Percobaan IV Diac 1

PERCOBAAN IV

SCR, DIAC, TRIAC

I. Tujuan percobaan

1. Mengamati pengaturan daya dengan SCR, DIAC, dan TRIAC.

2. Mengetahui cara kerja SCR, DIAC, dan TRIAC.

II. Teori dasar

a. Sejarah Scr, Triac dan Diac

Scr, Triac dan Diac atau Thyristor berasal kata dari bahasa

Yunani yang berarti ‘pintu'. Dinamakan demikian barangkali karena sifat

dari komponen ini yang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan

ditutup untuk melewatkan aru l i s t r i k .

A d a b e b e r a p a k o m p o n e n y a n g t e r m a s u k t h y r i s t o r

a n t a r a l a i n P U T (programmable uni-junction transistor), UJT (uni-junction

transistor ), GTO (gateturn off switch), photo SCR dan sebagainya. Namun

pada kesempatan ini, yang akan dijelaskan adalah komponen-

komponen thyristor yang dikenal dengan sebutan SCR (s i l i con

cont ro l led rec t i f ie r ) , TRIAC dan DIAC.

1

1. SCR

SCR merupakan singkatan dari Silicon Controlled Rectifier yang memiliki

pengertian sebagai piranti 3 (tiga) terminal yang digunaka untuk mengatur arus

yang melalui suatu beban, atau bisa juga disebut sebagai diode yang

mempunyai fungsi sebagai pengendali.. Untuk mengatur arus yang cukup besar

yang melalui Anoda-Katoda, hanya diperlukan arus yang kecil dari Gate. Selama

arus Anoda-Katoda tetap mengalir, arus Gate dapat dihilangkan setelah satu kali

melakukan penyulutan.

Bila SCR digunakan pada arus AC, maka hanya akan mengalir arus ke

satu arah saja, seperti halnya pada dioda. Pada pengaturan daya AC dengan

SCR dikenal istilah sudut tunda penyulutan (firing delay angle) yaitu periode yang

hilang sebelum SCR tersulut. Rangkaian penyulut pada Gate dapat berupa R

mapun RC. Dengan rangkaian RC akan dapat diatur firing delay angle dalam

jangkah yang lebar.

SCR sering digunakan untuk mengatur motot, pemanas, AC, dan pemanas

induksi.

Adapun bagian-bagian dari SCR, yaitu Anoda(A), Katode(K), dan Gate(G).

Gambar 1.1 Logo SCR

2

Skema dan lambang SCR

Diagram dan skema SCR: Gambar 1.2 Diagram dan Skema SCRa) Susunannya. (b)

Susunan ekivalen. (c) Rangkaian ekivalen. (d) Lambangrangkaia

1.1 Kegunaan SCR:

Sebagai rangkaian Saklar ( switch control )

Sebagai rangkaian pengendali (remote control )

Ada tiga kelompok besar untuk semikonduktor ini yang sama-sama dapat

berfungsi sebagai Saklar ( Switching  ) pada tegangan 120 volt sampai 240volt. Yaitu

SCR ini sendiri, TRIAC dan DIAC.

3

1.2 Cara Kerja SCR

Adapun cara kerja dari SCR kita bisa terangkan ini dengan sebuah rangkaian

elektronik persegi

sebagai berikut:

Gambar 1.2.1. Cara Kerja SCR

Saat kita menghubungkan SCR ke sumber tegangan, plus(+) dan

minus(-) ke K dan jangan menyuplai tegangan ke gate(G), kedua transisitordalam

keadaaan cutoff. Menyuplai pulsa (bahkan untuk waktu yang sangatpendek) ke gate

menyebabkan transistor Q2 terhubung. Penghubungan inimenciptakan aliran

arus yang pokok untuk transisitor Q.

Arus ini terhubung danmenyebabkan aliran yang rata ke base Q2. Aliran

ini menjaga transistor Q2dalam keadaan terhubung, yang mana menjaga transistor Q1

dalam keadaan bterhubung walaupun pulsa dalam gate dalam keadaan berhenti. Tipe dari

penekanan tombol ini disebut penekanan regeneratif termasuk umpan balik positif.

1.4. Karakter SCR terlihat pada gambar berikut:

4

Gambar 1.4.1 Karakter SCR

Dalam tegangan belakang SCR seperti diode.Ini tidak akan terhubungsampai alat ini

breaks-over. Komponen SCR dirancang untuk brek-over tegangan yang tinggi(dalam hal ini

untuk menghindari situasi ini). Vx lebih besar dari 400 V.

Sebuah SCR dapat mempunyai tegangan dadal-jenuh (breakover)

yangberkisar dari 50V sampai lebih dari 2500V tergantung pada nomor

tipenya. SCR biasanya dirancang untuk operasi penutupan picu dan

pembukaan arus rendah.Cara ker janya adalah SCR tersebut akan

terbuka terus sampai gerbangnyamenerima masukan picu. Setelah

itu SCR akan menutup dan bertahan dalamk e a d a a n i n i w a l a u p u n

s i n y a l p i c u t e l a h b e r l a l u . S a t u - s a t u n y a c a r a u n t u k membuka

kembali SCR itu adalah cara pemutusan arus rendah.

