CHAPTER 17 GATE TURN-OFF SWITCH

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

CHAPTER 17

SAWTOOTH GENERATOR

FIG 17.22

1. Pendahuluan [Kembali]

Rangkaian ini dirancang untuk menghasilkan sinyal gelombang gigi gergaji (sawtooth waveform) yang digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pemindaian televisi, osiloskop, dan pembangkit sinyal. Gelombang gigi gergaji berguna karena kenaikan tegangan secara linier dan penurunan tajamnya mencerminkan perubahan waktu yang seragam dan dapat digunakan sebagai dasar waktu (time base).

Selain itu, penggunaan Gate Turn-Off Thyristor (GTO) dalam rangkaian ini memungkinkan kontrol on-off yang lebih baik dibandingkan SCR biasa, karena GTO dapat dimatikan dengan sinyal pada gate-nya. Hal ini memberikan efisiensi dan fleksibilitas dalam aplikasi switching daya tinggi serta dalam pembangkit sinyal bentuk gelombang tertentu.

2. Tujuan [Kembali]

Menghasilkan sinyal gelombang gigi gergaji (sawtooth waveform).
Menunjukkan aplikasi praktis dari GTO dalam pembangkit sinyal.
Memberikan pemahaman tentang prinsip pengisian dan pengosongan kapasitor secara periodik.
Mengilustrasikan penggunaan dioda zener sebagai pengatur tegangan referensi.
Menunjukkan metode kontrol GTO melalui sinyal gate.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

tegangan pada mana diode Zener mulai menghantarkan arus dalam arah terbalik (bias terbalik), dan di sinilah sifat khas diode Zener muncul. Diode Zener biasanya digunakan untuk penstabil tegangan, karena ia dapat menjaga tegangan tetap stabil meskipun ada perubahan arus yang melewatinya. Misalnya, dalam rangkaian regulator tegangan, diode Zener digunakan untuk memastikan bahwa tegangan tetap pada nilai tertentu yang diinginkan.

4. Oscilloscope

Oscilloscope (atau osiloskop) adalah alat ukur elektronik yang digunakan untuk menampilkan bentuk gelombang sinyal listrik dalam grafik yang menunjukkan hubungan antara tegangan dan waktu. Alat ini sangat penting untuk menganalisis karakteristik sinyal seperti frekuensi, amplitudo, dan bentuk gelombang.

5. Polarized Capacitor

Kapasitor terpolarisasi (polarized capacitor) adalah jenis kapasitor yang memiliki polaritas tertentu pada terminalnya, yang berarti satu terminal harus dihubungkan ke kutub positif dan yang lainnya ke kutub negatif dalam rangkaian listrik. Polaritas ini sangat penting karena jika kapasitor terpolarisasi dipasang dengan arah yang salah, ia bisa rusak atau bahkan meledak.

Jenis kapasitor terpolarisasi yang paling umum adalah kondensator elektrolit. Kapasitor elektrolit digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kapasitas tinggi dalam ukuran yang relatif kecil dan sering digunakan di rangkaian DC (arus searah), seperti dalam filter daya atau untuk menyaring sinyal.

6. High Granularity Interactive Potentiometer

High Granularity Interactive Potentiometer adalah jenis potensiometer (alat untuk mengatur resistansi dalam rangkaian) yang memiliki tingkat pengaturan atau granularitas yang lebih tinggi. Dalam konteks ini, granularitas tinggi berarti potensiometer tersebut dapat memberikan kontrol yang lebih presisi atau lebih halus atas perubahan resistansi, sehingga memungkinkan penyesuaian yang lebih detail atau lebih akurat.

7. Transistor Bipolar NPN

Transistor bipolar NPN adalah salah satu jenis transistor bipolar junction (BJT), yang merupakan komponen elektronik aktif yang digunakan untuk menguatkan sinyal atau mengendalikan arus listrik. Transistor NPN terdiri dari tiga lapisan semikonduktor: Negatif-Positif-Negatif (N-P-N), yang membentuk tiga terminal utama, yaitu:

Emitor (E) – tempat arus keluar dari transistor.
Basis (B) – terminal kendali yang mengatur arus antara kolektor dan emitor.
Kolektor (C) – tempat arus masuk ke transistor.

8. Kabel Penghubung / Jumper

Kabel penghubung dalam rangkaian listrik adalah konduktor listrik (biasanya berupa kawat tembaga atau aluminium) yang digunakan untuk mengalirkan arus listrik dari satu komponen ke komponen lainnya dalam sebuah rangkaian.

