Dasar Komponen Aktif ( Transistor Bipolar )

1. Pengertian Transistor

Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan (junction). Sambungan itu membentuk transistor PNP maupun NPN. Ujung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base dan kolektor. Base selalu berada di tengah, di antara emitor dan kolektor.

    
Transistor ini disebut transistor bipolar, karena struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kutup negatif mengisi kekurangan elektron (hole) di kutup positif. bi = 2 dan polar = kutup. Adalah William Schockley pada tahun 1951 yang pertama kali menemukan transistor bipolar.

    

Gambar 1. Struktur Dan Symbol Transistor

  

 

Gambar 2. Bentuk Fisik Transistor

  

Beberapa fungsi transistor antara lain :

   

1. Sebagai sakelar (switch on/off) 

2. Sebagai penguat (amplifier).

 
Transistor bipolar adalah inovasi yang mengantikan transistor tabung (vacum tube). Selain dimensi transistor bipolar yang relatif lebih kecil, disipasi dayanya juga lebih kecil sehingga dapat bekerja pada suhu yang lebih dingin. Dalam beberapa aplikasi, transistor tabung masih digunakan terutama pada aplikasi audio, untuk mendapatkan kualitas suara yang baik, namun konsumsi dayanya sangat besar. Sebab untuk dapat melepaskan elektron, teknik yang digunakan adalah pemanasan filamen seperti pada lampu pijar.

  

  

2. Bias DC

Transistor bipolar memiliki 2 junction yang dapat disamakan dengan penggabungan 2 buah dioda. Emiter-Base adalah satu junction dan Base-Kolektor junction lainnya. Seperti pada dioda, arus hanya akan mengalir hanya jika diberi bias positif, yaitu hanya jika tegangan pada material P lebih positif daripada material N (forward bias). Pada gambar ilustrasi transistor NPN berikut ini, junction base-emiter diberi bias positif sedangkan base-colector mendapat bias negatif (reverse bias).

      

Gambar 3. Arus Elektron Transistor

Karena base-emiter mendapat bias positif maka seperti pada dioda, elektron mengalir dari emiter menuju base. Kolektor pada rangkaian ini lebih positif sebab mendapat tegangan positif. Karena kolektor ini lebih positif, aliran elektron bergerak menuju kutup ini. Misalnya tidak ada kolektor, aliran elektron seluruhnya akan menuju base seperti pada dioda. Tetapi karena lebar base yang sangat tipis, hanya sebagian elektron yang dapat bergabung dengan hole yang ada pada base.

  

Sebagian besar akan menembus lapisan base menuju kolektor. Inilah alasannya mengapa jika dua dioda digabungkan tidak dapat menjadi sebuah transistor, karena persyaratannya adalah lebar base harus sangat tipis sehingga dapat diterjang oleh elektron. Jika misalnya tegangan base-emitor dibalik (reverse bias), maka tidak akan terjadi aliran elektron dari emitor menuju kolektor. Jika pelan-pelan 'keran' base diberi bias maju (forward bias), elektron mengalir menuju kolektor dan besarnya sebanding dengan besar arus bias base yang diberikan. Dengan kata lain, arus base mengatur banyaknya elektron yang mengalir dari emiter menuju kolektor. Ini yang dinamakan efek penguatan transistor, karena arus base yang kecil menghasilkan arus emiter-colector yang lebih besar.
    

Gambar 4. Arus Hole Transistor

Istilah amplifier (penguatan) menjadi salah kaprah, karena dengan penjelasan di atas sebenarnya yang terjadi bukan penguatan, melainkan arus yang lebih kecil mengontrol aliran arus yang lebih besar. Juga dapat dijelaskan bahwa base mengatur membuka dan menutup aliran arus emiter-kolektor (switch on/off).Pada transistor PNP, fenomena yang sama dapat dijelaskan dengan memberikan bias seperti pada gambar disamping. Dalam hal ini yang disebut perpindahan arus adalah arus hole.

Untuk memudahkan pembahasan prinsip bias transistor lebih lanjut, berikut adalah terminologi parameter transistor. Dalam hal ini arah arus adalah dari potensial yang lebih besar ke potensial yang lebih kecil.

