Pengertian Uni Junction Transistor dan Bipolar Junction Transistor

Uni Junction Transistor (UJT)
      
       Uni Junction Transistor merupakan suatu komponen elektronika semi konduktor yang memiliki tiga terminal dan hanya mempunyai satu pertemuan / sambungan. Seperti namanya, Uni Junction Transistor juga digolongkan sebagai salah satu anggota dari keluarga Transistor. UJT berbeda dengan Transistor Bipolar pada umumnya karena UJT tidak memiliki Terminal Kolektor (C). UJT  yang memiliki tiga terminal ini terdiri dari 1 Terminal Emitor (E), dan 2 Terminal Basis (B1 dan B2). 

       Pada dasarnya UJT terdiri dari semikonduktor jenis Silikon yang bertipe N yang didoping ringan dan sepotong Silikon bertipe P yang berukuran kecil dengan doping tinggi (berat) di satu sisinya untuk menghasilkan sambungan tunggal P-N (P-N Junction). Sambungan Tunggal inilah yang kemudian dijadikan terminologi UJT yaitu Uni Junction Transistor. Di kedua ujung batang silikon yang bertipe N, terdapat dua kontak Ohmik yang membentuk terminal B1 (Basis 1) dan B2 (Basis 2). Daerah Semi Konduktor yang bertipe P menjadi Terminal Emitor (E) pada UJT tersebut.

      Pada umumnya Uni Junction Transistor (UJT) ini digunakan pada beberapa aplikasi rangkaian elektronika seperti :

• Osilator Relaksasi (Relaxation Oscillator).
• Rangkaian Saklar Elektronik.
• Sensor Magnetik Flux.
• Rangkaian Pembatas Tegangan dan Arus listrik.
• Osilator Bistabil (Bistable Oscillators).
• Rangkaian Regulator Tegangan dan Arus Listrik.
• Rangkaian Pengendali Fase (Phase Control Circuits).

Bipolar Junction Transistor (BJT)

    Bipolar Junction Transistor (BJT) adalah salah satu dari dua jenis transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua diode yang terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. BJT (Bipolar Junction Transistor) tersusun atas tiga material semi konduktor terdoping yang dipisahkan oleh dua sambungan PN. Ketiga material semi konduktor tersebut dikenal dalam BJT sebagai Emitter, Base dan Collector. Daerah base merupakan semi konduktor dengan sedikit doping dan sangat tipis bila dibandingkan dengan emitter (doping paling banyak) maupun collector (semi konduktor berdoping sedang). 

    Karena struktur fisiknya yang seperti itu, terdapat dua jenis BJT. Tipe pertama terdiri dari dua daerah N yang dipisahkan oleh daerah P (NPN). Tipe lainnya terdiri dari dua daerah P yang dipisahkan oleh daerah N (PNP). Sambungan PN yang menghubungkan daerah base dan emitter dikenal sebagai sambungan base-emitter (base-emitter junction), sedangkan sambungan PN yang menghubungkan daerah base dan collector dikenal sebagai sambungan base-collector (base-collector junction). Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal base dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal collector. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguat elektronik.

       Gambar 1 menunjukkan dua jenis Bipolar Junction Transistor (BJT)

         Gambar 2 menunjukkan simbol skematik untuk bipolar junction transistor tipe NPN dan PNP. Istilah bipolar digunakan karena adanya elektron dan hole sebagai muatan pembawa (carriers) di dalam struktur transistor.

Organisasi Register

User Visible Register

Adalah register yang isinya bisa dilihat oleh programmer.

Yang termasuk User Visible Register:

1     1. General Purpose

2     2. Data

3     3. Address

4     4. Condition Codes

·         General Purpose Register

-Digunakan untuk melakukan operasi aritmatika dan logika.

-Terdiri dari register EAX, EBX, ECX, EDX (4 byte); register AX, BX, CX, DX (2 byte); register AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH, DL (1 byte).

a)      AX (Accumulator Register)

-Digunakan untuk operasi aritmatika dan logika.

