Sifat dan Macam Bahan Penghantar dan Isolator
KULIAH 3
ELEKTRONIKA
DASAR
STEFEN .R. A. TAROREH, ST
Sifat dan Macam Bahan
Penghantar dan Isolator
Sifat Bahan Konduktor
Yang termasuk bahan-bahan penghantar
adalah bahan yang memiliki banyak elektron
bebas pada kulit terluar orbit.
Elektron bebas ini akan sangat berpengaruh
pada sifat bahan tersebut. Jika suatu bahan
listrik memiliki banyak elektron bebas pada
orbit-orbit elektron, bahan ini memiliki sifat
sebagai penghantar listrik.
Bahan penghantar memiliki sifatsifat penting, yaitu :
a) Daya Hantar Listrik
b) Koefisien Temperatur Hambatan
c) Daya Hantar Panas
d) Daya Tegangan Tarik
e) Timbulnya daya Elektro-motoris Termo
Daya Hantar Listrik
Arus yang mengalir dalam suatu penghantar
selalu mengalami hambatan dari penghantar
itu sendiri. Besar hambatan tersebut
tergantung dari bahannya.
Besar hambatan tiap meternya dengan luas
penampang 1 mm2 pada temperatur200C
dinamakan hambatan jenis. Besarnya
hambatan jenis suatu bahan dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan :
R : Hambatan dalam penghantar, satuannya
ohm (Ω)
p : hambatan jenis bahan, dalam satuan
ohm.mm2/m
l : panjang penghantar, satuannya meter (m)
A : luas penampang kawat penghantar,
satuannya mm2
Koefsien Temperatur
Hambatan
Telah kita ketahui bahwa dalam suatu
bahan akan mengalami perubahan volume
bila terjadi perubahan temperatur.
Bahan akan memuai jika temperatur suhu
naik dan akan menyusut jika temperatur
suhu turun.
Besarnya perubahan hambatan akibat
perubahan suhu dapat diketahui dengan
persamaan
R = R0 { 1 + (t – t0)}, dimana :
R : besar hambatan setelah terjadinya
perubahan suhu
R0 :besar hambatan awal, sebelum
terjadinya perubahan suhu.
T : temperatur suhu akhir, dalam 0C
t0 : temperatur suhu awal, dalam 0C
: koefisien temperatur tahanan
Daya Hantar Panas
Daya hantar panas menunjukkan jumlah
panas yang melalui lapisan bahan tiap
satuan waktu.
Diperhitungkan dalam satuan Kkal/jam 0C.
Terutama diperhitungkan dalam pemakaian
mesin listrik beserta perlengkapanya.
Pada umumnya logam mempunyai daya
hantar panas yang tinggi.
Daya Tegangan Tarik
Sifat mekanis bahan sangat penting,
terutama untuk hantaran diatas tanah.
Oleh sebab itu, bahan yang dipakai untuk
keperluan tersebut harus diketahui
kekuatannya.
Terutama menyangkut penggunaan dalam
pedistribusian tegangan tinggi.
Timbulnya daya Elektro-motoris
Termo
Sifat ini sangat penting sekali terhadap dua
titik kontak yang terbuat dari dua bahan
logam yang berlainan jenis, karena dalam
suatu rangkaian, arus akan menimbulkan
daya elektro-motoris termo tersendiri bila
terjadi perubahan temperatur suhu.
Daya elektro-motoris termo dapat terjadi
lebih tinggi, sehingga dalam pengaturan
arus dan tegangan dapat menyimpang
meskipun sangat kecil.
Besarnya perbedaan tegangan yang
dibangkitkan tergantung pada sifat-sifat
kedua bahan yang digunakan dan sebanding
dengan perbedaan temperaturnya.
Daya elektro-motoris yang dibangkitkan oleh
perbedaan temperatur disebut dengan daya
elektro-motoris termo.
Dari sekian banyak logam yang digunakan
dalam teknik listrik dan elektronika, antara
lain :alumunium, tembaga, seng, timah dan
sebagainya.
Sifat Bahan Isolator
Bahan yang disebut sebagai bahan isolator
adalah bahan dielektrik, ini disebabkan
jumlah elektron yang terikat oleh gaya tarik
inti sangat kuat.
