DIODE

Diode adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 1 buah junction, sering disebut sebagai komponen 2 lapis (lapis N dan P). Dioda merupakan suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantar arus listrik dan tegangan pada satu arah saja. Bahan pokok untuk pembuatan dioda adalah Germanium (Ge) dan Silikon/Silsilum (Si).

 3.1.1 Binaan dan Simbol Skematik Diod

•     Struktur Binaan bagi diod adalah sama dengan cantuman P-N. ( Unit2 )
•      Diod ialah komponen elektronik dua pin yang terdiri dari anod dan katod.
•    Anod adalah bahan jenis P dan katod bahan jenis N.
•      Arah anak panah (anod) pada simbol diod menunjukkan arah arus konvensional.

Apabila suatu diod dipincang depan dan dipincang songsang, dimana setiap nilai voltan pincang itu dicatat, dan bagi tiap-tiap nilaiv oltan pincang itu dicatat juga nilai-nilai arus yang mengalir melalui diod itu, maka suatu graf 

Lengkok Cirian I-V

Arus Depan (Id)

ialah arus yang mengalir melalui diod semasa pincang depan. Biasanya Id diukur dalam mA.

Arus Songsang (Is)

ialah arus yang sangat kecil iaitu arus bocor  yang  mengalir melalui diod semasa pincang songsang.

Voltan  lutut

ialah takat voltan di mana berlakunya kenaikan arusdepan yang tiba-tiba. Voltan lutut sama dengan voltan sawar. ( Si =0.7 V, Ge = 0.3 V )

Voltan Pecah Tebat

ialah takat voltan di mana berlakunya kenaikanarus songsang yang tiba-tiba. Arus yang besar melampaui takatpecahtebat boleh menyebabkan cantuman PN terbakar dan rosak.

ZENER DIODE

Diod Zener sangat penting dalam bekalan kuasa. Ia digunakan sebagaipenstabil voltan.

Simbol bagi diod zener ialah seperi rajah 3.6 di bawah.3.2.1 Lengkuk Cirian Diod Zener 

·         Semasa pincang depan, lengkuk cirian tidak banyak beza dengan diod biasa.

·                  Semasa pincang songsang, lengkuk kenaikan arus pada takat pecah tebat adalah lebih tajam dan curam.

·         Bezanya diod zener berbanding dengan diod biasa ialah diod zener beroperasi semasa pincang songsang.

·                  Semasa pincang depan, diod zener beroperasi seperti diod biasa.

Di antara keistimewaan diod zener  ialah :-

      Ia dibuat supaya mampu mengalirkan arus songsang yang tingginilainya tanpa merosakkan diod.

      Pada takad zener dan selepasnya voltan merentasi diod akantetap dan sama nilainya dengan voltan zener.

      Diod zener boleh dibuat supaya voltan zener ditentukan pada nilaiyang terpilih (2.4V - 200V)

  

Ciri-Ciri Diod Zener

Sebuah diod simpangan p-n biasa dipincang balik dngan voltan yang cukup tinggi,ia akan runtuh danarus balikan tinggi mengalir. Arus balikan tersebut wujud kerana voltan balikan yang tinggi mampu untuk menarik keluar elektro valensi daripada atom- atom menambahkan bilangan pembawa tersedikitdalam bahagian n dan p diod berkenaan. Voltan balikan menyebabkan diod sampingan p-n biasanya runtuh dikenali sebagai voltan runtuhan diod.Diod simpang p-n biasanya boleh musnah jka dikenakan voltan-voltan runtuhan. Ini adalah kerana arus balikan yang tinggi menyebabkan haba yang berlebihan daripada haba yang mampu dilesapkan oleh diod berkenaan. Walau bagaimanapun, diod-diod khas, diaman voltan dikendalikan mereka sama atau lebih daripada voltan runtuhan,ada dibina.

 LED 

LED ialah sejenis diod istimewa yang mengeluarkan cahaya bila disambungdalam litar. Ia biasanya digunakan sebagai lampu penunjuk yangmenentukan samada alatan elektrik dalam keadaan ³

ON dan  OFF 

KEISTIMEWAAN LED

·         Cahaya Terang

·         Rendah watt (18 watt setara 35 watt HID)

·         Umur Panjang

·         Tampilan Keren

·         Banyak pilihan warna (untuk lampu senja)

·         Pancaran cahaya dingin tidak seperti halogen dan bohlam biasa.

CIRI-CIRI        LED

     1. Cekap tenaga-tenaga-tinggi penjimatan tenaga bersih dan mesra alam. DC pemacu, penggunaan kuasa ultra rendah (tiub tunggal 0,03-0,06 watt) dan penukaran kuasa elektro-optik hampir 100%, kesan pencahayaan yang sama daripada sumber-sumber tenaga tradisional lebih daripada 80%.

