Elektronika Daya - UJT (Uni Junction Transistor) PDF

Title Elektronika Daya - UJT (Uni Junction Transistor)
Author Fitria Septiani
Pages 14
File Size 331.3 KB
File Type PDF
Total Downloads 15
Total Views 114

Summary

UJT (Uni Junction Transistor) Elektronika Daya I DAFTAR ISI DAFTAR ISI .NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 1 BAB I : PENDAHULUAN .NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN...


Description

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

DAFTAR ISI DAFTAR ISI .NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 1 BAB I : PENDAHULUAN .NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 2 1.1

Latar Belakang .NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 2

2.1

Batasan Penulisan .NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 2

2.2

Tujuan Penulisan .NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 2

BAB II : PEMBAHASAN.NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 3 2.1

Konstruksi UJT .NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 3

2.2

Rangkaian Ekuivalen UJT .NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 4

2.3

Karakteristik Kinerja UJT.NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 5

2.4

Pengaplikasian UJT .NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 8

2.4.1

Osilator Relaksasi .NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 9

2.4.2

Penyulut pada SCR .NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 10

BAB III : KESIMPULAN.NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 12 DAFTAR PUSTAKA.NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 14

2015 || Fitria Septiani

1

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

BAB I : PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Uni Junction Transistor atau UJT untuk sebutan pendeknya, adalah perangkat

solid tiga terminal yang dapat digunakan dalam gerbang pulsa, timing sirkuit dan aplikasi pemicu generator untuk switch dan mengendalikan baik thyristor dan TRIAC untuk jenis aplikasi kontrol daya AC. Menurut artikel resmi pada ElectronicsTutorials, UJT memiliki nama transistor, namun karakteristik switching pada UJT sangat berbeda dari FET karena tidak dapat digunakan untuk memperkuat sinyal melainkan digunakan sebagai transistor switching on-off. UJT memiliki konduktivitas searah dan karakteristik impedansi negatif yang bertindak lebih seperti tegangan variabel pembagi selama breakdown.

2.1

Batasan Penulisan Adapun hal-hal yang dibahas pada makalah ini ialah : 1. Apa itu UJT? 2. Bagaimana konstruksi dari sebuah UJT? 3. Bagaimana karakteristik yang dimiliki UJT? 4. Apa contoh aplikasi dari UJT?

2.2

Tujuan Penulisan Tujuan penulisan makalah ini ialah : 1. Mengetahui piranti semikonduktor UJT. 2. Memahami konstruksi dari UJT. 3. Memahami karakteristik yang dimiliki UJT. 4. Mengetahui contoh aplikasi UJT.

2015 || Fitria Septiani

2

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

BAB II : PEMBAHASAN 2.1

Konstruksi UJT UJT (Uni Junction Transistor) merupakan piranti semikonduktor yang dikenal

sebagai dioda berbasis ganda (double base diode). Sama halnya dengan dioda, UJT bekerja dengan prinsip junction atau sambungan yang terbentuk dari interaksi (konduksi) hole dengan elektron antara bahan semikonduktor tipe P dan N. Pembeda UJT dari dioda ialah komposisi bahan semikonduktor penyusunnya, dimana penyusun pada UJT terdiri dari sebuah batang semikonduktor tipe N berdoping rendah (resistansi tinggi, disebut dengan N channel) dan bahan tipe P berdoping tinggi dalam bagian yang kecil, ditumbukkan di salah satu sisinya (disebut dengan P+).

Gambar 1. Tampilan Fisik Piranti UJT

Bagian P mempunyai satu terminal yang disebut emitor dan pada semikonduktor tipe P (channel) terdapat dua terminal yaitu B1 dan B2. B1 dan B2 disebut basis. Terdapatnya dua terminal basis pada UJT menyebabkan UJT dikenal sebagai double base diode (diode berbasis ganda).