Elektro-elektronya sulit untuk bergerak atau
bahkan tidak sangat sulit berpindah,
walaupun telah terkena dorongan dari luar.
Bahan isolator sering digunakan untuk
bahan penyekat (dielektrik).
Penyekat listrik terutama dimaksudkan
agar listrik tidak dapat mengalir jika
pada bahan penyekat tersebut diberi
tegangan listrik.
Untuk dapat memenuhi persyaratan
tersebut, diperlukan jenis bahan yang
sesuai.
Sifat Kelistrikan
Bahan penyekat mempunyai tahanan listrik
yang besar.
Penyekat listrik ditujukan untuk mencegah
terjadinya kebocoran arus listrik antara
kedua penghantar yang berbeda potensial
atau untuk mencegah loncatan listrik
ketanah.
Kebocoran arus listrik harus dibatasi sekecilkecilnya (tidak melampui batas yang telah
ditentukan oleh peraturan yang berlaku).
Sifat Mekanis
Mengingat luasnya pemakaiannya
pemakaian bahan penyekat, maka
dipertimbangkan kekuatan struktur
bahannya.
Dengan demikian, dapat dibatasi hal-hal
penyebab kerusakan dikarenakan
kesalahan pemakaiannya.
Misal diperlukan bahan yang tahan tarikan,
maka kita harus menggunakan bahan dari
kain daripada kertas. Bahan kain lebih kuat
terhadap tarikan daripada bahan kertas.
Sifat Termis
Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh
arus listrik atau oleh arus gaya magnet,
berpengaruh terhadap kekuatan bahan
penyekat. Demikian panas yang berasal dari
luar (alam sekitar).
Dalam hal ini, kalau panas yang ditimbulkan
cukup tinggi, maka penyekat yang
digunakan harus tepat. Adanya panas juga
harus dipertimbangkan, agar tidak merusak
bahan penyekat yang digunakan.
Sifat Kimia
Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan
penyekat dapat mengakibatkan perubahan
susunan kimia bahan.
Demikian juga pengaruh adanya
kelembaban udara, basah yang ada di
sekitar bahan penyekat. Jika kelembaban
tidak dapat dihindari, haruslah dipilih bahan
penyekat yang tahan terhadap air.
Demikian juga adanya zat-zat lain dapat
merusak struktur kimia bahan.
Penggunaan bahan isolator selain
sebagai bahan penyekat adalah sebagai
bahan tahanan (resistor).
Bahan tahanan yang umunya dipakai
merupakan paduan/ campuran logamlogam terdiri dari dua atau lebih unsur
bahan campuran.
Elemen Sumber Listrik Arus
Searah
Sumber listrik arus searah ialah
alat/benda yang menjadi sumber listrik
arus searah dan menghasilkan arus
searah secara permanent.
Sumber listrik arus searah yang paling
banyak dikenal adalah sumber listrik
arus searah yang membangkitkan listrik
secara kimia dan secara mekanik.
Elemen Elektro Kimia
Menurut Neinst, batang logam yang
dimasukan dalam larutan asam sulfat
akan melepaskan ion-ion positif ke
dalam larutan itu, oleh karena itu, logam
tersebut menjadi bermuatan negative.
Sedangkan larutan tersebut menjadi
muatan positif.
Tidak semua logam mempunyai kemampuan
melepaskan ion-ion electron sama besar.
Berdasarkan daftar elemen yang di buat
Volta. Kita ketahui bahwa seng (zn) lebih
kuat melepaskan ion-ion electron dari logam
(cu) atau tembaga.
Daftar volta, logam yang kuat melepaskan
ion-ion electron disebelah kiri makin kekanan
adalah logam yang makin lemah
melepaskan ion-ion elektronnya.
Contoh elemen oleh Volta sebagai berikut :
Yang terjadi ialah adanya beda potensial. Batang
tembaga menjadi kutub positif dan batang seng menjadi
kutub negative.
Beda potensial antara kutub positif dan kutub negative
disebut Gaya Gerak Listrik.
Kemudian kedua kutub tersebut disambungkan dengan
sebuah bola lampu atau alat ukur sehinggaterlihat
adanya beda potensial pada kedua kutub tersebut.
Elemen Volta termasuk elemen primer
Pada elemen primer reaksi kimia yang
menyebabkan electron mengalir dari elektroda
positif ke elektroda negative tidak dapat dibalik
arahnya. Ini menyebabkan elemen primer tidak
dapat dimuati lagi.
