlah arus drain I_Dmengalir melalui sumber ke saluran. Ketika potensial negatif ini dinaikkan lebih lanjut, elektron akan terkuras dan arusI_Dmenurun. Oleh karena itu, semakin negatif yang diterapkanV_GG, semakin rendah nilai arus drain I_D akan.

Saluran yang lebih dekat ke drain menjadi lebih habis daripada di sumbernya (seperti di FET) dan aliran arus berkurang karena efek ini. Oleh karena itu ini disebut sebagai mode deplesi MOSFET.

Cara Kerja MOSFET N-Channel (Mode Peningkatan)

MOSFET yang sama dapat bekerja dalam mode peningkatan, jika kita dapat mengubah polaritas tegangan V_GG. Jadi, mari kita pertimbangkan MOSFET dengan tegangan sumber gerbangV_GG menjadi positif seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Ketika tidak ada tegangan yang diterapkan antara gerbang dan sumber, beberapa arus mengalir karena tegangan antara saluran dan sumber. Biarkan beberapa tegangan positif diterapkan padaV_GG. Kemudian pembawa minoritas yaitu lubang, ditolak dan pembawa mayoritas yaitu elektron tertarik ke arah tersebutSiO₂ lapisan.

Dengan sejumlah potensi positif di V_GG sejumlah arus drain I_Dmengalir melalui sumber ke saluran. Ketika potensi positif ini ditingkatkan lebih jauh, arusnyaI_D meningkat karena aliran elektron dari sumber dan ini didorong lebih jauh karena tegangan yang diterapkan pada V_GG. Karenanya semakin positif diterapkanV_GG, semakin besar nilai arus drain I_Dakan. Aliran arus meningkat karena peningkatan aliran elektron lebih baik daripada dalam mode deplesi. Karenanya mode ini disebut sebagaiEnhanced Mode MOSFET.

P - Saluran MOSFET

Konstruksi dan cara kerja PMOS sama dengan NMOS. Doping ringann-substrate dibawa ke mana dua didoping berat P+ regionstersebar. Kedua wilayah P + ini berperan sebagai sumber dan saluran. Lapisan tipisSiO₂tumbuh di atas permukaan. Lubang dipotong melalui lapisan ini untuk membuat kontak dengan daerah P +, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Bekerja dari PMOS

Ketika terminal gerbang diberi potensi negatif pada V_GG dari tegangan sumber drain V_DD, kemudian karena adanya daerah P +, arus lubang meningkat melalui saluran P yang tersebar dan PMOS bekerja Enhancement Mode.

Ketika terminal gerbang diberi potensi positif pada V_GG dari tegangan sumber drain V_DD, kemudian karena tolakan, penipisan terjadi karena aliran arus berkurang. Dengan demikian PMOS bekerjaDepletion Mode. Meskipun konstruksinya berbeda, cara kerjanya serupa di kedua jenis MOSFET. Karenanya dengan perubahan polaritas tegangan, kedua tipe dapat digunakan di kedua mode.

Ini dapat lebih dipahami dengan memiliki gagasan tentang kurva karakteristik saluran.

Karakteristik Tiriskan

Karakteristik drainase MOSFET ditarik di antara arus drain I_D dan tegangan sumber drain V_DS. Kurva karakteristik seperti yang ditunjukkan di bawah ini untuk nilai input yang berbeda.

Sebenarnya kapan V_DS meningkat, arus drain I_D harus meningkat, tetapi karena diterapkan V_GS, arus drain dikontrol pada level tertentu. Oleh karena itu arus gerbang mengontrol arus keluaran drain.

Karakteristik Transfer

Karakteristik transfer menentukan perubahan nilai V_DS dengan perubahan I_D dan V_GSdalam mode penipisan dan peningkatan. Kurva karakteristik transfer di bawah ini digambar untuk arus drain versus gerbang ke tegangan sumber.

Perbandingan antara BJT, FET dan MOSFET

Sekarang kita telah membahas ketiganya di atas, mari kita coba membandingkan beberapa propertinya.

PERSYARATAN	BJT	FET	MOSFET
Tipe perangkat	Terkontrol saat ini	Tegangan dikontrol	Tegangan Terkendali
Aliran arus	Bipolar	Unipolar	Unipolar
Terminal	Tidak bisa dipertukarkan	Dapat dipertukarkan	Dapat dipertukarkan
Mode operasional	Tidak ada mode	Mode penipisan saja	Baik mode Enhancement dan Depletion
Impedansi masukan	Rendah	Tinggi	Sangat tinggi
Resistensi keluaran	Moderat	Moderat	Rendah
Kecepatan operasional	Rendah	Moderat	Tinggi
Kebisingan	Tinggi	Rendah	Rendah
Stabilitas termal	Rendah	Lebih baik	Tinggi

Sejauh ini, kita telah membahas berbagai komponen elektronik dan tipenya beserta konstruksi dan cara kerjanya. Semua komponen ini memiliki kegunaan yang beragam di bidang elektronika. Untuk memiliki pengetahuan praktis tentang bagaimana komponen ini digunakan dalam rangkaian praktis, silakan merujuk ke tutorial SIRKUIT ELEKTRONIK.