Penyearah Gelombang

Konsep dasar penyearah gelombang yang dimaksud dalam artikel ini adalah konsep penyearah gelombang dalam suatu power supply atau catu daya. Penyearah gelombang (rectifier) adalah bagian dari power supply / catu daya yang berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan AC (Alternating Current) menjadi tegangan DC (Direct Current). Komponen utama dalam penyearah gelombang adalah diode yang dikonfiguarsikan secara forward bias. Dalam sebuah power supply tegangan rendah, sebelum tegangan AC tersebut di ubah menjadi tegangan DC maka tegangan AC tersebut perlu di turunkan menggunakan transformator stepdown. Ada 3 bagian utama dalam penyearah gelombang pada suatu power supply yaitu, penurun tegangan (transformer), penyearah gelombang / rectifier (diode) dan filter (kapasitor) yang digambarkan dalam blok diagram berikut.

Pada dasarnya konsep penyearah gelombang dibagi dalam 2 jenis yaitu, Penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh. Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave rectifier)

Penyearah setengah gelombang (half wave rectifer) hanya menggunakan 1 buah diode sebagai komponen utama dalam menyearahkan gelombang AC. Prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang AC dari transformator. Pada saat transformator memberikan output sisi positif dari gelombang AC maka diode dalam keadaan forward bias sehingga sisi positif dari gelombang AC tersebut dilewatkan dan pada saat transformator memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka dioda dalam posisi reverse bias, sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan seperti terlihat pada gambar sinyal output penyearah setengah gelombang berikut

Formulasi yang digunakan pada penyearah setengah gelombang sebagai berikut. Vavg=\frac{Vm}{\pi R} Penyearah Gelombang Penuh (Full wave Rectifier) Penyearah gelombang penuh dapat dibuat dengan 2 macam yaitu, menggunakan 4 diode dan 2 diode. Untuk membuat penyearah gelombang penuh dengan 4 diode menggunakan transformator non-CT seperti terlihat pada gambar berikut :

Prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh dengan 4 diode diatas dimulai pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi positif, maka D1, D4 pada posisi forward bias dan D2, D3 pada posisi reverse bias sehingga level tegangan sisi puncak positif tersebut akan di leawatkan melalui D1 ke D4. Kemudian pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi puncak negatif maka D2, D4 pada posisi forward bias dan D1, D2 pada posisi reverse bias sehingan level tegangan sisi negatif tersebut dialirkan melalui D2, D4. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik output berikut.

Penyearah gelombang dengan 2 diode menggunakan tranformator dengan CT (Center Tap). Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode dapat dilihat pada gambar berikut :

Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda ini dapat bekerja karena menggunakan transformator dengan CT. Transformator dengan CT seperti pada gambar diatas dapat memberikan output tegangan AC pada kedua terminal output sekunder terhadap terminal CT dengan level tegangan yang berbeda fasa 180°. Pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak positif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak negatif, pada kondisi ini D1 pada posisi forward dan D2 pada posisi reverse. Sehingga sisi puncak positif dilewatkan melalui D1. Kemnudian pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak negatif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak positif, pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi forward. Sehingga sinyal puncak positif dilewatkan melalui D2. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar output penyearah gelombang penuh berikut.

Formulasi pada penyearah gelombang penuh sebagai berikut. Vavg=\frac{2Vm}{\pi } Penyearah Dilengkapi Filter Kapasitor Agar tegangan penyearahan gelombang AC lebih rata dan menjadi tegangan DC maka dipasang filter kapasitor pada bagian output rangkaian penyearah seperti terlihat pada gambar berikut.