(a)

(b)

Gambar 2. (a) Simbol UJT, (b) Konstruksi UJT Sumber : http://www.electronics-tutorials.ws/power/unijunction-transistor.html

2015 || Fitria Septiani

3

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

Simbol pada UJT hampir mirip dengan FET (Field Effect Transistor), pembedanya ada pada gate yang tidak berupa panah lurus tetapi berupa panah miring pada UJT dan tidak disebut gate tetapi emitor, kedua terminal lainnya pada UJT disebut basis (B1 dan B2) tetapi pada FET disebut dengan source dan drain.

2.2

Rangkaian Ekuivalen UJT Pada konstruksi UJT telah diketahui bahwa konstruksi UJT seperti dioda dengan

dua buah basis, yakni terdiri dari sebuah batang tipe N terdoping ringan dengan sebuah bagian kecil tipe P terdoping berat yang tergabung didalamnya. Rangkaian ekuivalen sederhana dari piranti UJT ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Rangkaian Ekuivalen Sederhana UJT Sumber : http://www.electronics-tutorials.ws/power/unijunction-transistor.html

Rangkaian setara pada Gambar 3 menunjukkan bahwa channel tipe N pada dasarnya terdiri dari dua resistor terhubung seri RB2 dan RB1 dengan dioda (ideal) D di dekat terminal emitor (mewakili P-N junction) yang terhubung ke titik pusat kedua resistor. Emitor P-N junction mempunyai posisi yang telah ditentukan dalam channel selama proses pembuatan device dan tidak dapat diubah-ubah keberadaannya. Resisntansi RB1 terletak di antara E (emitor) dan terminal B1 dan RB2 terletak di antara E dan terminal B2. Seperti pada posisi fisiknya, persimpangan P-N lebih dekat dengan terminal B2 daripada terminal B1 sehingga nilai resistansi RB2 akan lebih kecil

2015 || Fitria Septiani

4

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

dibandingkan dengan RB1. Pada bagian bawah (RB1) dinyatakan dengan resistor variabel dikarenakan nilai resistansi akan berubah ketika beroperasinya device, bergantung dari bias antara emitor dengan basis. Total resistansi dari batang tipe N (resistansi Ohmic-nya) akan tergantung pada tingkat doping semikonduktor yang sebenarnya, sebagaimana dimensi fisik dari saluran tipe N. Resistansi Ohmic ialah resistansi di antara B1 dan B2 ketika emitor dalam keadaan rangkaian terbuka, dinyatakan dengan nilai RBB (interbase resistance atau resistansi antarbasis) dimana RBB sama dengan RB2+RB1. Jika diukur dengan ohmmeter, resistansi statis ini biasanya terukur pada rentang sekitar 4 kΩ hi gga 10 kΩ u tuk tipikal paling umum dari UJT, seperti 2N1671, 2N2646 atau 2N2647.

2.3

Karakteristik Kinerja UJT Tegangan yang diberikan diantara kedua basis ketika emitor dalam keadaan

terbuka disebut dengan VBB. Tegangan VBB akan terbagi oleh RB1 dan RB2 sebagaimana rangkaian seri bekerja. Sehingga, pada titik tengah akan terdapat nilai tegangan yang sesuai dengan nilai dari RB1 dan RB2.

�1

���

=

�1 =

�� 1

���

=

��1 ��1 � ��� = � ��� ��� ��1 + ��2 �� 1

�� 1 + �� 2

= η (Intrinsic-stand-off ratio) ;

Sehingga, �1 = η � ���

Tegangan yang ada pada RB1 dinyatakan dengan V1 yang sama dengan RB1 dibagi dengan RBB dikali VBB. Rasio antara V1 dengan VBB yang setara dengan RB1 per RBB disebut intrinsic-stand-off ratio (nisbah hambatan basis intrinsik), dinyatakan dengan simbol eta (η), merupakan salah satu parameter dari piranti UJT. Nilai dari η iasa ya ada pada rentang 0,51 sampai 0,82. Ini berarti junction tipe P akan terbentuk sekitar di titik tengah channel atau diatasnya (lebih dari setengahnya).