9. Ground

Ground (atau tanah) dalam konteks elektronika adalah referensi tegangan nol volt dalam sebuah rangkaian listrik. Ground juga merujuk pada jalur aman untuk mengalirkan arus listrik berlebih atau arus bocor ke bumi, yang berfungsi untuk melindungi perangkat dan pengguna dari bahaya listrik.

4. Dasar Teori [Kembali]

Semikonduktor adalah bahan yang memiliki sifat konduktivitas listrik di antara konduktor (seperti tembaga) dan isolator (seperti karet). Komponen semikonduktor utama, seperti diode, transistor, dan thyristor, banyak digunakan dalam rangkaian elektronik untuk pengendalian arus listrik.

PNPN merujuk pada struktur semikonduktor yang terdiri dari empat lapisan bahan semikonduktor, dengan dua lapisan P (positif) dan dua lapisan N (negatif). Struktur ini membentuk perangkat semikonduktor yang lebih kompleks dibandingkan dengan diode biasa yang hanya memiliki satu lapisan P dan satu lapisan N.

Struktur PNPN terdiri dari dua junction (hubungan antara material P dan N):

PN junction pertama (antara lapisan P pertama dan N pertama)
NP junction kedua (antara lapisan N kedua dan P kedua)

Pada perangkat semikonduktor ini, tegangan atau arus tertentu diperlukan untuk mengubah perangkat dari keadaan OFF (tidak mengalirkan arus) menjadi ON (mengalirkan arus). Ketika tegangan cukup diberikan pada titik pemicu (gate), arus dapat mengalir melalui perangkat. Namun, setelah perangkat menyala, aliran arus dapat terus berlanjut bahkan tanpa adanya tegangan pemicu, hingga arus diputuskan atau tegangan dihentikan.

Beberapa perangkat yang menggunakan struktur PNPN adalah:

Thyristor (Silicon Controlled Rectifier, SCR):
- Merupakan perangkat semikonduktor yang digunakan untuk mengontrol aliran arus besar. Thyristor memiliki kemampuan untuk mengalirkan arus hanya setelah diberi pemicu pada gate dan akan tetap mengalirkan arus hingga sumber daya dimatikan.
Triac:
- Mirip dengan thyristor, tetapi triac dapat mengalirkan arus dalam kedua arah (bidirectional) dan digunakan dalam aplikasi pengaturan daya AC (arus bolak-balik).
Diode Shockley:
- Adalah diode yang memiliki dua junction PN. Perangkat ini digunakan untuk aplikasi switching atau pengendalian arus dalam sirkuit dengan kontrol arus tinggi.
Diode Gunn:
- Digunakan dalam aplikasi frekuensi tinggi, seperti radar dan mikrogelombang, di mana sinyal frekuensi tinggi diperlukan.

- Prinsip Kerja Perangkat PNPN

Perangkat semikonduktor seperti thyristor dan triac bekerja berdasarkan prinsip pengendalian arus menggunakan gate. Ketika tegangan atau arus tertentu diterapkan pada gate:

Pada thyristor, setelah pemicu diberikan, perangkat akan tetap mengalirkan arus meskipun tegangan pemicu dihilangkan, sampai arus dihentikan.
Pada triac, pemicu akan memungkinkan perangkat mengalirkan arus baik pada siklus positif maupun negatif dalam arus bolak-balik (AC).

Secara keseluruhan, perangkat ini dikenal karena kemampuannya untuk mengendalikan arus besar dan dapat tetap mengalirkan arus meskipun sinyal pemicu dihentikan (latch-on).

- Aplikasi dan Penggunaan Perangkat PNPN

Perangkat semikonduktor dengan struktur PNPN banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, antara lain:

Pengendalian Daya:
- Thyristor dan triac digunakan dalam sistem pengaturan daya, terutama dalam sistem AC dan DC, untuk mengatur dan mengontrol aliran arus ke beban, seperti motor listrik, pemanas, dan peralatan industri.
Penguatan dan Oscillator:
- Diode Shockley digunakan dalam aplikasi penguat dan rangkaian osilator untuk menghasilkan sinyal atau menguatkan sinyal listrik dalam berbagai frekuensi.
Pengaturan Arus Tinggi:
- Thyristor dan triac digunakan dalam pengendalian arus tinggi, misalnya dalam peralatan pemrosesan industri atau pengaturan motor listrik besar.
Sistem Telekomunikasi dan Mikrogolombang:
- Diode Gunn digunakan dalam aplikasi radar dan komunikasi mikrogelombang untuk menghasilkan atau mendeteksi sinyal frekuensi tinggi.