  

Gambar 5. Arus Potensial

IC      : arus kolektor
IB      : arus base
IE      : arus emitor
VC    : tegangan kolektor
VB    : tegangan base
VE     : tegangan emitor
VCC  : tegangan pada kolektor
VCE   : tegangan jepit kolektor-emitor
VEE   : tegangan pada emitor
VBE   : tegangan jepit base-emitor
ICBO : arus base-kolektor
VCB  : tegangan jepit kolektor-base

Gambar 6. Penampang Transistor

Perlu diingat, walaupun tidak perbedaan pada doping bahan pembuat emitor dan kolektor, namun pada prakteknya emitor dan kolektor tidak dapat dibalik.

  
Dari satu bahan silikon (monolitic), emitor dibuat terlebih dahulu, kemudian base dengan doping yang berbeda dan terakhir adalah kolektor. Terkadang dibuat juga efek dioda pada terminal-terminalnya sehingga arus hanya akan terjadi pada arah yang dikehendaki.

3. Arus bias

 
Ada tiga cara yang umum untuk memberi arus bias pada transistor, yaitu rangkaian CE (Common Emitter), CC (Common Collector) dan CB (Common Basis). Namun akan lebih detail dijelaskan bias transistor rangkaian CE. Dengan menganalisa rangkaian CE akan dapat diketahui beberapa parameter penting dan berguna terutama untuk memilih transistor yang tepat untuk aplikasi tertentu. Tentu untuk aplikasi pengolahan sinyal frekuensi audio semestinya tidak menggunakan transistor power, misalnya.

4. Common Emitter (CE)
     

Rangkaian CE adalah rangkaian yang paling sering digunakan untuk berbagai aplikasi yang mengunakan transistor. Dinamakan rangkaian CE, sebab titik ground atau titik tegangan 0 volt dihubungkan pada titik emiter.

Gambar 7. Rangkaian Common Emitter

Ada beberapa notasi yang sering digunakan untuk mununjukkan besar tegangan pada suatu titik maupun antar titik. Notasi dengan 1 subscript adalah untuk menunjukkan besar tegangan pada satu titik, misalnya :
  
VC = tegangan kolektor,
VB = tegangan basis dan
VE = tegangan emiter.

       
Ada juga notasi dengan 2 subscript yang dipakai untuk menunjukkan besar tegangan antar 2 titik, yang disebut juga dengan tegangan jepit. Diantaranya adalah :

     

VCE = tegangan jepit kolektor- emitor
VBE = tegangan jepit basis - emitor
VCB = tegangan jepit kolektor - basis

   
Notasi seperti VBB, VCC, VEE berturut-turut adalah besar sumber tegangan yang masuk ke titik basis, kolektor dan emitor.

5. Daerah kerja transistor
   

Gambar 8. Kurva Kolektor

   

a. Daerah Aktif

   

Daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, dimana arus IC konstan terhadap berapapun nilai VCE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus IC hanya tergantung dari besar arus IB. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah linear (linear region).

b. Daerah Saturasi
  

Daerah saturasi adalah mulai dari VCE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt (transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-basis yang mana tegangan VCE belum mencukupi untuk dapat menyebabkan aliran elektron.

   

c. Daerah Cut Off 

  

Jika kemudian tegangan VCC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE tertentu tiba-tiba arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cut-off yaitu dari keadaan saturasi (OFF) lalu menjadi aktif (ON). Perubahan ini dipakai pada system digital yang hanya mengenal angka biner 1 dan 0 yang tidak lain dapat direpresentasikan oleh status transistor OFF dan ON.

Dasar Komponen Aktif ( Dioda )

1. Pengertian Dioda

Gambar 1. Simbol Dan Contoh Fisik Dioda

Dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (dioda termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua elektroda aktif dimana isyarat dapat mengalir, dan kebanyakan dioda digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya. Dioda varikap (Variable Capacitor / kondensator variabel) digunakan sebagai kondensator terkendali tegangan. Kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis dioda seringkali disebut memiliki karakteristik menyearahkan arus listrik.

2. Fungsi Dioda
   

Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan aliran arus listrik dalam suatu arah (disebut kondisi bias maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi bias mundur). Karenanya, dioda dapat dianggap sebagai versi elektronik dari katup. Dioda sebenarnya tidak menunjukkan kesearahan hidup-mati yang sempurna, Dioda juga mempunyai fungsi yang mana tidak ditujukan hanya untuk penggunaan penyearahan arus listrik, diode dapat juga berfungsi sebagai fuse / sekring, pengaman rangkaian, dan lain - lain Saat ini dioda yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau germanium.