2015 || Fitria Septiani

5

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

Tega ga η VBB pada RB1 membias mundur (reverse bias) dioda. Oleh karena itu, arus pada emitor bernilai 0 (nol). Pada dioda, di antara P+ dan N tepat melalui junction, nilai tegangannya akan bergantung pada η VBB. Karakteristik UJT didapat dari keadaan ketika sumber tegangan diberikan antara terminal emitor (E) dengan terminal basis V1 (ground) yang diberikan secara meningkat besarnya hingga batas tertentu. Ketika supply tegangan diberikan antara terminal E dengan B1, arus tidak akan mengalir melaluinya hingga supply tegangan mencapai nilai tegangan threshold (VT ) untuk dioda agar terbias maju. Jika dioda silikon, tegangan yang harus diberikan pada sisi P (emitor) harus lebih 0,7 Volt dari tegangan yang ada di sisi lain (katoda) dioda, yang merupakan η VBB, untuk menjadikan dioda ekuivalen dalam kondisi bias maju. Pada kondisi bias maju, hole-hole dan elektron-elektron saling bertukar pada junction, terjadi konduksi dan arus pun lewat dari emitor ke ground (B1) dan itulah sebab RB1 nilainya dapat berubah-ubah. Karakteristik UJT serupa dengan karakteristik dioda hingga switching terjadi. Berikut Gambar 4 merupakan sirkuit ekuivalen UJT, dengan VEB merupakan tegangan antara terminal E dengan B1 seperti yang dijelaskan sebelumnya.

Gambar 4. Sirkuit Ekuivalen UJT http://www.circuitstoday.com/wp-content/uploads/2009/09/UJT-Symbol-andConstruction.jpg

2015 || Fitria Septiani

6

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

Untuk mengukur karakteristik UJT diperlukan pengukuran pada IE, VE, VB dan VBB. Sambungkan power supply VBB dan monitor tegangan antara basis dan ground yang terhubung dengan B1 (VB). Monitor arus pada emitor (IE) dengan menyambungkan ammeter secara seri dengan emitor lengkap dengan resistor (RE) untuk melindungi sambungan emitor-basis (karena ketika terbias maju, arus yang tersalurkan sangat besar dan harus dibatasi), serta monitor sumber tegangan yang menuju emitor (VE), yaitu tegangan antara emitor dengan B1.

Gambar 5. Rangkaian Pengukuran Karakteristik UJT Sumber : https://www.youtube.com/watch?v=BgmxbJhszrw&list=WL&index=16

Karakteristik UJT menunjukkan ciri yang sama ketika mencapai kondisi bias maju dengan karakteristik dioda (karakteristik yang biasanya tergambar dalam grafik arus pada sumbu vertikal dan tegangan pada sumbu horizontal). Beda karakteristik UJT dengan dioda terletak pada kondisi ketika tegangan belum mencapai η VBB + VT, dimana UJT terbias mundur dan tidak melewatkan arus (tahapan inisial). Karakteristik UJT biasa digambarkan dalam grafik tegangan (VE) pada sumbu vertikal dan arus (IE) pada sumbu horizontalnya. Tahapan inisial pada UJT terjadi sampai dengan tegangannya mencapai nilai threshold ketika η VBB + VT dioda yang disebut sebagai tegangan puncak VP. Ketika melewati VP, tegangan emitor turun dan arus meningkat sedikit, kemudian serupa dengan karakteristik dioda ketika melampaui titik lembah (valley point). Berikut Gambar 6 menunjukkan kurva karakteristik UJT. IP menunjukkan nilai arus ketika mencapai VP (terbias maju) dan IV, Vv menunjukkan nilai arus dan tegangan ketika

2015 || Fitria Septiani

7

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

tegangan emitor pada titik terendah karena penurunan yang diakibatkan bias maju sebelum tegangan dan arusnya terus menerus naik (dalam keadaan saturasi). Adapun wilayah dengan resistansi negatif dimana arus akan naik sejalan dengan tegangan yang turun.