-Memegang data awal yang akan dioperasikan dan hasil akhir untuk proses.

b)     BX (Base Register)

-Merupakan address register yang bisa digunakan untuk pengalamatan tidak langsung.

c)      CX (Counter Register)

-Digunakan untuk tujuan perhitungan.

-Bertindak sebagai counter dalam loop.

d)     DX (Data Register)

-Memiliki peran khusus dalam pembagian dan perkalian.

·         Address Register / Segment Register

-Merupakan kumpulan dari register CS, DS, ES, dan SS.

    - Setiap segment register memiliki ukuran 2 byte.

a)      CS (Code Segment)

    -Memegang lokasi basis dari semua instruksi yang dieksekusi dalam program.

    -CS bersama register IP mem-fetching instruksi berikutnya.

b)     DS (Data Segment)

    -Merupakan lokasi basis default untuk variabel memori.

    -DS menunjuk data di dalam memori menggunakan register DI atau SI.

c)      ES (Extra Segment)

    -Merupakan lokasi basis additional untuk variabel memori.

d)     SS (Stack Segment)

    -Di dalam SS memuat lokasi basis dari program stack terkini.

-Terdapat juga Index Register yang digunakan untuk pergerakan data.

-Ada 2 tipe dari Index Register:

  Ø  SI (Source Index)

  Ø  DI (Destination Index)

Control & Status Register

Adalah register yang digunakan oleh CU, kontrol operasi CPU, dan oleh sistem operasi untuk kontrol eksekusi program.

Yang termasuk Control & Status Register:

1      1. Program Counter (PC)

2      2. Instruction Register (IR)

3      3. Memory Address Register (MAR)

4      4. Memory Buffer Register (MBR)

·         Program Counter (PC)

-Memegang alamat instruksi berikutnya yang akan di-fetch dan dieksekusi.

-Ketika instruksi di-fetch, nilai PC otomatis bertambah dan menunjuk ke alamat instruksi berikutnya.

·         Instruction Register (IR)

-Memegang instruksi terkini yang sedang dieksekusi.

·         Memory Address Register (MAR)

-Memegang alamat lokasi memori aktif.

-Ketika CPU ingin menyimpan atau membaca data dari memori, CPU menyimpan alamat lokasi memori yang dibutuhkan di MAR.

·         Memory Buffer Register (MBR)

-Memegang data yang dibaca dari atau ditulis di dalam memori.

Sumber Referensi:

https://www.youtube.com/watch?v=0DSf70jWPKQ&list=PLu0dyPm5S71OUyYvZbYk6cfzXgBGSQxMQ

Daerah Kerja Transistor

Cut Off

Daerah cut off merupakan daerah kerja transistor dimana keadaan transistor menyumbat pada hubungan kolektor - emitor. Daerah cut off sering dinamakan sebagai daerah mati karena pada daerah kerja ini transistor tidak dapat mengalirkan arus dari kolektor ke emitor. Pada daerah cut off transistor dapat di analogikan sebagai saklar terbuka pada hubungan kolektor - emitor.

            Dengan mengatur Ib = 0 atau tidak memberi tegangan pada bias basis atau basis diberi tegangan mundur terhadap emitor maka transistor akan dalam kondisi mati (cut off), sehingga tak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor (Ic≈0) dan Vce≈Vcc. Keadaan ini menyerupai saklar pada kondisi terbuka.

            Besarnya tegangan antara kolektor dan emitor transistor pada kondisi mati atau cut off adalah:

Vce = Vcc – Ic . Rc

Karena kondisi mati Ic = 0 (transistor ideal) maka:

Vce = Vcc . R c

 Vce = Vcc

Besar arus basis Ib adalah:

Ib = Ic / β

Ib = 0

S   Saturasi                          
                Daerah jenuh (saturasi) adalah daerah dengan VCE kurang dari tegangan lutut (knee) VK. Daerah jenuh terjadi bila sambungan emiter dan sambungan basis dibias maju. Pada daerah jenuh arus kolektor tidak bergantung pada nilai Ib. Tegangan jenuh kolektor – emiter, VCE(sat) untuk transistor silikon adalah 0,2 V, sedangkan untuk transistor germanium adalah 0,1 V.