3. Cara Kerja Dioda 
 

3.1. Kondisi bias maju (Forward Bias)

Gambar 2. Bias Maju Dioda

 
Seperti Gambar disamping jika berikan tegangan bias maju pada diode dengan kata lain memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

3.2. Kondisi bias mundur (Reverse Bias)

Gambar 3. Bias Mundur Dioda

Kemudian berikan tegangan bias mundur pada diode, apa yang terjadi? Tentunya tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.
 

Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi berada pada tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (depletion layer) .

3.3. Karakteristik dioda
 

Gambar 4. Grafik Karakteristik Dioda

Perhatikan gambar Grafik Karakteristik Dioda samping, dapat kita lihat terjadi kenaikan nilai arus saat tegangan bias maju diode melebihi tegangan ambang batas dioda > 0.7 V, dan tidak ada aliran arus saat diode diberikan tegangan bias mundur, hal ini membuktikan bahwa dioda dikatakan bekerja jika diberikan tegangan bias maju sebesar lebih dari tegangan ambang batasnya, Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan ambangnya adalah 0.6 – 0.7 volt. Dan kira-kira 0.2 – 0.3 volt untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium. Agar lebih jelas lihat animasinya disini .

4. Macam – Macam Dioda
   

4.1. Dioda Zener

Gambar 5 . Simbol Dioda Zener

Gambar 6. Cara Pemakaian Dioda Zener

Dioda Zener adalah dioda yang memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas (breakdown voltage) atau "tegangan Zenernya". Ini berlainan dari dioda biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah. Sebagai contoh, sebuah diode zener 3.2 Volt akan menunjukan tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika diberi catu-balik. Namun, karena arusnya tidak terbatasi, sehingga dioda zener biasanya digunakan untuk membangkitkan tegangan referensi, atau untuk menstabilisasi tegangan untuk aplikasi-aplikasi arus kecil. Sebuah dioda zener juga digunakan seperti ini sebagai regulator tegangan shunt shunt berarti sambungan parallel, dan regulator tegangan sebagai sebuah kelas rangkaian yang memberikan sumber tegangan tetap.

4.2. LED (Light Emiting Diode)
 

Gambar 6. LED (Ligth Emiting Diode)

LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula. Pada saat ini warna-warna cahaya LED sudah semakin beragam. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi daya-nya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong.

4.3. Photodiode

Gambar 7. Symbol Photodioda

Gambar 8. Bentuk Fisik Photodioda

Foto Dioda  adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Secara fisik bentuk dan struktur kaki komponen photodiode memang mirip dengan LED, namun fungsinya sangat berbeda jauh, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh dioda foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi dioda foto mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis. 

 Komponen yang mirip dengan Dioda foto adalah Transistor foto (Phototransistor). Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda Foto. Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini di-injeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari Transistor-foto secara umum akan lebih lambat dari pada Dioda-Foto.

 

4.4. Varactor / Varicap 

Gambar 9. Symbol Varactor / Varicap

Gambar 10. Bentuk Fisik Varicap / Varactor

Varactor atau disebut juga varicap merupakan diode yang memiliki kapasitansi bervariasi, variasi kapasitansinya tergantung dari besarnya tegangan yang diberikan kepadanya.








  

4.5. SCR (Silicon Control Rectified)

Gambar 11. Symbol SCR

Gambar 12. Salah Satu Contoh SCR

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

Dasar Komponen Pasif (Part 2. Kapasitor)

   Pada artikel sebelumnya telah dijelaskan bahwa resistor dan capasitor merupakan komponen pasif elektronika. Didalam artikel ini akan dibahas mengenai kapasitor, dimana pokok bahasa akan dititikberatkan pada pengetahuan tentang jenis kapasitor, cara mencari nilai dari kapasitor, dan penggunaan kapasitor berdasarkan jenisnya.

Symbol Fix Capacitor

Symbol Trimer Capacitor

Symbol Variable Capacitor

1. Macam - macam penggunaan kapasitor

    Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah dielektriknya. Berikut ini adalah jenis – jenis kapasitor yang banyak dijual dipasaran.

1.1. Electrolytic Capacitor

Gambar 1. Electrolitic Capacitor

   Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membran oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita harus berhati – hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan “MELEDAK”. Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply, low pass filter , rangkaian pewaktu. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 Volt, berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 = 10 Volt.