Fungsi kapasitor pada rangkaian diatas untuk menekan riple yang terjadi dari proses penyearahan gelombang AC. Setelah dipasang filter kapasitor maka output dari rangkaian penyearah gelombang penuh ini akan menjadi tegangan DC (Direct Current) yang dpat diformulasikan sebagai berikut : Vdc = \frac{2Vmax}{\pi } Kemudian untuk nilai riple tegangan yag ada dapat dirumuskan sebagai berikut : V_{Riple} = \frac{I_{Load}}{fC} Read more at: http://elektronika-dasar.com/teori-elektronika/konsep-dasar-penyearah-gelombang-rectifier/ Copyright © Elektronika Dasar

Pengertian Listrik

Listrik adalah aliran elektron-elektron dari atom ke atom pada sebuah penghantar. Semua atom memiliki partikel yang disebut elektron terletak pada orbitnya mengelilingi proton.Atom yang paling sederhana adalah atom Hydrogen (Atom Air), yaitu hanya mempunyai satu elektron yang mengelilingi satu proton.

Atom Hidrogen Atom yang paling rumit adalah atom uranium. Atom ini mempunyai 92 elektron disekeliling inti proton. Semua benda (elemen) memiliki struktur atom tersendiri. Setiap elemen mempunyai jumlah elektron dan proton yang sama. Tembaga mempunyai 29 proton, elektron-elektronnya tersebar pada 4 baris orbit, yang paling luar hanya satu elektron. Ini adalah rahasia dari penghantar listrik yang baik. Setiap benda yang memiliki struktur atom kurang dari 4 orbit yang paling luar atau memiliki sifat daya hantar yang baik. Bila benda yang memiliki struktur atom lebih dari 4 elektron pada garis orbit yang paling luar di sebut penyekat (bukan penghantar). Benda yang memiliki sedikit elektron pada garis orbit paling luar, elektronnya lebih mudah berpindah dari orbitnya oleh tegangan yang rendah. Hal ini akan menyebabkan terjadinya aliran elektron dari atom ke atom. Seperti telah kita pelajari bahwa atom mempunyai proton dan elektron, masing-masing partikel mempunyai gaya potensial (potensial force). Proton bermuatan positif, sedangkan elektron bermuatan negatif. Proton pada inti atom menarik elektron dan menahan elektron pada garis orbit selama muatan positif dari proton sama dengan muatan negatif dari elektron atau mempunyai listrik netral. Bilamana terjadi muatan netral elektron yang beredar digaris orbit dapat dengan mudah berpindah jika elektron-elektron ditarik jauh oleh atom lain, atom itu menjadi bermuatan positif dan menjauhnya elektron yang ditarik oleh atom yang lain tadi mengakibatkan atom tersebut bermuatan negatif. Atom yang bermuatan negatif (-) memiliki jumlah elektron yang berlebihan, sedangkan atom yang bermuatan positif (+) jumlah elektronnya sedikit atau kekurangan elektron. Semoga Bermanfaat

