MAKALAH

ELEKTRONIKA DAYAPenyearah Dioda dan Saklar

Disusun Oleh :

FERRY KRISTIAN M : 010 301 2011 001

YUNUS TANDI R : 010 301 2011 013

UNIVERSITAS KRISTEN INDONESIA PAULUS

MAKASSAR

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Betapa sukar manusia memberi gambaran tentang situasi dunia pada beberapa abad

yang lalu ketika pemakaian listrik baru saja di mulai, pada waktu itu beberapa orang telah

memiliki penerangan listrik di rumahnya, tetapi pemakain listrik dan mesin-mesin yang seperti

sekarang belum ada. Motor listrik dan batrai kuno yang di pakai pada waktu itu masih

merupakan suatu keajaiban. Sunguh sangat berbeda dengan keadaan sekarang, dimana banyak

peralatan yang ada di sekitar kita mengunakan listrik.

Oleh karena pemakeannya yang begitu luas maka kita perlu mempelajari bagai mana

listrik memberikan pengaruh pada dunia tempat kita berada. Kita harus dapat menerapkan

pengertian daya listrik pada pemakaian alat-alat listrik di rumah tangga sesuai dengan batas daya

tersedia yang di batasi sekring.

1. DIODADioda merupakan piranti non-linier karena grafik arus terhadap tegangan bukan berupa

garis lurus, hal ini karena adanya potensial penghalang (Potential Barrier). Ketika tegangan dioda lebih kecil dari tegangan penghambat tersebut maka arus dioda akan kecil, ketika tegangan dioda melebihi potensial penghalang arus dioda akan naik secara cepat.

Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron.

A. PERLAKUAN DIODA

dioda dengan bias maju dioda dengan bias negatif

Bias Maju

Bias positif, dengan arti kata 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.

Bias Mundur

Polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P. Sehingga 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. Lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.

Tegangan Breakdown

Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (deplesion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah diatas 0.7 volt. Kira-kira 0.3 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.

Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.

Dioda Ideal

Secara sederhana, dioda akan menghantar dengan baik pada arah maju dan kurang baik pada arah balik, Secara ideal, dioda akan berperilaku seperti penghantar sempurna artinya dioda akan memiliki hambatan nol pada saat diberi catu maju dan hambatan tak terhingga saat dicatu balik

Dioda 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

Dioda LED

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

B. Rangkaian Penyearah Diodaa) Penyearah Setengah Gelombang

Gambar rangkaian tersebut menunjukkan sumber AC menghasilkan sebuah tegangan Sinusoidal, bila Dioda diasumsikan sebagai sebuah Dioda Ideal

Pada Siklus Positif / Putaran Setengah positif, Dioda akan menjadi sebuah Dioda dengan Bias Maju, artinya dioda dapat berlaku sebagai sebuah saklar tertutup

Pada Siklus Negatif / Putaran Setengah Negatif, Dioda akan menjadi sebuah Dioda dengan Bias Balik, artinya dioda dapat berlaku sebagai sebuah saklar terbuka

b) Bentuk gelombang Ideal

Gelombang masukan berupa gelombang Sinus dengan nilai seketika vin dengan sebuah nilai Puncak Vp(in).

c) Setengah Gelombang

Pada penyearah setengah gelombang, maka dioda akan berlaku sebagai penghantar selama putaran setengah Positif dan tidak berlaku sebagai penghantar pada setengah siklus negatif, sehingga dinamakan sebagai Sinyal setengah Gelombang

Tegangan setengah gelombang menghasilkan arus beban satu arah, artinya arus mengalir hanya pada satu arah, tegangan setengan gelombang tersebut merupakan tegangan DC yang bergerak naik sampai nilai max dan turun sampai nol dan tetap nol selama siklus setengan negatif

Setengah Gelombang Ideal : Vp(out) = Vp(in)

d) Penyearah Gelombang Penuh

Rectifier gelombang penuh adalah equivalen dengan dua kali rectifier stengah gelombang, sebab center tap masing-masing Rectifier mempunyai tegangan masukan yang equal dengan setengah tegangan sekunder

Dioda D1 menghantar ke putaran setengah positif dan Dioda D2 menghantar ke putaran setengah negatif.