     2.  Berteknologi tinggi hujung dengan sumber cahaya konvensional bersinar membosankan berbanding dengan sumber cahaya yang LED adalah 1 voltan rendah mikroelektronik produk, yang integrasi berjaya teknologi komputer, rangkaian teknologi komunikasi, pemprosesan imej, kawalan tertanam teknologi, jadi ia adalah juga produk maklumat digital. teknologi "titik tinggi" yang peranti semikonduktor optoelektronik, pengaturcaraan dalam talian, berskala tanpa            had.

    3. Faedah alam sekitar faedah alam sekitar yang lebih baik, tiada spektrum ultraungu dan inframerah, baik kitar semula haba tidak radiasi, silau, dan pembaziran, tiada pencemaran, tiada elemen merkuri, sumber cahaya sejuk, adalah selamat untuk disentuh, adalah tipikal dalam lampu           hijau.

   4. Sepanjang hayat LED sumber cahaya yang sesetengah orang panggil lampu panjang umur, yang bermaksud cahaya tidak pernah padam. Pepejal sumber cahaya sejuk, resin epoksi, badan ringan, dan tiada bahagian yang longgar, tidak tidak wujud lampu filamen mudah untuk membakar, pemendapan haba, yang pudar cahaya dan kekurangan yang lain, yang hidup perkhidmatan sehingga 60.000 kepada 100.000 jam, 10 kali lebih lama daripada cahaya tradisional sumber kehidupan atau lebih.

  

APLIKASI LITAR

  

TRANSISTOR

Transistor yang dipelajari sebelum ini ialah dalam kategori transistor dwipolar, iaitu melibatkan kedua-dua pembawa arus elektron dan hol. Transistor tersebut juga tergolong di dalam jenis komponen atau alat terkawal arus (current controlled device).

Satu lagi kategori transistor ialah transistor “unipolar” iaitu yang hanya melibatkan salah satu pembawa arus majoriti. Salah satu transistor “unipolar” yang sering digunakan ialah Transistor Kesan Medan (Field Effect Transistor) atau ringkasnya dipanggil FET. Ia merupakan komponen atau alat terkawal voltan (voltage controlled device).

Ohm (simbol: Ω) ialah unit SI bagi rintangan elektrik, dinamakan sempena Georg Simon Ohm. Satu ohm bersamaan satu volt seampere. Kerana perintang ditentukan dan dikilangkan dalam satu julat nilai yang besar, unit-unit terbitan milliohm (1 mΩ = 10⁻³ Ω), kilohm (1 kΩ = 10³ Ω), dan megohm (1 MΩ = 10⁶ Ω) juga biasa digunakan.

Salingan bagi rintangan R disebut kealiran G = 1/R dan diukur dalam siemens (unit SI), kadangkala sebagai mho. Maka, satu siemens adalah silangan bagi satu ohm:  . Walaupun konsep kealiran sering diguna dalam analisis litar, perintang praktikal sentiasa dinyatakan dalam sebutan rintangannya (ohm) berbading dalam sebutan kealiran

KEISTIMEWAAN TRANSISTOR

Keistimewaan dari transistor FET ini dibandingkan dengan transistor bi-polar adalah bahwa penyetelah tegangan muka pada G tidak memerlukan arus (karena pemberian tegangan muka terbalik), karenanya tidak ada perhitungan arus G, yang ada hanyalah besaran tegangan terbalik pada G. Di dalam penyetelan tegangan muka pada transistor bi-polar, arus basis (Ib) masih didefinisikan dalam perhitungan. Ketika FET bekerja di dalam sebuah rangkaian, ada kalanya (sebenarnya) tetap terjadi arus antara G dan S, namun karena sangat kecilnya (yaitu hanya dalam kisaran nanoAmpere) maka praktis dikatakan tidak ada arus pada G. Adalah suatu kesalahan jika di antara G dan S hingga mengalir arus, yang meskipun hanya pada bilangan miliAmpere namun ini sudah akan membuat FET menjadi rosak.

          CIRI-CIRI PERINTANG TETAP

JENIS PERINTANG	CIRI-CIRI
Komposisi karbon	·         Kadaran kuasa : 1/16-3 W. ·         Rintangan : 1-25 M. ·         Digunakan di dalam litar yang berkuasa rendah bagi semua frekuensi yang tidak begitu stabil.
Selaput Karbon	·         Kadaran kuasa : 1/8-3 W. ·         Rintangan : 1-20 M. ·         Digunakan di dalam litar yang berkuasa rendah bagi semua frekuensi.
Wayar berlilit (besar)	·         Kadaran kuasa 1-300W. ·         Rintangan : 0.1-400M. ·         Digunakan di dalam litar yang memerlukan ketahanan ·         pada kesemua keadaan bagi mencapai suatu lesapan kuasa yang agak tinggi.
Wayar berlilit (kecil)	·         Kadaran kuasa ¼ -2 W. ·         Rintangan : 1-5 M. ·         Digunakan di dalam litar yang memerlukan ketepatan yang tetap atau kosisten pada kegunaan yang kritikal.
Selaput logam oksida	·         Kadaran kuasa 1/8-2 W. ·         Rintangan 1-22 M. ·         Digunakan di dalam litar berkuasa rendah yang memerlukan lebih tinggi nilainya daripada yang diperolehi oleh perintang jenis karbon.