SCR b iasanya d ipandang sebagai suatu p i rant i yang

menghalangi tegangan kecuali jika disambung dengan suatu picu.

Karena itu, dalam lembar data yang bersangkutan , tegangan

dadal - jenuh ser ing ka l i d isebut tegangan p e n g h a l a n g

m a j u . M i s a l n y a s a j a S C R 2 N 4 4 4 4 m e m p u n y a i

t e g a n g a n penghalang-maju sebesar 600V. Ini berarti bahwa selama

tegangan catu lebihkecil dari 600V, SCR tidak akan beralih keadaan.

Penutupan saklar ini hanyad a p a t d i l a k u k a n d e n g a n p i c u

g e r b a n g . K a r e n a g e r b a n g S C R d i h u b u n g k a n dengan basis

transistor internal, maka diperlukan setidaknya 0,7 V untuk memicu sebuah

SCR. Lembar data menyebutnya dengan arus pemicu gerbang

(GateTrigger Current) I GT. S e b a g a i c o n t o h , l e m b a r d a t a 2 N 4 4 4 1

m e m b e r i k a n tegangan dan arus pemicu:

VGT = 0,75 V

IGT  =10mA

In i berar t i bahwa sumber yang menggerakkan gerbang

2N4441 harusmencatu 10mA pada tegangan 0,75 V untuk mengunci SCR.

5

SCR merupakan piranti industri yang dapat menangani arus-arus

besar berukuran dar i 1A sampai leb ih dar i 2500A tergantung dar i

t ipenya. Karenasifatnya sebagai piranti arus tinggi, SCR mempunyai arus

picu dan arus penahanyang relatif besar. Misalnya saja piranti 2N4444 dapat

menghantar arus sebesar 8A secara terus menerus. Arus p icunya

adalah 10mA, dan begi tu pu la aruspena hannya. In i berar t i bahwa

untuk mengendal ikan arus anode sebesar 8Adiperlukan masukan

arus minimum pada gerbang SCR sebesar 10mA. Sebaga icontoh yang

la in , p i rant i C701 merupakan SCR yang dapat menghantar

arussampai sebesar 1250A dengan arus picu 150mA dan arus

penahannya sebesar 500mA.

Dengan adanya kapas i tans da lam SCR maka p i rant i in i

dapat d ip icuoleh tegangan catu yang berubah secara cepat. Jadi

dengan kata lain, jika lajukenaikan dari tegangan catu cukup tinggi,

maka arus pengisian kapasitif dapatmemula i proses regeneras i .

Untuk menghindar i s inya l pemicuan yang sa lahpada SCR, laju

perubahan tegangan pada anode tidak boleh melenihi laju kritis kenaikan

tegangan yang tercantum pada lembar data.

Sebagai contoh misalnya kita tinjau piranti 2N4444 yang

mempunyaila ju kr i t is kenaikan tegangan sebesar 50V/µs. Untuk

menghindar i ter jad inyaproses dadal-jenuh yang tidak diinginkan, tegangan

anode tidak boleh naik lebihcepat dari 50V/µs. Contoh yang lainnya adalah

piranti C701 yang mempunyailaju kritis kenaikan tegangan sebesar 200V/µs.

Gejala transien-penyaklaran yang terjadi pada penyalur catu

teganganadalah penyebab utama dari pelanggaran laju kritis kenaikan-

tegangan. Salahsatu cara untuk mengurangi pengaruh transien tersebut

adalah menggunakanpembatas a tau penekan RC seper t i te r l ihat

pada Gambar 1 .4 .2 . (a) . B i la ge ja la transien berkecepatan tinggi

terjadi pada tegangan catu, maka laju kenaikannyapada anode akan

dikurangi oleh rangkaian RC tersebut. Laju kenaikan dalamt e g a n g a n

a n o d e t i d a k h a n y a b e r g a n t u n g p a d a h a r g a R d a n C , t e t a p i

j u g a bergantung pada besarnya hambatan beban.

Piranti SCR yang lebih besar masih dikenakan batas lain berupa

lajukr i t is kenaikan arus . Misa lnya p i rant i C701 d iketahui

6

mempunyai la ju kr i t iskenaikan arus sebesar 150A/µs. Jika arus anode

bertambah lebih cepat dari lajuini, SCR yang bersangkutan dapat menjadi

rusak akibat bintik-bintik panas (hotspots) yang terjadi didalamnya.

Penggunaan sebuah inductor secara seri sepertid i tun jukkan pada

Gambar 1 .4 .2 . (b) akan mengurangi la ju kena ikan arus ,

danmembantu pembatas RC dalam menekan laju kenaikan tegangan.