1.2. Tantalum Capacitor

Gambar 2. Tantalum Capasitor

   Merupakan jenis electrolytic capacitor yang elektrodanya terbuat dari material tantalum. Komponen ini memiliki polaritas, cara membedakannya dengan mencari tanda + yang ada pada tubuh kapasitor, tanda ini menyatakan bahwa pin dibawahnya memiliki polaritas positif. Diharapkan berhati – hati di dalam pemasangan komponen karena tidak boleh terbalik. Karakteristik temperatur dan frekuensi lebih bagus daripada electrolytic capacitor yang terbuat dari bahan alumunium dan kebanyakan digunakan untuk sistem yang menggunakan sinyal analog. Contoh aplikasi yang menggunakan kapasitor jenis ini adalah noise limiter, coupling capacitor dan rangkaian filter.

1.3. Ceramic Capacitor

Gambar 3. Ceramic Capacitor

   Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya. Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.

1.4. Multilayer Ceramic Capacitor

Gambar 4. Multilayer Ceramic Capacitor

   Bahan material untuk kapasitor ini sama dengan jenis kapasitor keramik, bedanya terdapat pada jumlah lapisan yang menyusun dielektriknya. Pada jenis ini dielektriknya disusun dengan banyak lapisan atau biasanya disebut dengan layer dengan ketebalan 10 s/d 20 μm dan pelat elektrodanya dibuat dari logam yang murni. Selain itu ukurannya kecil dan memiliki karakteristik suhu yang lebih bagus daripada kapasitor keramik. Biasanya jenis ini baik digunakan untuk aplikasi atau melewatkan frekuensi tinggi menuju tanah.








1.5. Polyester Film Capacitor

Gambar 5. Polyester Film Capacitor

   Dielektrik dari kapasitor ini terbuat dari polyester film. Mempunyai karakteristik suhu yang lebih bagus dari semua jenis kapasitor di atas. Dapat digunakan untuk frekuensi tinggi. Biasanya jenis ini digunakan untuk rangkaian yang menggunakan frekuensi tinggi, dan rangkaian analog. Kapasitor ini biasanya disebut mylar dan mempunyai toleransi sebesar ±5% sampai ±10%.





1.6. Polypropylene Capacitor

Gambar 6. Polypropylene Capacitor

   Kapasitor ini memiliki nilai toleransi yang lebih tinggi dari polyester film capacitor. Pada umumnya nilai kapasitansi dari komponen ini tidak akan berubah apabila dirancang disuatu sistem dimana frekuensi yang melaluinya lebih kecil atau sama dengan 100KHz. Pada gambar disamping ditunjukkan kapasitor polypropylene dengan toleransi ±1%.






1.7. Kapasitor Mika

Gambar 7. Kapasitor Mika

     mika mempunyai tingkat kestabilan yang bagus, karena temperaturJenis ini menggunakan mika sebagai bahan dielektriknya. Kapasitor koefisiennya rendah. Karena frekuensi karakteristiknya sangat bagus, biasanya kapasitor ini digunakan untuk rangkaian resonansi, filter untuk frekuensi tinggi dan rangkaian yang menggunakan tegangan tinggi misalnya: radio pemancar yang menggunakan tabung transistor. Kapasitor mika tidak mempunyai nilai kapasitansi yang tinggi, dan harganya relatif mahal.





1.8. Polystyrene Film Capacitor

Gambar 8. Polystyrene Film Capacitor

Dielektrik dari kapasitor ini menggunakan polystyrene film . Tipe ini tidak bisa digunakan untuk aplikasi yang menggunakan frekuensi tinggi, karena konstruksinya yang sama seperti kapasitor elektrolit yaitu seperti koil. Kapasitor ini baik untuk aplikasi pewaktu dan filter yang menggunakan frekuensi beberapa ratus KHz. Komponen ini mempunyai 2 warna untuk elektrodanya, yaitu: merah dan abu – abu. Untuk yang merah elektrodanya terbuat dari tembaga sedangkan warna abu – abu terbuat dari kertas alumunium.





1.9. Electric Double Capacitor 

Gambar 9. Electric Double Capacitor

   Jenis kapasitor ini bahan dielektriknya sama dengan kapasitor elektrolit. Tetapi bedanya adalah ukuran kapasitornya lebih besar dibandingkan kapasitor elektrolit yang telah dijelaskan di atas. Biasanya mempunyai satuan F. Gambar bentuk fisiknya dapat dilihat di samping, pada gambar tersebut kapasitornya memiliki ukuran 0.47F. Kapasitor ini biasanya digunakan untuk rangkaian power supply.