Jadi elemen primer ialah elemen yang bila
telah habis muatannya tidak dapat diisi lagi.
Untuk mengatasi kelemahan elemen primer ini
dibuat jenis elemen yang dapat dimuati lagi,
jenis elemen ini dinamakan elemen sekunder.
Elemen sekunder sehari-hari kita kenal dengan
sebutan accumulator.
Accumulator
Accumulator disebut unsure (sel)
sekunder karena sesudah energy habis
masih bisa diisi dan digunakan kembali.
Ketika diisi terjadi reaksi kimia yang
pertama sesudah accumulator penuh
dapat memberi arus pada rangkaian
luar, maka terjadi reaksi kimia kedua.
Jadi alat ini bekerja mengumpulkan dan
mengeluarkan arus listrik.
Accumulator Timbel
Jenis accu yang umum digunakan
adalah accu timbel, accu terdiri dari 2
buah kumpulan plat timbel yang
dicelupkan kedalam larutan asam sukfat
(H2SO4)
Untuk mendapatkan jumlah arus yang lebih
besar tetapi dalam kemasan yang kecil
maka lapisan timbel tersebut dipasang
sedemikian rupa dalam jarak yang
berdekatan.
Untuk menjaga agar plat-plat tersebut tidak
saling bersentuhan maka diantara timbel
tersebut dipasang penyekat dari bahan
isolator.
Untuk mendapatkan tegangan (GGL) yang
besar, plat timbel tersebut dihubungkan seri.
Accumulator Alkali
Sel ini disebut alkali karena menggunakan
lindikali (kaliloog) sebagai larutan elektrolitnya.
Keungulannya:
1) Tahan terhadap goncangan, getaran
2) Tahan terhadap arus pengisian dan
pembuangan yang berlebih
3) Tahan terhadap arus hubungan singkat
(short)
Kekurangannya:
1. Harganya mahal
2. Tiap pesawat hanya untuk satu sel
3. Memerlukan tempat yang luas
4. Tegangannya rendah dibandingkan
dengan accumulator timbel
Accumulator alkali dipakai untuk industri berat,
kendaraan berat, pertambangan, perusahaan
kereta api, pusat pembangkit tenaga listrik
untuk penggerak relai, kapal laut dan kapal
udara.
Larutan elektrolitnya berupa 20% larutan
lindikali yang hidroksida potassium (KOH)
dengan tambahan sedikit lithium monohidrat
dalam air.
Bejana untuk accumulator alkali dibuat dari
baja dilapisi dengan nikel dan mempunyai
lubang untuk ujung-ujung (kutub)
accumulator dan lubang untuk mengisi
elektrolitnya.
Lubang pengisian elektrolit ditutupkan
dengan katup untuk membuang gas dari
elektrolit tetapi mencegah jangan
sampai udara masuk yang dapat
enimbulkan asam arang yang dapat
mengurangi kapasitas accu.
Kapasitas Accu
Kapasitas accu dinyatakan dengan
amperejam(AH). Kapasitas accu
bergantung pada luas dan jumlah plat.
Bila sebuah accu mempunyai kapasitas
60AH dan arus maksimal yang
dikeluarkan sebesar 5 ampere maka
batterai itu dapat memberi arus 4A
selama 15 jam ataupun dapat
memberikan arus 5A selama 12 jam
Elemen Kering
Elemen kering atau elemen le chance
disebut secara umum sebagai batu baterai.
Elemen kering termasuk elemen primer tapi
sebagai elemen kering masih mempunyai
banyak keunggulan, seperti bentuk fisik
yang kecil, mudah dibawa, aman dan
praktis.
Pada elemen ini, elektroda positif adalah
batang karbon yang ditengah dan
pembungkusannya yang terbuat dari seng
merupakan elektroda negative.
Elektrolitnya adalah larutan ammonia
klorida (NH4Cl) dan depolarisasi yang
menahan terbentuknya hydrogen pada
elektroda positif terbuat dari mangan
dioksida (MnO2) bercampur serbuk
karbon.