Sebagai hasilnya arus beban rectifier mengalir selama setengah putaran bersama-sama

Rangkaian equivalen pada putaran maju stengah siklus positif, D1 merupakan Dioda dengan bias maju yang akan menghasilkan sebuah tegangan beban positif yang diindikasikan sebagai Polarity Plus-Minus melalui Resistor beban.

Rangkaian equivalen pada putaran maju stengah siklus Negatif, D2 merupakan Dioda dengan bias maju yang akan menghasilkan sebuah tegangan beban positif.

Selama kedua putaran setengah, tegangan beban mempunyai polaritas yang sama dan arus beban berada dalam satu arah, Rangkaian ini disebut sebagai Rectifier gelombang penuh, sebab mengganti tegangan masukan AC ke Pulsating (getaran) tegangan keluaran DC.

e) Rectifier Jembatan

Rectifier jembatan menyerupai Rectifier gelombang penuh sebab menghasilkan tegangan keluaran gelombang penu, Dioda D1 dan D2 menghantar di atas setengah siklus positif da D3 dan D4 menghantar di atas setengah siklus negative.

2. SAKLAR

Saklar adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan jaringan listrik, atau

untuk menghubungkannya. Jadi saklar pada dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus

aliran listrik. Selain untuk jaringan listrik arus kuat, saklar berbentuk kecil juga dipakai untuk

alat komponen elektronika arus lemah.

Secara sederhana, saklar terdiri dari dua bilah logam yang menempel pada suatu rangkaian,

dan bisa terhubung atau terpisah sesuai dengan keadaan sambung (on) atau putus (off) dalam

rangkaian itu. Material kontak sambungan umumnya dipilih agar supaya tahan terhadap korosi.

Kalau logam yang dipakai terbuat dari bahan oksida biasa, maka saklar akan sering tidak bekerja.

Untuk mengurangi efek korosi ini, paling tidak logam kontaknya harus disepuh dengan logam

anti korosi dan anti karat. pada dasarnya tombol bisa diaplikasikan untuk sensor mekanik, karena

bisa dijadikan sebagai pedoman pada mikrokontroller untuk pengaturan alat dalam pengontrolan.

Ada 2 jenis saklar pada umumnya :

1) Saklar Otomatis / Dinamis

2) Saklar Manual / Statis

1) SAKLAR OTOMATIS / DINAMIS

Overcurrent (Rele arus lebih) digunakan untuk melindungi sistem dari arus beban lebih maupun arus hubung singkat. Arus beban lebih adalah arus yang melebihi arus operasi normal,. Sedangkan arus hubung singkat adalah arus yang disebabkan terjadinya hubung singkat pada jalur penghantar, bisa hubung singkat dengan tanah maupun antar saluran.

Circuit Breaker-CB (Pemutus rangkaian) adalah saklar yang secara otomatis membuka/memutus rangkaian listrik ketika terjadi kondisi beban-lebih. Seperti pada peralatan yang lain. Pemutus rangkaian tersedia dalam beberapa rating tegangan yaitu: tegangan-rendah, sedang dan tinggi Pemutus tegangan rendah umumnya dioperasikan di udara bebas sehingga tidak perlu pemutus busur api, karena busur api dapt padam dengan sendirinya oleh isolasi udara. Sedangkan untuk tegangan tinggi busur api tidak bisa mati tanpa pemadam. Pemadaman

busur api pada CB dengan tegangan tinggi dapat dilakukan dengan, hembusan udara, minyak, vakum dan gas SF6.

Recloser : Berfungsi untuk memutuskan saluran secara otomatis ketika terjadi gangguan dan akan segera menutup kembali beberapa waktu kemudian sesuai dengan setting waktunya. Biasanya alat ini disetting untuk dua kali bekerja, yaitu dua kali pemutusan dan dua kali penyambungan . Apabila hingga kerja recloser yang kedua keadaan masih membuka dan menutup, berarti telah terjadi gangguan permanen.

Fuse : Berfungsi untuk memutuskan saluran apabila terjadi gangguan beban lebih maupun adanya gangguan hubung singkat. 6.

PMT : Berfungsi untuk memutuskan saluran secara keseluruhan pada tiap out put. Pemutusan dapat terjadi karena adanya gangguan sehingga secara otomatis PMT akan membuka ataupun secara manual diputuskan karena adanya pemeliharaan jaringan.