1.10. Trimmer Capacitor

Gambar 10. Trimmer Capacitor

   Kapasitor jenis ini menggunakan keramik atau plastik sebagai bahan dielektriknya. Nilai dari kapasitor dapat diubah – ubah dengan cara memutar sekrup yang berada diatasnya. Didalam pemutaran diharapkan menggunakan obeng yang khusus, agar tidak menimbulkan efek kapasitansi antara obeng dengan tangan.







1.11. Tuning Capacitor

Gambar 11. Tuning Capacitor

   Kapasitor ini dinegara Jepang disebut sebagai “Varicons”, biasanya banyak sekali digunakan sebagai pemilih gelombang pada radio. Jenis dielektriknya menggunakan udara. Nilai kapasitansinya dapat dirubah dengan cara memutar gagang yang terdapat pada badan kapasitor kekanan atau kekiri.






2. Nilai Kapasitor

   Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk menentukan 10n, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah.

 Tabel 1. Identifikasi Nilai Kapasitor

 

Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai kapasitansinya adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0.47μF sedangkan toleransinya 5%. Yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pF (Pico Farad).

Referensi Terkait:

http://www.interq.or.jp/japan/se-inoue/e_parts.html
http://www.rohm.com/en/capacitor/what1.html

Dasar Komponen Pasif (Part 1. Resistor)

  Biasanya di dalam mendesain suatu rangkaian elektronika kita sering menganggap remeh tentang jenis resistor yang akan digunakan, sehingga sistem yang dirancang kadang – kadang berjalan baik tetapi umurnya pendek atau kemampuan sistem tersebut menjadi berkurang seiring dengan perubahan suhu disekitarnya. Dari sini dapat disimpulkan bahwa memilih jenis resistor sangatlah penting, oleh karena itu dalam artikel ini salah satu bahasannya adalah pemilihan jenis resistor yang tepat untuk sistem elektronika. Selain itu juga akan dijelaskan mengenai teknologi, dan cara mencari nilai dari resistor. 

1. Macam – macam resistor dan penggunaannya 

Symbol Resistor

   Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu : fixed resistor dan variable resistor Dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain. Fixed Resistor

1.1. Fixed Resistor

Gambar 1

       Merupakan resistor yang mempunyai nilai tetap. Ciri fisik dari resistor ini adalah bahan pembuat resistor terdapat ditengah – tengah dan pada pinggirnya terdapat 2 Conducting Metal, bisanya kemasan seperti ini disebut dengan Axial. Ukuran fisik fixed resistor bermacam – macam, tergantung pada daya resistor yang dimilikinya. Misalnya fixed resistor dengan daya 5 watt pasti mempunyai bentuk fisik yang jauh lebih besar dibandingkan dengan fixed resistor yang mempunyai daya ¼ watt. Pada gambar 1 disamping ditunjukkan beberapa contoh bentuk fisik dari fixed resistor. Dari yang paling bawah dapat dilihat bentuk fisik dari resistor dengan daya 1/8, 1/4 1/2, 1, dan 2 watt. Seiring dengan perkembangan teknologi saat ini, diciptakanlah sebuah teknologi baru yang disebut dengan SMT (Surface Mount Technology). Dengan menggunakan teknologi ini bentuk dari fixed resistor menjadi lebih kecil lagi, sehingga kita dapat membuat suatu sistem yang mempunyai ukuran sekecil mungkin. 

Gambar 2. SMT Resistor

Contoh bentuk fixed resistor dengan teknologi SMT dapat dilihat pada gambar 2

 

- 1206 ukuran = 3.0 mm x 1.5 mm, 2 terminal
- 0805 ukuran = 2.0 mm x 1.3 mm, 2 terminal

- 0603 ukuran = 1.5 mm x 0.8 mm, 2 terminal

 

Gambar 3. Resistor Pack

Gambar 4. Resistor Pack

Selain kemasan axial terdapat pula kemasan lain yang disebut SIP (Single In Line Package), didalam kemasan ini tersusun lebih daridari 1 resistor yang biasanya disusun pararel dan mempunyai 1 pusat yang dinamakan common. Untuk contoh dapat dilihat pada gambar 3 dan gambar 4. Tipe atau jenis resistor saat ini sangat beragam, tergantung dari pemakain untuk suatu sistem elektronika yang akan kita rancang. Berikut ini akan dijelaskan sedikit tentang penggunaan resistor berdasarkan tipe atau jenisnya.