DIODA SEMIKONDUKTOR
Dioda semikonduktor dibentuk dengan
cara menyambungkan semi-konduktor
tipe p dan semikonduktor tipe n. Pada
saat terjadinya sambungan (junction) p
dan n, hole-hole pada bahan p dan
elektron-elektron pada bahan n disekitar
sambungan cenderung untuk
berkombinasi.
Hole dan elektron yang berkombinasi ini
saling meniadakan, sehingga pada
daerah sekitar sambungan ini kosong
dari pembawa muatan dan terbentuk
daerah pengosongan (depletion region).
Oleh karena itu pada sisi p tinggal ion-ion
akseptor yang bermuatan negatip dan pada
sisi n tinggal ion-ion donor yang bermuatan
positip. Namun proses ini tidak
berlangsung terus, karena potensial dari
ion-ion positip dan negatip ini akan
mengahalanginya.
Tegangan atau potensial ekivalen pada
daerah pengosongan ini disebut dengan
tegangan penghalang (barrier potential).
Besarnya tegangan penghalang ini adalah
0.2 untuk germanium dan 0.6 untuk silikon.
Suatu dioda bisa diberi bias mundur (reverse bias)
atau diberi bias maju (forward bias) untuk
mendapatkan karakteristik yang diinginkan.
Bias mundur adalah pemberian tegangan negatip
baterai ke terminal anoda (A) dan tegangan positip
ke terminal katoda (K) dari suatu dioda.
Dengan kata lain, tegangan anoda katoda VA-K
adalah negatip (VA-K < 0). Apabila tegangan
positip baterai dihubungkan ke terminal Anoda (A)
dan negatipnya ke terminal katoda (K), maka dioda
disebut mendapatkan bias maju (foward bias).
Kurva Karakteristik
Dioda
Hubungan antara besarnya arus yang
mengalir melalui dioda dengan
tegangan VA-K dapat dilihat pada kurva
karakteristik dioda.
Gambar menunjukan dua macam kurva, yakni
dioda germanium (Ge) dan dioda silikon (Si).
Pada saat dioda diberi bias maju, yakni bila
VA-K positip, maka arus ID akan naik dengan
cepat setelah VA-K mencapai tegangan cut-in
(Vg). Tegangan cut-in (Vg) ini kira-kira sebesar
0.2 Volt untuk dioda germanium dan 0.6 Volt
untuk dioda silikon.
Dengan pemberian tegangan baterai sebesar
ini, maka potensial penghalang (barrier
potential) pada persambungan akan teratasi,
sehingga arus dioda mulai mengalir dengan
cepat.
PENYEARAH
Penggunaan dioda yang paling umum
adalah sebagai penyearah .
Penyearah adalah suatu rangkaian yang
berfungsi untuk mengubah tegangan
bolak-balik menjadi tegangan searah.
Penyearah dengan dioda mengikuti sifat
dioda yang akan menghantar pada satu
arah dengan drop tegangan yang kecil.
Ada dua type rangkaian penyearah
dengan menggunakan dioda yaitu
penyearah gelombang penuh dan
penyearah setengah gelombang
Penyearah Setengah Gelombang
Penyearah Setengah Gelombang dengan
Kapasitor
Untuk mendapatkan suatu tegangan DC yang baik
dimana bentuk tegangan hasil penyearahan
adalah mendekati garis lurus maka tegangan
keluaran dari suatu rangkaian penyearah seperti
terlihat pada gambar
Jika dihubungkan dengan suatu kapasitor
secara paralel terhadap beban seperti pada
gambar berikut dimana arus dari keluaran
rangkaian penyearah selain akan melewati
beban juga akan mengisi kapasitor
Pada saat tegangan hasil penyearahan
mengalami penurunan maka kapasitor akan
membuang muatannya kebeban dan
tegangan beban akan tertahan sebelum
mencapai nol.
Penyearah Gelombang
Penuh
Penyearah Setengah Gelombang
dengan Kapasitor
DIODA ZENER
Sebagian dioda semikonduktor bila
dihubungkan dengan suatu tegangan balik
yang cukup akan melakukan suatu arus
balik. Hal ini tidak ditunjukkan sebelumnya
karena biasanya akan merusak dioda.
Dioda Zener justru adalah suatu dioda yang
dirancang untuk bisa melakukan arus balik
dengan aman dan dengan drop tegangan
hanya beberapa volt saja.