Gambar 6. Kurva Karakteristik UJT Sumber : http://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt7/unijunction-transistor-ujt/

Variasi VBB pada UJT menunjukkan bahwa besar VBB yang diberikan akan sejalan pengaruhnya pada VP. Ketika VBB naik, VP pun naik begitupun ketika VBB diturunkan, VP akan turun. Hal ini terjadi karena VP tergantung pada η VBB.

2.4

Pengaplikasian UJT Penggunaan UJT sangat bermanfaat pada osilator relaksasi. Selain penggunaan

pada osilator relaksasi, penggunaan UJT yang paling penting (merupakan aplikasi umumnya) ialah sebagai penyulut thyristor (seperti SCR, TRIAC, dll). Faktanya, tegangan DC dapat digunakan untuk mengendalikan sirkuit UJT karena waktu hidup piranti meningkat sesuai dengan peningkatan tegangan kendali DC. Penggunaan ini penting untuk pengendalian AC arus tinggi.

2015 || Fitria Septiani

8

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

2.4.1 Osilator Relaksasi Pembuatan sebuah osilator cukup dengan adanya 3 atau 4 komponen eksternal dan UJT. Osilator sendiri adalah suatu rangkaian yang menghasilkan keluaran yang amplitudonya berubah-ubah secara periodik dengan waktu. Keluarannya bisa berupa gelombang sinusoida, gelombang persegi, gelombang pulsa, gelombang segitiga atau gelombang gigi gergaji. Keluaran (output) dari osilator UJT berupa gigi gergaji. Gambar 7 menunjukkan penggunaan UJT sebagai osilator relaksasi dengan keluaran gelombang berupa gigi gergaji.

Gambar 7. Aplikasi UJT pada Osilator Relaksasi Sumber : http://allaboutcircuits.com

Adanya RE menjadikan CE dalam kondisi pengisian (charge) hingga kondisi UJT mencapai titik puncaknya. Terminal emitor UJT tidak berpengaruh pada kapasitor sampai titik ini tercapai. Setelah tegangan kapasitor, V E, mencapai titik puncak tegangan VP, resistansi E-B1 dengan cepat menjadikan kapasitor discharge ( kondisi pelepasan). Setelah pelepasan kapasitor hingga berada di bawah titik lembah (VV), resistansi E-B1 beralih kembali ke nilai yang tinggi, dan kapasitor berada dalam kondisi pengisian lagi. Selama kapasitor discharge melalui resistansi saturasi E-B1, sinyal (pulsa) dapat dilihat pada beban eksternal resistor B1 dan B2, Resistor beban di B1 perlu

2015 || Fitria Septiani

9

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

bernilai rendah agar tidak mempengaruhi waktu pelepasan kapasitor. Resistor eksternal di B2 bersifat opsional, dapat digantikan oleh hubungan pendek (short circuit) saja. Frekuensi perkiraan ditentukan oleh 1/f = T = RC. Perhitungan frekuensi yang lebih akurat ditunjukkan pada Gambar 7. Pengisian resistor RE harus berada dalam batas-batas tertentu, harus cukup kecil untuk memungkinkan IP mengalir berdasarkan pasokan VBB kurang dari VP. Ini harus cukup besar untuk memasok IV berdasarkan pasokan VBB kurang dari VV. Contoh persamaan untuk penggunaan UJT 2N2647 ialah :

2.4.2 Penyulut pada SCR Penyulut pada SCR setelah periode yang telah ditentukan terlebih dahulu merupakan aplikasi umum dari UJT.

Gambar 8. UJT sebagai Pemicu SCR Sumber : http://www.talkingelectronics.com/projects/UJT/UJT_Page.html

2015 || Fitria Septiani

10

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

Beban akan tetap aktif (SCR akan tetap "terpicu") dan tegangan supply harus dihilangkan untuk de-energi beban. Dengan desain mikrokontroler, hal ini dapat dilakukan lebih mudah dengan chip. Adapun pengaplikasian UJT pada rangkaian multivibrator tone yang ditunjukkan pada Gambar 9 berikut ya g

e u jukka

up-side-dow

multivibrator menyalakan sirkuit tone, di a a UJT dapat di uat o dengan mengontrol

da

off

hargi g resistor 47 kΩ.