• Precision Wirewound resistor

Gambar 5. Precision Wirewound resistor

Merupakan tipe resistor yang mempunyai tingkat keakuratan sangat tinggi sampai 0.005% dan TCR (Temperature coeffisient of resistance) sangat rendah. Sehingga sangat cocok digunakan untuk aplikasi DC yang membutuhkan keakuratan yang sangat tinggi. Tetapi jangan menggunakan jenis ini untuk aplikasi rf (radio frequency) sebab mempunyai Q resonant frequency yang rendah. Contoh aplikasi penggunaan resistor ini adalah DC Measuring equipment, dan reference resistor untuk voltage regulator dan decoding network.

• NIST Standard resistor 

Gambar 6. NIST Standard resistor

NIST (National Institute of Standard and Technology) merupakan tipe resistor dengan tingkat keakuratan paling tinggi yaitu 0.001% , TCR yang rendah dan sangat stabil dibandingkan dengan Precision Wirewound Resistor. Komponen ini biasanya digunakan sebagai standard didalam verivikasi keakuratan dari suatu alat ukur resistive.

•  Power Wirewound resistor

Gambar 7. Wirewound resistor

Biasanya resistor ini digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan daya yang yang sangat besar. Komponen ini dapat mengatasi daya yang besar dibandingkan dengan resistor yang lain. Karena panas yang ditimbulkan cukup besar biasanya resistor ini dilapisi oleh bahan seperti ceramic Tube, Ceramic rods, anodized aluminum, fiberglass mandels, dll . Gambar disamping merupakan contoh dari Power Wirewound resistor.

• Fuse Resistor

Gambar 8. Fuse Resistor

Komponen ini selain berfungsi sebagai resistor, juga berfungsi sebagai sekering. Resistor ini didesain sedemikian rupa sehingga bila ada arus yang sangat besar melaluinya maka hambatannya menjadi takterhingga. Pada kondisi normal suhu dari resistor ini akan panas ketika ada arus yang melaluinya.  

• Carbon Composition

Gambar 9. Carbon Composition

Ini merupakan salah satu tipe resistor yang banyak sekali dijual dipasaran. Biasanya untuk nilai hambatan yang besar, misalnya 1K2, 2K2, 4K7, dll mudah mencarinya. Tetapi untuk nilai hambatan yang kecil, misalnya 2Ω, 3Ω, dll susah dicari. Resistor ini memiliki koefisien temperature dengan batas 1000 ppm/°C terhadap nilai hambatannya, dimana nilai hambatannya akan turun ketika suhunya naik. Selain itu resistor juga memiliki koefisien tegangan, dimana nilai hambatan akan berubah ketika diberi tegangan. Semakin besar tegangan maka semakin besar perubahannya. Voltage Rating dari resistor Carbon Composition ditentukan berdasarkan ukuran fisik, nilai, dan dayanya. Pada saat menggunakan resistor jenis ini diharapkan agar berhati – hati didalam perancaangan karena dapat menghasilkan noise dimana noise ini tergantung pada nilai dan ukuran resistor tersebut.

• Carbon Film Resistor

Gambar 10. Carbon Film Resistor

Resistor jenis Carbon Film mempunyai karakteristik yang sama dengan resistor carbon composition tetapi noise, voltage coeficient, temperature coeficient nilainya lebih rendah. Carbon Film Resistor dibuat dengan memotong batangan keramik yang panjang dan kemudian dicampur dengan material karbon. Frekuensi respon dari resistor ini jauh lebih bagus dibandingkan dengan wirewound dan lebih bagus lagi dibandingkan dengan carbon composition. Dimana wirewound akan menjadi suatu induktansi ketika frekuensinya rendah dan akan menjadi kapasitansi apabila frekuensinya tinggi, dan untuk carbon composition hanya menjadi kapasitansi apabila dilalui oleh frekuensi tinggi dan frekuensi rendah.