Karakteristik maju dioda Zener
Untuk VR
ELEKTRONIKA
DASAR
STEFEN .R. A. TAROREH, ST
Sifat dan Macam Bahan
Penghantar dan Isolator
Sifat Bahan Konduktor
Yang termasuk bahan-bahan penghantar
adalah bahan yang memiliki banyak elektron
bebas pada kulit terluar orbit.
Elektron bebas ini akan sangat berpengaruh
pada sifat bahan tersebut. Jika suatu bahan
listrik memiliki banyak elektron bebas pada
orbit-orbit elektron, bahan ini memiliki sifat
sebagai penghantar listrik.
Bahan penghantar memiliki sifatsifat penting, yaitu :
a) Daya Hantar Listrik
b) Koefisien Temperatur Hambatan
c) Daya Hantar Panas
d) Daya Tegangan Tarik
e) Timbulnya daya Elektro-motoris Termo
Daya Hantar Listrik
Arus yang mengalir dalam suatu penghantar
selalu mengalami hambatan dari penghantar
itu sendiri. Besar hambatan tersebut
tergantung dari bahannya.
Besar hambatan tiap meternya dengan luas
penampang 1 mm2 pada temperatur200C
dinamakan hambatan jenis. Besarnya
hambatan jenis suatu bahan dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan :
R : Hambatan dalam penghantar, satuannya
ohm (Ω)
p : hambatan jenis bahan, dalam satuan
ohm.mm2/m
l : panjang penghantar, satuannya meter (m)
A : luas penampang kawat penghantar,
satuannya mm2
Koefsien Temperatur
Hambatan
Telah kita ketahui bahwa dalam suatu
bahan akan mengalami perubahan volume
bila terjadi perubahan temperatur.
Bahan akan memuai jika temperatur suhu
naik dan akan menyusut jika temperatur
suhu turun.
Besarnya perubahan hambatan akibat
perubahan suhu dapat diketahui dengan
persamaan
R = R0 { 1 + (t – t0)}, dimana :
R : besar hambatan setelah terjadinya
perubahan suhu
R0 :besar hambatan awal, sebelum
terjadinya perubahan suhu.
T : temperatur suhu akhir, dalam 0C
t0 : temperatur suhu awal, dalam 0C
: koefisien temperatur tahanan
Daya Hantar Panas
Daya hantar panas menunjukkan jumlah
panas yang melalui lapisan bahan tiap
satuan waktu.
Diperhitungkan dalam satuan Kkal/jam 0C.
Terutama diperhitungkan dalam pemakaian
mesin listrik beserta perlengkapanya.
Pada umumnya logam mempunyai daya
hantar panas yang tinggi.
Daya Tegangan Tarik
Sifat mekanis bahan sangat penting,
terutama untuk hantaran diatas tanah.
Oleh sebab itu, bahan yang dipakai untuk
keperluan tersebut harus diketahui
kekuatannya.
Terutama menyangkut penggunaan dalam
pedistribusian tegangan tinggi.
Timbulnya daya Elektro-motoris
Termo
Sifat ini sangat penting sekali terhadap dua
titik kontak yang terbuat dari dua bahan
logam yang berlainan jenis, karena dalam
suatu rangkaian, arus akan menimbulkan
daya elektro-motoris termo tersendiri bila
terjadi perubahan temperatur suhu.
Daya elektro-motoris termo dapat terjadi
lebih tinggi, sehingga dalam pengaturan
arus dan tegangan dapat menyimpang
meskipun sangat kecil.
Besarnya perbedaan tegangan yang
dibangkitkan tergantung pada sifat-sifat
kedua bahan yang digunakan dan sebanding
dengan perbedaan temperaturnya.
Daya elektro-motoris yang dibangkitkan oleh
perbedaan temperatur disebut dengan daya
elektro-motoris termo.
Dari sekian banyak logam yang digunakan
dalam teknik listrik dan elektronika, antara
lain :alumunium, tembaga, seng, timah dan
sebagainya.
Sifat Bahan Isolator
Bahan yang disebut sebagai bahan isolator
adalah bahan dielektrik, ini disebabkan
jumlah elektron yang terikat oleh gaya tarik
inti sangat kuat.
Elektro-elektronya sulit untuk bergerak atau
bahkan tidak sangat sulit berpindah,
walaupun telah terkena dorongan dari luar.