Besarnya tegangan kolektor emitor Vce suatu transistor pada konfigurasi diatas dapat diketahui sebagai berikut. 

Karena kondisi jenuh Vce = 0V (transistor ideal) maka besarnya arus kolektor (Ic) adalah :

            Besarnya arus yang mengalir agar transistor menjadi jenuh (saturasi) adalah:

            Sehingga besar arus basis Ib jenuh adalah :         

                                                                       

Aktif

          Pada daerah kerja ini transistor biasanya digunakan sebagai penguat sinyal. Transistor dikatakan bekerja pada daerah aktif karena transistor selelu mengalirkan arus dari kolektor ke emitor walaupun tidak dalam proses penguatan sinyal, hal ini ditujukan untuk menghasilkan sinyal keluaran yang tidak cacat. Daerah aktif terletak antara daerah jenuh (saturasi) dan daerah mati (Cut off).

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

          Jika hukum Kirchhoff mengenai tegangan dan arus diterapkan pada loop kolektor (rangkaian CE), maka dapat diperoleh hubungan :

V_CE = V_CC - I_CR_C .............. (6)

Dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah :

P_D = V_CE.I_C ............... (7)              

                                                                                                                                                     Rumus ini mengatakan jumlah dissipasi daya transistor adalah tegangan kolektor-emitor dikali jumlah arus yang melewatinya. Dissipasi daya ini berupa panas yang menyebabkan naiknya temperatur transistor. Umumnya untuk transistor power sangat perlu untuk mengetahui spesifikasi P_Dmax. Spesifikasi ini menunjukkan temperatur kerja maksimum yang diperbolehkan agar transistor masih bekerja normal. Sebab, jika transistor bekerja melebihi kapasitas daya P_Dmax maka transistor dapat rusak atau terbakar.

Semikonduktor

1.         Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator (isolator) dan konduktor. Semikonduktor disebut juga sebagai bahan setengah penghantar listrik. Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide.     

Tipe atau Jenis Semikonduktor :

      N-type Semikonduktor

Dikatakan N-type karena Semikonduktor jenis ini pembawa muatannya (Charge Carrier) adalah terdiri dari Elektron. Elektron adalah bermuatan Negatif sehingga disebut dengan Tipe Negatif atau N-type.

P-Type Semikonduktor

Dikatakan P-type karena Semikonduktor jenis ini kekurangan Elektron atau disebut dengan “Hole”. Ketika pembawa muatannya adalah Hole maka Semikonduktor tersebut merupakan Semikonduktor bermuatan Positif.

Contoh komponen Semikonduktor: Dioda, Transistor, Integrated Circuit (IC).

a.  Rangkaian diskrit merupakan rangkaian elektronik yang komponen-komponennya terletak pada papan rangkaian (PCB – Printed Circuit Board), hubungan antar komponen dilakukan melalui konduktor. Setiap komponen berdiri sendiri, sehingga komponen yang rusak dapat langsung diganti tanpa mengganggu kinerja komponen lain.

  b. Rangkaian terintegrasi (integrated circuit) disebut juga sirkuit terpadu, terdiri dari beberapa transistor, resistor, dll yang terinterkoneksi satu sama lain dalam package (paket) kecil dengan terminal-terminal sambungan. IC itu sudah lengkap, hanya memerlukan sambungan input dan output dan sebuah tegangan supply untuk bisa berfungsi. Cara lain, beberapa komponen eksternal harus dihubungkan agar IC itu bisa beroperasional.

IC dapat diklasifikasikan menurut fungsinya, sebagai IC analog atau IC digital. IC analog (juga disebut IC linier) bisa berupa amplifier, voltage regulator, dll. IC digital biasanya berisi transistor-transistor baik yang dalam keadaan swicthed-off atau dalam keadaan switched-on. Gerbang-gerbang logika, counting circuits, dan yang semacam terdapat dalam bentuk IC.