• Metal Film Resistor

Gambar 11. Metal Film Resistor

Metal Film resistor merupakan pilihan terbaik dari jenis resistor Carbon composition dan carbon film . Karena resistor ini lebih akurat, tidak mempunyai voltage coefisient, noise dan temperature coefisient yang lebih rendah. Tetapi resistor ini tidak sebagus jenis resistor Precision Wirewound. Bahan dasar pembuat dari resistor ini adalah metal dan keramik, bahan ini mirip seperti yang digunakan untuk membentuk carbon film resistor.

• Foil Resistor 

Gambar 12. Foil Resistor

Resistor ini mempunyai karakteristik yang sama dengan jenis metal film. Kelebihan utama dibandingkan dengan metal film adalah tingkat kestabilannya yang lebih tinggi, TCR paling kecil, dan frek respon tinggi. Selain kelebihan terdapat pula kelemahan yaitu nilai maksimum dari resistor ini lebih kecil dari nilai resistor metal film. Resistor ini biasanya dipakai di dalam strain gauge, nilai strain dapat diukur berdasarkan perubahan nilai resistansinya. Ketika digunakan sebagai strain gauge, foil-nya dipasangkan di suatu substrate fleksibel sehingga dapat dipasang didaerah tempat pengukuran strain dilakukan.

•  Power Film Resistor 

Gambar 13. Power Film Resistor

Material yang digunakan untuk membuat resistor ini sama dengan jenis metal film dan carbon film. Tetapi karakteristik dayanya lebih tinggi. Power film resistor mempunyai nilai yang lebih tinggi dan respon frekuensi yang lebih baik dibandingkan Power wirewound resistor. Resistor ini banyak digunakan untuk aplikasi power karena membutuhkan frekuensi respon yang baik, daya yang tinggi dan nilai yang lebih besar daripada power wirewound resistor. Biasanya komponen ini memiliki toleransi yang cukup lebar.

1.2. Variable Resistor

Gambar 14. Variable Resistor

       Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume, bass, balance, dll. Sedangkan yang kedua adalah semi-fixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi-fixed resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC, fine tune circuit, dll. Ada beberapa model pengaturan nilai Variable resistor, yang sering digunakan adalah dengan cara memutar. Pengubahan nilai dengan cara memutar biasanya terbatas sampai 300 derajat putaran. Ada beberapa model variable resistor yang harus diputar berkali – kali untuk mendapatkan semua nilai resistor. Model ini dinamakan “Potentiometers” atau “Trimmer Potentiometers”. Pada gambar 11 diatas untuk bentuk 3 biasanya digunakan untuk volume kontrol. Bentuk yang ke 2 merupakan semi fixed resistor dan biasanya di pasang pada PCB (Printed Circuit Board). Sedangkan bentuk 1 disebut juga dengan trimer potensiometer.

Gambar 15. Grafik Variable Resistor

            Ada 3 tipe didalam perubahan nilai dari resistor variabel, perubahan tersebut dapat dilihat pada gambar 12. Pada saat tipe A diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan suara dengan volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai “Audio Taper” potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier dan cocok digunakan untuk Aplikasi Balance Control, resistance value adjustment in circuit, dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dati tipe A. Biasanya tipe ini digunakan untuk fungsi – fungsi yang khusus.  Kebanyakan untuk resistor variabel digunakan tipe A dan tipe B.

1.3. CDS (Cadmium Sulfide Photocell)

Gambar 16. CDS (Cadmium Sulfide Photocell)

Jenis resistor ini perubahan nilainya tergantung pada banyaknya cahaya yang mengenai dirinya. Biasanya resistor ini juga disebut LDR (Light Depend Resistor). Banyak sekali tipe dari komponen ini tergantung pada sensitivitas cahaya, ukuran, nilai hambatan, dll. Pada gambar 13 terdapat contoh  bentuk CDS

1.4. Termistor (Thermally Sensitive Resistor) 
   

Gambar 17. Termistor

Resistor ini nilai hambatannya akan berdasarkan dengan temperatur  dan biasanya digunakan untuk sensor suhu, ada 3 tipe dari thermistor antara lain :
A. NTC (Negative Temperature Coefficient) 

     Pada saat suhu sekitar naik maka nilai hambatan akan turun.
   

B. PTC (Positive Temperature Coefficient) 

     Pada saat suhu sekitar naik maka nilai hambatan akan naik.
   