Bahan isolator sering digunakan untuk
bahan penyekat (dielektrik).
Penyekat listrik terutama dimaksudkan
agar listrik tidak dapat mengalir jika
pada bahan penyekat tersebut diberi
tegangan listrik.
Untuk dapat memenuhi persyaratan
tersebut, diperlukan jenis bahan yang
sesuai.
Sifat Kelistrikan
Bahan penyekat mempunyai tahanan listrik
yang besar.
Penyekat listrik ditujukan untuk mencegah
terjadinya kebocoran arus listrik antara
kedua penghantar yang berbeda potensial
atau untuk mencegah loncatan listrik
ketanah.
Kebocoran arus listrik harus dibatasi sekecilkecilnya (tidak melampui batas yang telah
ditentukan oleh peraturan yang berlaku).
Sifat Mekanis
Mengingat luasnya pemakaiannya
pemakaian bahan penyekat, maka
dipertimbangkan kekuatan struktur
bahannya.
Dengan demikian, dapat dibatasi hal-hal
penyebab kerusakan dikarenakan
kesalahan pemakaiannya.
Misal diperlukan bahan yang tahan tarikan,
maka kita harus menggunakan bahan dari
kain daripada kertas. Bahan kain lebih kuat
terhadap tarikan daripada bahan kertas.
Sifat Termis
Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh
arus listrik atau oleh arus gaya magnet,
berpengaruh terhadap kekuatan bahan
penyekat. Demikian panas yang berasal dari
luar (alam sekitar).
Dalam hal ini, kalau panas yang ditimbulkan
cukup tinggi, maka penyekat yang
digunakan harus tepat. Adanya panas juga
harus dipertimbangkan, agar tidak merusak
bahan penyekat yang digunakan.
Sifat Kimia
Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan
penyekat dapat mengakibatkan perubahan
susunan kimia bahan.
Demikian juga pengaruh adanya
kelembaban udara, basah yang ada di
sekitar bahan penyekat. Jika kelembaban
tidak dapat dihindari, haruslah dipilih bahan
penyekat yang tahan terhadap air.
Demikian juga adanya zat-zat lain dapat
merusak struktur kimia bahan.
Penggunaan bahan isolator selain
sebagai bahan penyekat adalah sebagai
bahan tahanan (resistor).
Bahan tahanan yang umunya dipakai
merupakan paduan/ campuran logamlogam terdiri dari dua atau lebih unsur
bahan campuran.
Elemen Sumber Listrik Arus
Searah
Sumber listrik arus searah ialah
alat/benda yang menjadi sumber listrik
arus searah dan menghasilkan arus
searah secara permanent.
Sumber listrik arus searah yang paling
banyak dikenal adalah sumber listrik
arus searah yang membangkitkan listrik
secara kimia dan secara mekanik.
Elemen Elektro Kimia
Menurut Neinst, batang logam yang
dimasukan dalam larutan asam sulfat
akan melepaskan ion-ion positif ke
dalam larutan itu, oleh karena itu, logam
tersebut menjadi bermuatan negative.
Sedangkan larutan tersebut menjadi
muatan positif.
Tidak semua logam mempunyai kemampuan
melepaskan ion-ion electron sama besar.
Berdasarkan daftar elemen yang di buat
Volta. Kita ketahui bahwa seng (zn) lebih
kuat melepaskan ion-ion electron dari logam
(cu) atau tembaga.
Daftar volta, logam yang kuat melepaskan
ion-ion electron disebelah kiri makin kekanan
adalah logam yang makin lemah
melepaskan ion-ion elektronnya.
Contoh elemen oleh Volta sebagai berikut :
Yang terjadi ialah adanya beda potensial. Batang
tembaga menjadi kutub positif dan batang seng menjadi
kutub negative.
Beda potensial antara kutub positif dan kutub negative
disebut Gaya Gerak Listrik.
Kemudian kedua kutub tersebut disambungkan dengan
sebuah bola lampu atau alat ukur sehinggaterlihat
adanya beda potensial pada kedua kutub tersebut.
Elemen Volta termasuk elemen primer
Pada elemen primer reaksi kimia yang
menyebabkan electron mengalir dari elektroda
positif ke elektroda negative tidak dapat dibalik
arahnya. Ini menyebabkan elemen primer tidak
dapat dimuati lagi.