APLIKASI LITAR

SCR

SCR merupakan peranti 4 lapis ( tiristor ) yang mempunyai 3 terminal iaitu anod, katod dan get. Secara asasnya, SCR sama seperti satu diod penerus yang mempunyai elemen kawalan.

SCR banyak digunakan sebagai peranti pensuisan di dalam aplikasi kawalan kuasa

SIMBOL SCR

Lengkuk cirian SCR hampir sama dengan lengkuk cirian diod biasa kecuali terdapatnya sebahagian kawasan di peringkat awal yang menggambarkan arus depan yang tersekat seketika.

Semasa pincang depan (V_F), ketika I_G=0, tiada arus anod (I_A) yang dialirkan oleh SCR itu kecuali sedikit arus bocor. Sekalipun V_F dinaikkan, I_A tetap tiada melainkan sedikit kenaikan arus bocor. Arus pada paras ini dinamakan Arus Sekat Depan ( Forward Blocking Current ).Dengan keadaan I_G masih 0 dan V_F terus dinaikkan, akan sampai pada suatu nilai voltan di mana I_A tiba-tiba mengalir dan meninggi dengan cepat. Nilai V_F pada masa itu khususnya dinamakan Voltan Pecah Tebat Depan (Forward Breakover Voltage, V_BRF1). V_BRF1 ialah ketika I_G = 0.

Jika ada I_G ( disebabkan oleh voltan positif kepada pintu ), yang di dalam rajah itu dilabelkan sebagai I_G2, kejadian voltan pecah tebat depan akan berlaku lebih awal lagi (V_BRF2). Takat V_BRF boleh direndahkan lagi dengan menambahkan nilai I_G. Begitulah seterusnya sehingga jika I_G dilaras kepada suatu nilai yang cukup tinggi, SCR akan berlagak seperti diod biasa.

Sewaktu SCR dipincang songsang (V_R), SCR tidak akan mengalirkan arus kecuali sedikit arus bocor atau arus sekat songsang. Jika V_R terlalu tinggi, akan sampai ke keadaan pincang songsang.

Arus Penahan ( Holding Current ) ialah paras di mana arus SCR berpindah dari keadaan tersekat ( OFF ) kepada keadaan pengaliran ( ON ).

Semasa pincang hadapan, SCR mempunyai dua keadaan operasi iaitu keadaan “OFF” dan “ON” ( rujuk rajah 4.3 ). Semasa keadaan “OFF” , SCR bertindak seperti litar terbuka manakala semasa keadaan “ON” SCR bertindak seperti litar tertutup.

Semasa pincang songsang, SCR bertindak seperti litar terbuka.

Rajah 4.4 menunjukkan keadaan SCR semasa pincang depan dan pincang songsang.

TRIAC

TRIAK merupakan peranti 5 lapis yang boleh mengalirkan arus dua arah. TRIAK juga boleh dipicu pada get dengan voltan picuan positif atau negatif.

Seperti SCR, TRIAK juga merupakan peranti 3 terminal. Bezanya ialah SCR mengalirkan arus satu arah sahaja tetapi TRIAK mengalirkan arus dua arah.

TRIAK boleh diumpamakan dua SCR yang disambung selari dan berlawanan arah seperti rajah 4.5. Oleh kerana Anod SCR 1 disambung dengan Katod SCR 2, maka terminal TRIAK dilabelkan MT₁ (main terminal 1) dan MT₂ (main terminal 2). Terminal get masih digunakan pada TRIAK kerana terminal get SCR 1 dan SCR 2 dicantumkan.

Rajah 4.6  menunjukkan struktur binaan dan simbol skematik bagi TRIAK

   

Lengkuk cirian TRIAK hampir sama dengan lengkuk cirian SCR kecuali semasa pincang songsang.

Semasa pincang songsang, lengkuknya adalah sama dengan lengkuk semasa pincang depan tetapi berlawanan arah. Ciri-ciri lain adalah sama dengan ciri-ciri lengkuk cirian SCR. Contohnya, voltan pecah tebat akan berkurang apabila arus get bertambah

DIAK

Untuk memudahkan perbincangan kita, DIAK adalah sama dengan TRIAK yang tidak mempunyai terminal get. Oleh sebab itu DIAK adalah peranti 2 terminal yang dilabelkan MT1 (main terminal 1) dan MT2 (main terminal 2) sahaja. Rajah 4.8  menunjukkan simbol skematik bagi DIAK.

