Bahan Elektronika

PEMBAHASAN

·         ISOLATOR

isolator adalah suatu bahan yang digunakan dengan tujuan agar dapat memisahkan bagian-bagian yang bertegangan atau bagian-bagian yang aktif

Dalam Isolator Pada Bahan-Bahan Listrik terbagi menjadi 3:

• Isolator bentuk padat
• Isolator bentuk cair
• Isolator bentuk gas

Beberapa macam isoator bentuk padat sesuai dengan asalnya, diantaranya :

o   Bahan tambang, seperti : batua pualam, asbes, mika, mekanit, mikafolium, mikalek, dan sebagainya.

o   Bahan berserat, seperti : benang, kain, (tekstil), kertas, prespan, kayu, dll.

o   Gelas dan keramik

o   Plastik

o   Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya.

o   Bahan -bahan lain yang dipadatkan.

Isolator bentuk cair

• Isolator dalam bentuk cair ini yang paling banyak digunakan adalah minyak transformator dan macam-macam minyak hasil bumi.

Isolator bentuk gas

o   Isolator dalam bentuk gas ini dapat dikelompokkan ke dalam : udara dan gas –gas lain, seperti : Nitrogen, Hidrogen dan Carbondioksida (CO2), dan lain-lain.

·         KONDOKTOR

Konduktor atau penghantar adalah zat atau bahan yang bersifat dapat menghantarkan energy, baik energy listrik maupun energy kalor, baik berupa zat padat, cair atau gas.

Jenis Bahan Konduktor

Bahan‐bahan yang dipakai untuk konduktor harus memenuhi

persyaratan‐persyaratan sebagai berikut:

o   Konduktifitasnya cukup baik.

o   Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi.

o   Koefisien muai panjangnya kecil.

o   Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukup besar

Bahan‐bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain:

1. Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya.

2. Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau

    aluminium yang diberi campuran dalam jumlah tertentu dari logam

    jenis lain, yang gunanya untuk menaikkan kekuatan mekanisnya.

3. Logam paduan composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang

    dipadukan dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau

    pengelasan (welding)

·         SEMI KONDOKTOR SILICON

A.    Sejarah Silikon

(Latin, silex, silicis, flint). Davy pada tahun 1800 menganggap silika sebagai senyawa ketimbang suatu unsur. Sebelas tahun kemudian pada tahun 1811, Gay Lussac dan Thenard mungkin mempersiapkan amorphous sillikon tidak murni dengan cara memanaskan kalium dengan silikon tetrafluorida.

Pada tahun 1824 Berzelius, yang dianggap sebagai penemu pertama silikon, mempersiapkan amorphous silikon dengan metode yang sama dan kemudian memurnikannya dengna membuang fluosilika dengan membersihkannya berulang kali. Deville pada tahun 1854 pertama kali mempersiapkan silikon kristal, bentuk alotropik kedua unsur ini.

B.     Pengertian Silikon

Silikon (Latin: silicium) merupakan unsur kimia yang mempunyai simbol Si dan nomor atom 14. Ia merupakan unsur kedua paling berlimpah setelah oksigen di dalam kerak Bumi, mencapai hampir 25.7% . Unsur kimia ini ditemukan oleh Jons Jakob Berzelius. Terdapat dialam dalam bentuk tanah liat, granit, kuartza dan pasir, kebanyakan dalam bentuk silikon dioksida (dikenal sebagai silika) dan dalam bentuk silikat.

·         GERMANIUM

Germanium adalah unsur kimia dengan simbol Ge dan nomor atom 32. Ciri-cirinya berkilau, rapuh, putih keabu-abuan (metalloid) dan termasuk dalam kelompok karbon, secara kimia mirip dengan timah dan silikon. Germanium memiliki lima isotop alami atom berkisar dalam nomor massa 70-76. Membentuk sejumlah besar organologam senyawa, termasuk tetraethylgermane dan isobutylgermane

Germanium ditemukan relatif terlambat karena sangat sedikit mengandung mineral dalam konsentrasi tinggi. Peringkat Germanium mendekati kelimapuluh dalam kelimpahan relatif dari unsur-unsur dalam kerak bumi. Pada tahun 1869, Dmitri Mendeleev memprediksi keberadaannya dan beberapa sifat berdasarkan posisinya tabel periodiknya dan disebut unsur eka-silikon . Hampir dua dekade kemudian, pada tahun 1886, Clemens Winkler menemukan bahwa pengamatan eksperimental setuju dengan prediksi Mendeleev dan nama elemen setelah negaranya, Jerman .