Jadi elemen primer ialah elemen yang bila
telah habis muatannya tidak dapat diisi lagi.
Untuk mengatasi kelemahan elemen primer ini
dibuat jenis elemen yang dapat dimuati lagi,
jenis elemen ini dinamakan elemen sekunder.
Elemen sekunder sehari-hari kita kenal dengan
sebutan accumulator.
Accumulator
Accumulator disebut unsure (sel)
sekunder karena sesudah energy habis
masih bisa diisi dan digunakan kembali.
Ketika diisi terjadi reaksi kimia yang
pertama sesudah accumulator penuh
dapat memberi arus pada rangkaian
luar, maka terjadi reaksi kimia kedua.
Jadi alat ini bekerja mengumpulkan dan
mengeluarkan arus listrik.
Accumulator Timbel
Jenis accu yang umum digunakan
adalah accu timbel, accu terdiri dari 2
buah kumpulan plat timbel yang
dicelupkan kedalam larutan asam sukfat
(H2SO4)
Untuk mendapatkan jumlah arus yang lebih
besar tetapi dalam kemasan yang kecil
maka lapisan timbel tersebut dipasang
sedemikian rupa dalam jarak yang
berdekatan.
Untuk menjaga agar plat-plat tersebut tidak
saling bersentuhan maka diantara timbel
tersebut dipasang penyekat dari bahan
isolator.
Untuk mendapatkan tegangan (GGL) yang
besar, plat timbel tersebut dihubungkan seri.
Accumulator Alkali
Sel ini disebut alkali karena menggunakan
lindikali (kaliloog) sebagai larutan elektrolitnya.
Keungulannya:
1) Tahan terhadap goncangan, getaran
2) Tahan terhadap arus pengisian dan
pembuangan yang berlebih
3) Tahan terhadap arus hubungan singkat
(short)
Kekurangannya:
1. Harganya mahal
2. Tiap pesawat hanya untuk satu sel
3. Memerlukan tempat yang luas
4. Tegangannya rendah dibandingkan
dengan accumulator timbel
Accumulator alkali dipakai untuk industri berat,
kendaraan berat, pertambangan, perusahaan
kereta api, pusat pembangkit tenaga listrik
untuk penggerak relai, kapal laut dan kapal
udara.
Larutan elektrolitnya berupa 20% larutan
lindikali yang hidroksida potassium (KOH)
dengan tambahan sedikit lithium monohidrat
dalam air.
Bejana untuk accumulator alkali dibuat dari
baja dilapisi dengan nikel dan mempunyai
lubang untuk ujung-ujung (kutub)
accumulator dan lubang untuk mengisi
elektrolitnya.
Lubang pengisian elektrolit ditutupkan
dengan katup untuk membuang gas dari
elektrolit tetapi mencegah jangan
sampai udara masuk yang dapat
enimbulkan asam arang yang dapat
mengurangi kapasitas accu.
Kapasitas Accu
Kapasitas accu dinyatakan dengan
amperejam(AH). Kapasitas accu
bergantung pada luas dan jumlah plat.
Bila sebuah accu mempunyai kapasitas
60AH dan arus maksimal yang
dikeluarkan sebesar 5 ampere maka
batterai itu dapat memberi arus 4A
selama 15 jam ataupun dapat
memberikan arus 5A selama 12 jam
Elemen Kering
Elemen kering atau elemen le chance
disebut secara umum sebagai batu baterai.
Elemen kering termasuk elemen primer tapi
sebagai elemen kering masih mempunyai
banyak keunggulan, seperti bentuk fisik
yang kecil, mudah dibawa, aman dan
praktis.
Pada elemen ini, elektroda positif adalah
batang karbon yang ditengah dan
pembungkusannya yang terbuat dari seng
merupakan elektroda negative.
Elektrolitnya adalah larutan ammonia
klorida (NH4Cl) dan depolarisasi yang
menahan terbentuknya hydrogen pada
elektroda positif terbuat dari mangan
dioksida (MnO2) bercampur serbuk
karbon.