Metode lain mengklasifikasi IC adalah menurut ukurannya: Small-Scale Integration (SSI), Medium-Scale Integration (MSI), Large-Scale Integration (LSI), dan Very Large-Scale Integration (VLSI).

  c. Macam-macam, fungsi, dan simbol dioda:

- Dioda Rectifier
Berfungsi sebagai penyearah tegangan / arus dari arus bolak-balik (AC) ke arus searah (DC) atau mengubah arus AC menjadi DC.

    Simbol:

   - Dioda Zener
  Berfungsi untuk menyelaraskan tegangan yang masuk dan keluar. 

    Simbol:

   - Dioda Emisi Cahaya (LED)
   Berfungsi sebagai lampu indikator, untuk transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam suatu jarak tertentu, sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang terisolir secara total. 

   Simbol:

   - Dioda Cahaya / Foto (Photo Dioda)
  Berfungsi untuk menangkap cahaya. Biasanya digunakan untuk sensor keamanan seperti alarm, untuk sensor yang menggunakan pita data berlubang, digunakan pada alat pengukur cahaya atau lebih dikenal sebagai Lux Meter.

  Simbol:

   - Dioda Varactor
  Dioda yang kapasitansinya berdasarkan tegangan yang diberikan. Biasanya digunakan pada pesawat penerima radio dan pada televisi di bagian pengaturan suara (Audio). 

  Simbol:

   - Dioda Schottky
  Berfungsi sebagai pengendali.

  Simbol:

   2.      Penyearah Setengah Gelombang

Rangkaian penyearah setengah gelombang merupakan rangkaian penyearah sederhana yang hanya dibangun menggunakan satu dioda saja. Prinsip kerja dari rangkaian penyearah setengah gelombang ini adalah pada saat setengah gelombang pertama (puncak) melewati dioda yang bernilai positif menyebabkan dioda dalam keadaan ‘forward bias’ sehingga arus dari setengah gelombang pertama ini bisa melewati dioda.

Pada setengah gelombang kedua (lembah) yang bernilai negatif menyebabkan dioda dalam keadaan ‘reverse bias’ sehingga arus dan setengah gelombang kedua yang bernilai negatif ini tidak bisa melewati dioda.

Rangkaian penyearah setengah gelombang ini memiliki kelemahan pada kualitas arus DC yang dihasilkan. Arus DC rata-rata yang dihasilkan dari rangkaian ini hanya 0,318 dari arus maksimum-nya, jika dituliskan dalam persamaan matematika adalah sebagai berikut;

I_AV = 0,318 ∙ I_MAX

Oleh sebab itu, rangkaian penyearah setengah gelombang lebih sering digunakan sebagai rangkaian yang berfungsi untuk menurunkan daya pada suatu rangkaian elektronika sederhana dan digunakan juga sebagai demodulator pada radio penerima AM.

Penyerah Gelombang Penuh

Penyearah gelombang penuh (full wave rectifier) adalah sistem penyearah yang menyearahkan semua siklus gelombang sinus menggunakan dua blok dioda (satu blok dioda bisa berupa satu atau beberapa dioda yang diparalel) yang bekerja secara komplemen. Satu dioda bekerja pada fase siklus positif dan satu dioda bekerja pada fase siklus negatif yang telah dibalik. Oleh karena itu, penyearah gelombang penuh identik dengan penggunaan transformator center tap (CT) yang memiliki dua buah output sinyal AC dengan fase berkebalikan.

Rangkaian penyearah gelombang penuh menghasilkan tegangan DC dengan riak (ripple) yang lebih sedikit dibanding penyearah setengan gelombang. Hal ini karena gelombang yang dihasilkan lebih rapat, yaitu hasil penggabungan dari siklus sinyal sinus positif dan siklus sinyal sinus negatif yang telah dibalik menjadi siklus positif. Jadi penyearah akan tetap mengeluarkan output pada periode gunung dan lembah dari sinyal sinus.