·         SUPERKONDUKTOR

Superkonduktor merupakan bahan material yang memiliki hambatan listrik bernilai nol pada suhu yang sangat rendah. Artinya superkonduktor dapat menghantarkan arus walaupun tanpa adanya sumber tegangan. Karakteristik dari bahan Superkonduktor adalah medanmagnet dalam superkonduktor bernilai nol dan mengalami efek meissner. Resistivitas suatu bahan bernilai nol jika dibawah suhu kritisnya.

A.    Aplikasi Superkonduktor

 Aplikasi Superkonduktor dalam kehidupan diantaranya :

a. Kabel Listrik.

Dengan menggunakan bahan superkonduktor, maka energi listrik tidak akan mengalami disipasi karena hambatan pada bahan superkonduktor bernilai nol. Maka penggunaan energi listrik akan semakin hemat.

b. Alat Transportasi

Penggunaan superkonduktor dalam bidang transportasi adalah Kereta Listrik super cepat yang dikenal dengan sebutan Magnetik Levitation (MAGLEV).

·         RESISTOR

Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan listrik di antara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya, berdasarkan hukum Ohm:

Resistor atau Tahanan adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengatur kuat arus yang mengalir. Lambang untuk Resistor dengan huruf R, nilainya dinyatakan dengan cincin-cincin berwarna dalam OHM (Ω) Resistor digunakan sebagai bagian dari jejaring elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam kompon dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium). Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat diboroskan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, desah listrik, dan induktansi.

·         KAPASITOR

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Kondensator/Kapasitor adalah komponen pasif, notasinya dituliskan dengan huruf C berfungsi untuk menyimpan energi listrik dalam bentuk muatan listrik banyaknya muatan listrik per detik dalam satuan Qoulomb (Q). Kemampuan Kondensator/Kapasitor dalam menyimpan muatan disebut kapasitansi yang satuannya adalah Farad (F), 1 Farad = 1.000.000 m F baca (mikro farad), 1  m F = 1.000 nF baca (nano Farad) dan 1 nF = 1.000 pF baca (piko Farad). Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 lembar plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas, dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

·         INDUKTOR

Induktor adalah komponen yang tersusun dari lilitan kawat. Induktor termasuk juga komponen yang dapat menyimpan muatan listrik. Bersama kapasitor induktor dapat berfungsi sebagai rangkaian resonator yang dapat beresonansi pada frekuensi tertentu.

Bentuk induktor yang paling sederhana berupa kawat penghantar yang dililitkan pada inti besi lunak. Induktor memiliki bentuk yang beraneka ragam. Contoh bentuk induktor antara lain induktor dengan inti berbentuk cincin dan induktor dasar yang digunakan pada gelombang mikro (microwave). Induktor melawan perubahan arus yang mengalir di dalamnya. Arus yang mengalir pada induktor tidak mencapai nilai maksimum secara langsung, tetapi secara bertahap. Ukuran induktor melawan perubahan arus di sebut induktansi (L). Satuan induktansi henry (H).

Fungsi Induktor:

a.             Penyimpan arus listrik dalam bentuk medan magnet

b.            Menahan arus bolak-balik/ac

c.             Meneruskan/meloloskan arus searah/dc

d.            Sebagai penapis (filter)

e.             Sebagai penalaan (tuning)

      Jenis induktor :

1. Fixed coil, yaitu inductor yang memiliki harga yang sudah pasti. Biasanya dinyatakan dalam kode warna seperti yang diterapkan pada resistor. Harganya dinyatakan dalam satuan mikrohenry (μH).
2. Variable coil, yaitu inductor yang harganya dapat diubah-ubah atau disetel. Contohnya adalah coil yang digunakan dalam radio.
3. Choke coil (kumparan redam), yaitu coil yang digunakan dalam teknik sinyal frekuensi tinggi.

·         RANGKAIAN PENYEARAH

Peralatan kecil portabel kebanyakan menggunakan baterai sebagai sumber dayanya, namun sebagian besar peralatan menggunakan sember daya AC 220 volt - 50Hz. Di dalam peralatan tersebut terdapat rangkaian yang sering disebut sebagai adaptor atau penyearah yang mengubah sumber AC menjadi DC. Bagian terpenting dari adaptor adalah berfungsinya diode sebagai penyearah (rectifier). Pada bagian ini dipelajari bagaimana rangkaian dasar adaptor tersebut bekerja.