Dioda Zener

Dioda Zener adalah diode 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 diode biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah. Dioda yang biasa tidak akan mengalirkan arus listrik untuk mengalir secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di bawah tegangan rusaknya. Jika melampaui batas tegangan operasional, diode biasa akan menjadi rusak karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas. Namun proses ini adalah reversibel jika dilakukan dalam batas kemampuan. Dalam kasus pencatuan-maju (sesuai dengan arah gambar panah), diode ini akan memberikan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0.6 Volt yang biasa untuk diode silikon. Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis diode yang dipakai. Sebuah diode Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan diode biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tegangan tembus yang jauh dikurangi, disebut tegangan Zener. Sebuah diode Zener memiliki p-n junction yang memiliki doping berat, yang memungkinkan elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi material tipe-p ke dalam pita konduksi material tipe-n. Sebuah diode Zener yang dicatu-balik akan menunjukan perilaku tegangan tembus yang terkontrol dan akan melewatkan arus listrik untuk menjaga tegangan jatuh supaya tetap pada tegangan Zener. Sebagai contoh, sebuah diode Zener 3.2 Volt akan menunjukan tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika diberi catu-balik. Namun, karena arusnya terbatasi, sehingga diode Zener biasanya digunakan untuk membangkitkan tegangan referensi, untuk menstabilisasi tegangan aplikasi-aplikasi arus kecil, untuk melewatkan arus besar diperlukan rangkaian pendukung IC atau beberapa transistor sebagai output. Tegangan tembusnya dapat dikontrol secara tepat dalam proses doping. Toleransi dalam 0.05% bisa dicapai walaupun toleransi yang paling biasa adalah 5% dan 10%. Efek ini ditemukan oleh seorang fisikawan Amerika, Clarence Melvin Zener. Mekanisme lainnya yang menghasilkan efek yang sama adalah efek avalanche, seperti di dalam diode avalanche. Kedua tipe diode ini sebenarnya dibentuk melalui proses yang sama dan kedua efek sebenarnya terjadi di kedua tipe diode ini. Dalam diode silikon, sampai dengan 5.6 Volt, efek Zener adalah efek utama dan efek ini menunjukan koefisiensi temperatur yang negatif. Di atas 5.6 Volt, efek avalanche menjadi efek utama dan juga menunjukan sifat koefisien temperatur positif. Dalam diode Zener 5.6 Volt, kedua efek tersebut muncul bersamaan dan kedua koefisien temperatur membatalkan satu sama lainnya. Sehingga, diode 5.6 Volt menjadi pilihan utama di aplikasi temperatur yang sensitif. Teknik-teknik manufaktur yang modern telah memungkinkan untuk membuat diode-diode yang memiliki tegangan jauh lebih rendah dari 5.6 Volt dengan koefisien temperatur yang sangat kecil. Namun dengan munculnya pemakai tegangan tinggi, koefisien temperatur muncul dengan singkat pula. Sebuah diode untuk 75 Volt memiliki koefisien panas yang 10 kali lipatnya koefisien sebuah diode 12 Volt. Semua diode di pasaran dijual dengan tanda tulisan atau kode voltase operasinya ditulis dipermukaan kristal diode , biasanya dijual dinamakan diode Zener. Pemakaian Dioda Zener digunakan secara luas dalam sirkuit elektronik. Fungsi utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan. Pada saat disambungkan secara parallel dengan sebuah sumber tegangan yang berubah-ubah yang dipasang sehingga mencatu-balik, sebuah diode Zener akan bertingkah seperti sebuah kortsleting (hubungan singkat) saat tegangan mencapai tegangan tembus diode tersebut. Hasilnya, tegangan akan dibatasi sampai ke sebuah angka yang telah ditetapkan sebelumnya.

Bahan pembentuk semikonduktor

Bahan pembentuk semikonduktor yaitu :- Silikon Silikon adalah material dengan struktur pita energi tidak langsung (indirect bandgap), di mana nilai minimum dari pita konduksi dan nilai maksimum dari pitavalensi tidak bertemu pada satu harga momentum yang sama. Ini berarti agar terjadieksitasi dan rekombinasi dari pembawa muatan diperlukan perubahan yang besar padanilai momentumnya atau dapat dikatakan dibutuhkan bantuan sebuah partikel denganmomentum yang cukup (seperti phonon) untuk mengkonservasi momentum padasemua proses transisi. Dengan kata lain, silikon sulit memancarkan cahaya. Sifat inimenyebabkan silikon tidak layak digunakan sebagai piranti fotonik/optoelektronik.Ciri-ciri silicon :Konduktivitas lebih rendah dari GermaniumDigunakan untuk dioda dan transistor daya tinggiKetahanan termal lebih tinggi daripada Germanium Galium Arsenide GaAs adalah material semikonduktor dengan struktur pita energy langsung (direct bandgap), dimana, nilai minimum dari pita konduksi dan nilai maksimum dari pitavalensi bertemu pada satu harga momentum yang sama. Pada material ini electronbebas pada minimum pita konduksi dapat melakukan rekombinasi dengan hole di maksimum pita valensi, karena momentum dari kedua “partikel” sama, maka, foton dapat diemisikan sebagai konsekuensi dari hokum konservasi energy. Memiliki sifat-sifat yang dapat diatur mengikuti sifat Germanium dan Silikon