DIODA SEMIKONDUKTOR
Dioda semikonduktor dibentuk dengan
cara menyambungkan semi-konduktor
tipe p dan semikonduktor tipe n. Pada
saat terjadinya sambungan (junction) p
dan n, hole-hole pada bahan p dan
elektron-elektron pada bahan n disekitar
sambungan cenderung untuk
berkombinasi.
Hole dan elektron yang berkombinasi ini
saling meniadakan, sehingga pada
daerah sekitar sambungan ini kosong
dari pembawa muatan dan terbentuk
daerah pengosongan (depletion region).
Oleh karena itu pada sisi p tinggal ion-ion
akseptor yang bermuatan negatip dan pada
sisi n tinggal ion-ion donor yang bermuatan
positip. Namun proses ini tidak
berlangsung terus, karena potensial dari
ion-ion positip dan negatip ini akan
mengahalanginya.
Tegangan atau potensial ekivalen pada
daerah pengosongan ini disebut dengan
tegangan penghalang (barrier potential).
Besarnya tegangan penghalang ini adalah
0.2 untuk germanium dan 0.6 untuk silikon.
Suatu dioda bisa diberi bias mundur (reverse bias)
atau diberi bias maju (forward bias) untuk
mendapatkan karakteristik yang diinginkan.
Bias mundur adalah pemberian tegangan negatip
baterai ke terminal anoda (A) dan tegangan positip
ke terminal katoda (K) dari suatu dioda.
Dengan kata lain, tegangan anoda katoda VA-K
adalah negatip (VA-K < 0). Apabila tegangan
positip baterai dihubungkan ke terminal Anoda (A)
dan negatipnya ke terminal katoda (K), maka dioda
disebut mendapatkan bias maju (foward bias).
Kurva Karakteristik
Dioda
Hubungan antara besarnya arus yang
mengalir melalui dioda dengan
tegangan VA-K dapat dilihat pada kurva
karakteristik dioda.
Gambar menunjukan dua macam kurva, yakni
dioda germanium (Ge) dan dioda silikon (Si).
Pada saat dioda diberi bias maju, yakni bila
VA-K positip, maka arus ID akan naik dengan
cepat setelah VA-K mencapai tegangan cut-in
(Vg). Tegangan cut-in (Vg) ini kira-kira sebesar
0.2 Volt untuk dioda germanium dan 0.6 Volt
untuk dioda silikon.
Dengan pemberian tegangan baterai sebesar
ini, maka potensial penghalang (barrier
potential) pada persambungan akan teratasi,
sehingga arus dioda mulai mengalir dengan
cepat.
PENYEARAH
Penggunaan dioda yang paling umum
adalah sebagai penyearah .
Penyearah adalah suatu rangkaian yang
berfungsi untuk mengubah tegangan
bolak-balik menjadi tegangan searah.
Penyearah dengan dioda mengikuti sifat
dioda yang akan menghantar pada satu
arah dengan drop tegangan yang kecil.
Ada dua type rangkaian penyearah
dengan menggunakan dioda yaitu
penyearah gelombang penuh dan
penyearah setengah gelombang
Penyearah Setengah Gelombang
Penyearah Setengah Gelombang dengan
Kapasitor
Untuk mendapatkan suatu tegangan DC yang baik
dimana bentuk tegangan hasil penyearahan
adalah mendekati garis lurus maka tegangan
keluaran dari suatu rangkaian penyearah seperti
terlihat pada gambar
Jika dihubungkan dengan suatu kapasitor
secara paralel terhadap beban seperti pada
gambar berikut dimana arus dari keluaran
rangkaian penyearah selain akan melewati
beban juga akan mengisi kapasitor
Pada saat tegangan hasil penyearahan
mengalami penurunan maka kapasitor akan
membuang muatannya kebeban dan
tegangan beban akan tertahan sebelum
mencapai nol.
Penyearah Gelombang
Penuh
Penyearah Setengah Gelombang
dengan Kapasitor
DIODA ZENER
Sebagian dioda semikonduktor bila
dihubungkan dengan suatu tegangan balik
yang cukup akan melakukan suatu arus
balik. Hal ini tidak ditunjukkan sebelumnya
karena biasanya akan merusak dioda.
Dioda Zener justru adalah suatu dioda yang
dirancang untuk bisa melakukan arus balik
dengan aman dan dengan drop tegangan
hanya beberapa volt saja.
Karakteristik maju dioda Zener
Untuk VR