Reclocer (Pemutus Balik Otomatis) Salah satu tujuan pengamanan sistem tenaga listrik ialah terjaminnya penyaluran tenaga listrik, artinya bila terjadi gangguan (misalnya gangguan pada sistem distribusi yang sering terjadi) kalau mungkin tidak menimbulkan pemutusan daya, ataupun bila terpaksa, pemutusan tersebut diusahakan sesingkat mungkin. Peralatan yang bertugas untuk memberikan perintah memutus / menghubungkan daya secara otomatis adalah Pemutus Balik Otomatis(PBO) atau Recloser. Dengan penambahan rele penutup balik maka gangguan sementara tidak mengakibatkan pemutusan daya secara keseluruhan, atau hanya terjadi pemutusan daya dalam waktu yang sangat singkat (beberapa detik).

Sectionalizer Sectinalizer atau yang disebut juga saklar seksi otomatis (SSO) adalah sebuah alat pemutus beban yg secara otomatis dapat dibebankan, seksi-seksi yang tergantung dari suatu sistem distribusi atau dapat melokalisasi gangguan pada seksi yang terganggu, sehingga sistem yang tidak mengalami gangguan tetap mendapat energi listrik. Saklar seksi otomatis (SSO) bekerja sendiri untuk membuka rangkaian setelah perhitungan operasi pemutusan dari peralatan-peralatan disisi sumbernya, dan pembukaannya dilakukan pada saat peralatan disisi sumber sedang dalam posisi terbuka.

2) SAKLAR MANUAL / STATIS

Sakelar sebagai penghubung dan pemutus arus listrik. Dalam instalasi listrik, penghubung dan pemutus arus listrik secara manual disebut dengan sakelar mekanis diantaranya sakelar togel (toggleswich). Beberapa jenis sakelar togel antara lain:

1. Saklar SPST (Single Pole Single Throw Switch), merupakan sakelar togel yang terdiri dari satu kutub dengan satu arah, yaitu sebagai pemutus dan penghubung saja.

2. Saklar SPDT (Single Pole Double Throw Switch), merupakan sakelar yang terdiri dari satu kutub dengan dua arah hubungan. Sakelar ini dapat bekerja sebagai penukar. Dalam pemutusan dan menghubungkan hanya bagian kutub positif atau fasanya saja.

3. Saklar DPST (Double Pole Single Throw Switch), merupakan sakelar yang terdiri dari dua kutub dengan satu arah. Jadi hanya dapat menghubung dan memutus saja. Untuk jenis konstruksi putar jenis sakelar ini banyak dijumpai pada kotak sekering instalasi rumah (panel hubung bagi yang paling sederhana).

4. Saklar DPDT (Double Pole Double Throw Switch), merupakan sakelar yang terdiri dari dua kutub dengan dua arah. Sakelar jenis ini dapat digunakan sebagai penukar. Pada instalai motor dapat digunakan sebagai pembalik putaran motor arus arus searah dan dan motor satu fasa. Juga dapat digunakan sebagai pelayanan dua sumber tegangan pada satu motor.

5. Saklar TPST (Three Pole Single Trhow Switch), merupakan sakelar dengan satu arah pelayanan. Digunakan untuk motor 3 fasa atau system 3 fasa lainnya.

6. Saklar TPDT (Three Pole Double Trhow Switch), merupakan sakelar dengan tiga kutub yang dapat bekerja kedua arah. Sakelar ini digunakan pada instalasi motor tiga fasa atau system tiga fasa lainnya. Juga dapat digunakan sebagai pembalik putar motor 3 fasa, layanan motor 3 fasa dari dua sumber dan juga sebagai starter bintang segitiga yang sangat sederhana.

DAFTAR PUSTAKA

Jakarta 2009. “Sistem tenaga listrik ” http://qtop.wordpress.com/2009/05/27/ (Mei 2010)

Jakarta 2010. “ Sistem tenaga listrik – saklar statis ”http://4tax-community. blogspot. com/2010/03/.(Mei 2010)

Jakarta 2010. “Google search-Sistem pengaman daya,Saklar otomatis/dinamis.(Mei 2010)