C. CTR ( Critical Temperature Resistor )

     Nilai hambatannya akan menurun dengan cepat ketika suhu sekitarnya naik diatas suhu spesific point

 

2. Mengidentifikasi Nilai Resistor
   

    Untuk mengetahui nilai resistansi dari suatu resistor caranya adalah dengan membaca warna gelang dari resistor atau membaca suatu nilai yang tertera pada badan resistor. Ada 3 jenis resistor yang menggunakan kode gelang atau cincin warna:
  

A. Resistor dengan 4 cincin warna
     
    Menghitung nilai resistor dengan melihat kode warna

Keterangan: Untuk cincin pertama menunjukkan nilai angka yang pertama, cincin warna kedua menunjukan nilai angka kedua, cincin warna ketiga menunjukan jumlah nol, sedangkan cincin keempat menunjukan nilai toleransi.
   

Contoh:  

Resistor warna kuning, ungu, merah, emas

4 + 7 x 100 5% = 4700 5% = 4k7 Ω 5%

Resistor warna coklat, hitam, merah, emas

1 + 0 x 100 5% = 1000 5% = 1k Ω 5%
    

         Nilai 5% diatas merupakan jumlah batas nilai kewajaran atau toleransi dari resistor tersebut. Misalnya resistor dengan nilai 4700k Ω 5%. Ini berarti nilai yang masih dianggap wajar adalah jika kita ukur menggunakan alat Ohm meter nilainya berkisar antara 4700-5% atau 4700+5%, selama masih berada diantara nilai tersebut maka resistor masih dianggap baik.
     

B. Resistor dengan 5 cincin warna.
       

Gambar 18. Identifikasi Resistor

Pada gambar 15 resistor kedua, resistor dengan 5 cincin warna cara menghitungnya sebenarnya sama hanya saja faktor pengali berada pada cincin ke empat.

   

Misal: resistor dengan warna kuning, biru, hitam, orange, coklat

Jadi nilainya adalah 4 + 6 + 0 x 1000 = 460000 Ω = 460k Ω dengan toleransi 1%

C. Resistor dengan 6 cincin warna.

       Perhatikan gambar 15, untuk resistor dengan 6 cincin warna cara menghitungnya sama dengan resistor 5 warna. Warna ke enam adalah merupakan kode untuk temperature.

    

Nb: Untuk mengetahui mana cincin pertama, perhatikan jarak antar cincin. Sebagai panduan bahwa cincin yang jaraknya berdekatan merupakan cincin pertama, sedangkan yang agak berjauhan merupakan cincin terakhir.

 D. Alpha-Numeric Code Identification

Gambar 16

     Dengan ukuran resistor dan komponen lainnya menyusut atau berubah bentuk, maka semakin sulit untuk cocok semua band warna pada sebuah resistor. Oleh karena itu, alfanumerik sederhana sistem pengkodean yang digunakan. Metode ini menggunakan tiga angka, kadang-kadang diikuti oleh satu huruf. Angka-angka mewakili sama dengan tiga band pertama pada sebuah resistor band 4. Pada jaringan SIL atas, 4 dan 7 adalah angka signifikan dan 3 adalah dekade, memberikan 47 x 1000 atau 47.000 Ohm. Huruf kapital setelah angka adalah toleransi. adalah: M = ± 20%, K = ± 10%, J = ± 5%, G = ± 2%, F = ± 1

3. Nilai Standart Resistor

• Kisaran E12

          Ini mengidentifikasi berbagai resistor yang dikenal sebagai "nilai-nilai pilihan". Dalam rentang E12
          terdapat 12 nilai resistor "disukai" atau "dasar", dan semua yang lainnya hanya dekade nilai-nilai ini

1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8 dan 8.2 

•  Kisaran E24
  
  
  Kisaran E24 nilai pilihan mencakup semua nilai E12, ditambah 12 lebih lanjut untuk memungkinkan pemilihan resistensi yang lebih presisi. Dalam rentang E24 nilai disukai adalah:
  
  

  1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.7, 3.0,
  3.3, 3.6, 3.9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2 dan 9.1
     

  
  
  Tabel di bawah ini daftar setiap nilai resistor dari berbagai E24 nilai disukai. Anda akan melihat bahwa ada 24 baris yang mengandung nilai-nilai resistor dasar dan kolom kanan ke daftar dekade nilai-nilai tersebut. Rentang ini paling sering meliputi resistor film logam yang tidak tersedia di nilai di atas 1 mega ohm - 1M0.