DIAK juga boleh diumpamakan seperti diod yang mempunyai 4 lapisan. Rajah 4.9 menunjukkan struktur binaan bagi DIAK. Bezanya ialah diod mengalirkan arus satu arah sahaja tetapi DIAK mengalirkan arus dua arah. Apabila MT₁ positif, laluan arus ialah melalui P₂-N₂-P₁-N₁. Sebaliknya bila MT₂ positif, laluan arus ialah melalui P₁-N₂-P₂-N₃.

MT1

MT2

Rajah 4.8 : Simbol Skematik DIAK

 

LENGKUK CIRIAN I-V BAGI DIAK

Rajah 4.10  menunjukkan gambarajah lengkuk cirian I-V bagi DIAK

Lengkuk cirian DIAK hampir sama dengan lengkuk cirian TRIAK kecuali ciri-ciri get tidak ada.

Berlainan dengan SCR dan TRIAK, DIAK hanya akan beroperasi apabila voltan merentasinya melebihi voltan pecah tebat. DIAK tidak mempunyai get yang boleh mengurangkan voltan pecah tebat.

MOSFET

MOSFET adalah kategori kedua bagi FET. MOSFET (metal-oxide semiconductor FET) mempunyai terminal-terminal seperti JFET iaitu punca, parit dan get. Yang membezakan MOSFET dengan JFET ialah terminal get diasingkan dengan saluran (channel) oleh satu lapisan silikon oksida (SiO₂). Oleh sebab itu, arus get menjadi semakin kecil. MOSFET juga dipanggil sebagai IGFET (insulated-get FET).

Terdapat dua jenis MOSFET, iaitu MOSFET ragam susutan dan peningkatan (depletion-enhancement mode) dan MOSFET ragam peningkatan sahaja (enhancement-only mode).

MOSFET Ragam Susutan Dan Peningkatan ( DE MOSFET )

DE MOSFET boleh beroperasi secara ragam susutan dan ragam peningkatan dengan hanya menukar polariti voltan antara get dan punca (V_GS). Bila V_GS adalah negatif, DE MOSFET beroperasi secara ragam susutan. Sebaliknya bila V_GS adalah positif, DE MOSFET beroperasi secara ragam peningkatan.

Rajah 4.13 dan 4.14 menunjukkan struktur binaan dan simbol DE MOSFET.

MOSFET Ragam Peningkatan Sahaja ( E MOSFET )

E MOSFET boleh beroperasi secara ragam peningkatan sahaja. Ia beroperasi dengan nilai V_GS yang besar.

Uni Junktion Transistor (UJT) adalah transistor yang mempunyai satu kaki emitor dan dua basis. Kegunaan transistor ini adalah terutama untuk switch elektronis. Ada Dua jenis UJT ialah UJT Kanal N dan UJT Kanal P.

Satu lagi komponen semikonduktor yang termasuk dalam keluarga transistor ialah Transistor Ekasimpang ( Unijunction Transistor ) atau ringkasnya dipanggil UJT.

UJT berbeza dengan diod kerana UJT mempunyai 3 terminal. UJT berbeza dengan FET kerana UJT tidak boleh menguatkan isyarat. UJT boleh mengawal kuasa AU yang besar dengan isyarat yang kecil.

Rajah 4.16  menunjukkan struktur binaan UJT. Ia berbina daripada satu bar semikonduktor bahan jenis N yang diserap untuk mempunyai sedikit saja pembawa arus majoriti, dan dari dua hujungnya diterbitkan dua terminal Tapak. Tapak yang di atas dilabel sebagai B2 dan yang di bawah sebagai B1.

Suatu lapisan bahan jenis P ditampalkan ke bar bahan N itu dan darinya diterbitkan terminal Pengeluar (E). Pengeluar diserap supaya mengandungi banyak pembawa arus majoriti. Lukisan simbol skematik bagi UJT ialah seperti rajah 4.16

GAMBAR RAJAH LENGKUK I-V

UJT biasanya digunakan di dalam litar aplikasi:-

·         Kawalan fasa

·         Pensuisan

·         Pemasa

·         Penjana isyarat

Jika sumbu I_E kita pasangkan vertikal lengkung, ciri UJT ini tampak mirip dengan lengkung ciri dioda dengan keadaan tegangan maju. Arus I_P disebut arus puncak dan menyatakan arus emitor yang diperlukan untuk membuat agar UJT berkonduksi. Arus I_V disebut arus lembah, yang menyatakan akhir daripada daerah hambatan negatif

Gambar 3.1. UJT

(a)    Struktur UJT

(b)   Rangkaian setara

(c)    Lambang UJT