Gambar 9. Multivibrator Tone Circuit Sumber : http://www.talkingelectronics.com/projects/UJT/UJT_Page.html

Hal yang perlu diingat dalam penggunaan UJT untuk aplikasi-aplikasi tersebut ialah harganya yang tidak murah dibandingkan komponen lainnya dan produksinya yang cukup jarang pada masa-masa kini harus menjadi bahan pertimbangan untuk merancang piranti-piranti elektronik dengan menggunakan UJT.

2015 || Fitria Septiani

11

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

BAB III : KESIMPULAN 

UJT (Uni Junction Transistor) merupakan piranti semikonduktor yang dikenal sebagai dioda berbasis ganda (double base diode). Konstruksi UJT terdiri dari sebuah batang semikonduktor tipe N berdoping rendah (resistansi tinggi, disebut dengan N channel) dan bahan tipe P berdoping tinggi dalam bagian



yang kecil, ditumbukkan di salah satu sisinya (disebut dengan P+). Salah satu parameter dari UJT ialah intrinsic-stand-off ratio (nisbah ha

ata

asis i tri sik , di yataka de ga si

ol eta η ya g di yataka

sebagai berikut : �1



���

=

�� 1

���

=

�� 1

�� 1 + �� 2



Karakteristik UJT ditunjukkan dengan kurva sebagai berikut.

Dimana karakteristik UJT menunjukkan ciri yang sama ketika mencapai kondisi bias maju dengan karakteristik dioda (karakteristik yang biasanya tergambar dalam grafik arus pada sumbu vertikal dan tegangan pada sumbu horizontal). Beda karakteristik UJT dengan dioda terletak pada kondisi ketika tegangan belum mencapai η VBB + VT, dimana UJT terbias mundur dan tidak melewatkan arus (tahapan inisial). Karakteristik UJT biasa digambarkan dalam grafik tegangan (VE) pada sumbu vertikal dan arus (IE) pada sumbu

2015 || Fitria Septiani

12

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

horizontalnya. Adapun pada UJT wilayah dengan resistansi negatif dimana arus akan naik sejalan dengan tegangan yang turun, hal ini sangat berguna 

dalam penerapan osilator relaksasi. Penggunaan UJT sangat bermanfaat pada osilator relaksasi. Selain penggunaan pada osilator relaksasi, penggunaan UJT yang paling penting (merupakan aplikasi umumnya) ialah sebagai penyulut thyristor (seperti SCR, TRIAC, dll). Faktanya, tegangan DC dapat digunakan untuk mengendalikan sirkuit UJT karena waktu hidup piranti meningkat sesuai dengan peningkatan tegangan kendali DC. Penggunaan ini penting untuk pengendalian AC arus tinggi. Namun, penggunaan UJT untuk aplikasi-aplikasi tersebut perlu dipertimbangkan karena harganya yang tidak murah dibandingkan komponen lainnya dan produksinya yang cukup jarang pada masa-masa kini.

2015 || Fitria Septiani

13

UJT (Uni Junction Transistor)

Elektronika Daya I

DAFTAR PUSTAKA Admin.

Unknown.

Uni

Junction

Transistor,

http://www.electronics-

tutorials.ws/power/unijunction-transistor.html Admin.

Unknown.

Uni

Junction

Transistor.

http://www.electricalengineeringinfo.com/2014/06/unijunctiontransistor.html# Admin.

Unknown.

The

UJT

Transistor,

http://www.talkingelectronics.com/projects/UJT/UJT_Page.html Kustija, Juju. 2010. Modul Mekatronika. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia. Natarajan, T. S. 2008. Lecture 38 : Uni Junction Transistor. Madras: IIT Madras. Paragya. 2015. Transistor – UJT, http://paragyamd.blogspot.co.id/2015/01/transistorujt.html Rashid, Muhammad H. 1993. Power Electronics: Circuits, Devices and Applications, 2nd Ed. New Jersey: Prentince Hall Inc.

2015 || Fitria Septiani

14...


Similar Free PDFs