·         DIODA ZENER

Dioda Zener adalah dioda yang memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan tembus" (breakdown voltage) atau "tegangan Zener". Ini berlainan dari dioda biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah.

Fungsi utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan. Phenomena tegangan breakdown dioda ini mengilhami pembuatan komponen elektronika lainnya yang dinamakan zener. Sebenarnya tidak ada perbedaan sruktur dasar dari zener, melainkan mirip dengan dioda. Tetapi dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt, pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di datasheet ada zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 1.5 volt, 3.5 volt dan sebagainya.

Dioda zener dibuat untuk bekerja pada daerah breakdown dan menghasilkan tegangan breakdown kira-kira dari 2 samapai 200 Volt. Dengan memberikan tegangan riverse melampaui tegangan breakdown zener, piranti berlaku seperti sumber tegangan konstan. Jika tegangan yang diberikan mencapai nilai breakdown, pembawa minoritas lapisan pengosongan dipercepat hingga mencapai kecepatan yang cukup tinggi untuk mengeluarkan electron dari orbit luar. Efek zener berbeda-beda, bila dioda di-dop banyak maka lapisan pengosongan amat sempit. sehingga medan listrik pada lapisan pengosongan sangat kuat. 

·         TRANSISTOR

prinsip kerja transistor adalah arus bias base-emiter yang kecil mengatur

besar arus kolektor-emiter. Bagian penting berikutnya adalah bagaimana caranya memberi arus bias

yang tepat sehingga transistor dapat bekerja optimal.

1.      Arus bias

Ada tiga cara yang umum untuk memberi arus bias pada transistor, yaitu rangkaian CE (Common

Emitter), CC (Common Collector) dan CB (Common Base). Namun saat ini 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.

·         SILICON CONTROLLED RECTIFIER (SCR)

Sebuah SCR terdiri dari tiga terminal yaitu anoda, katoda, dan gate. SCR berbeda dengan dioda rectifier biasanya. SCR dibuat dari empat buah lapis dioda. SCR banyak digunakan pada suatu sirkuit elekronika karena lebih efisien dibandingkan komponen lainnya terutama pada pemakaian saklar elektronik.

SCR biasanya digunakan untuk mengontrol khususnya pada tegangan tinggi karena SCR dapat dilewatkan tegangan dari 0 sampai 220 Volt tergantung pada spesifik dan tipe dari SCR tersebut. SCR tidak akan menghantar atau on, meskipun diberikan tegangan maju sampai pada tegangan breakovernya SCR tersebut dicapai (VBRF). SCR akan menghantar jika pada terminal gate diberi pemicuan yang berupa arus dengan tegangan positip dan SCR akan tetap on bila arus yang mengalir pada SCR lebih besar dari arus yang penahan (IH).

Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) SCR adalah dengan mengurangi arus Triger (IT) dibawah arus penahan (IH). SCR adalah thyristor yang uni directional,karena ketika terkonduksi hanya bisa melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda. Artinya, SCR aktif ketika gate-nya diberi polaritas positif dan antara anoda dan katodanya dibias maju. Dan ketika sumber yang masuk pada SCR adalah sumber AC, proses penyearahan akan berhenti saat siklus negatif terjadi.

·         PHOTO-DIODA

Photo-Dioda merupakan salah satu komponen aktif Semiconductor, dimana jenis dioda ini akan bekerja dgn bantuan cahaya.

Dioda ini akan berfungsi melewatkan arus sebagaimana dioda pada umumnya tapi jika dioda ini menerima cahaya yang cukup. Sebaliknya jika cahaya yang diterima oleh dioda ini kurang, maka arus akan ditahan (diblok).

Photo dioda digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya cahaya seperti Light Dependent Resistor (LDR) dan Photo Transistor.

Untuk Photo dioda sendiri, memiliki nilai resistansi rendah untuk memblok arus bila dipasang pada kondisi Forward-Bias, dibanding LDR yang memiliki Resistansi sampai 1 MΩ  (cukup untuk menahan putaran MotorDC).

Namun kelebihan dari photo dioda sendiri dibanding LDR yaitu Photo Dioda dapat menerima baik Sinar Infra-Red, Ultra-violet dan sinar x dibanding LDR yang hanya dapat menerima sinar tampak.

Karena kelebihannya inilah, Komponen ini sering digunakan sebagai Sensor di dunia Robotika, baik itu sebagai sensor Cahaya (Light-Proxymity) maupun sensor jarak (Distance-Sensor)

o   Berikut Wujud Photo Dioda dan Simbol elektronikanya