Gambar 1.4.2. (a) penekanan RC(RC snubber) (b)penekanan laju kenaikan arus dengan

induktor

Suatu SCR memiliki tegangan gerbang VG. Saat tegangan in i

leb ihdari VGT , SCR akan hidup dan tegangan keluaran akan jatuh dari

+VCC  ke suatu nilai yang rendah. Kadang-kadang, hambatan gerbang

digunakan disini. Hambatan in i membatas i arus gerbang ke suatu

n i la i yang aman. Tegangan masukan yang dibutuhkan untuk memicu

sebuah SCR harus lebih dari:

VIN=VGT + IGTRGT

Dalam persamaan in i ,V G T dan I G T adalah tegangan dan

aruspemicu gerbang untuk piranti. Keuntungan utama dari SCR adalah

penekanantombol yang sangat pendek berdasarkan penekanan tombol yang

regeneratif. Inimengurangi penurunan tegangan di dan mengijinkan

produksi komponen SCR,yang bisa menahan arus yang sangat besar (100

ampere).

7

Keburukan dar i SCR adalah pemat ian. Pemat ian dar i SCR

hanya ada satu cara yaitu mengurangi arus yang mengalir melalui ini

disamping arus yang utama.

S e b u a h t r a n s i s t o r b i s a j u g a m e n e k a n t o m b o l a r u s

d a l a m c a r a y a n g s a m a . Keuntungan dar i t rans is tor ada lah

pemat ian in i d i l akukan dengan sederhanayaitu menghentikan arus

di base. Kerugiannya adalah waktu penekanan tombol lebih lama dan

selama penekanan tombol dalam keadaaan tegangan yang tinggidibangun

dalam ini,dengan demikian ini tidak bisa digunakan untuk

penekanantombol untuk arus yang besar.

Di tegangan depan SCR bisa breaks-over dalam satu dari tiga kasus berikut :

Tegangan di dalam ini lebih besar dari VH (Holding Voltage) dan arus pulsa yang tetap

diterima di gate.

Ketika tegangan diantara anoda dan katoda kenaikan setinggi break-

overdepan VB (Break-over Voltage). Dalam keadaan ini, hambatan aliran

tetapberhembus dalam transistor Q1, yang menyebabkan hubungan Q2 dandengan

demikian meningkatkan hubungan untuk Q1 sampai keduatransistor terhubung.

Hal ini biasanya bukan hubungan yang diinginkan,dengan demikian SCR diprogram

untuk VB yang sangat tinggi (lebih dari400 V).

Perubahan yang sangat cepat dari tegangan dari VAK (tegangan

diantaraanoda dan katoda), walaupun jika VAK lebih kecil dari VB. Untuk

menghindari situasi ini kapasitor kadangkala ditambahkan dalam pararel

keSCR yang dijelaskan pada contoh berikut:

Gambar 1.4.2. Rangkaian SCR

8

1.5 Karakteristik SCR (Silicon Controlled Rectifier)

 1 .Sebuah SCR terd i r i dar i t iga termina l ya i tu anoda, katoda, dan

gate. SCRberbeda dengan dioda rectifier biasanya. SCR dibuat dari empat

buah lapisdioda. SCR banyak digunakan pada suatu sirkuit elekronika

karena lebihefisien dibandingkan komponen lainnya terutama pada

pemakaian saklar elektronik.

2 . S C R b i a s a n y a d i g u n a k a n u n t u k m e n g o n t r o l k h u s u s n y a

p a d a t e g a n g a n t ingg i karena SCR dapat d i l ewatkan tegangan

dar i 0 sampai 220 Vol t tergantung pada spes i f ik dan t ipe dar i

SCR tersebut . SCR t idak akanmenghantar a tau on, mesk ipun

d iber ikan tegangan maju sampai padat e g a n g a n

b r e a k o v e r n y a S C R t e r s e b u t d i c a p a i ( V B R F ) . S C R

a k a n menghantar j i ka pada termina l gate d iber i pemicu an yang

berupa arusdengan tegangan positip dan SCR akan tetap on bila

arus yang mengalir pada SCR lebih besar dari arus yang penahan (IH).

3 . S a t u - s a t u n y a c a r a u n t u k m e m b u k a ( m e n g - o f f - k a n ) S C R

a d a l a h d e n g a n mengurangi arus Tr ige r ( IT) d ibawah arus

penahan ( IH) . SCR adalah t h y r i s t o r y a n g u n i

d i r e c t i o n a l , k a r e n a k e t i k a t e r k o n d u k s i h a n y a

b i s a melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda.

Artinya,SCR akt i f ke t ika gate-nya d iber i po lar i tas pos i t i f dan

antara anoda dankatodanya dibias maju. Dan ketika sumber yang

masuk pada SCR adalahsumber AC, proses penyearahan akan berhenti

saat siklus negatif terjadi.

1.6 Jenis-jenis SCR

Dalam prakteknya, dikenal berbagai piranti pnpn  yang serupa denganSCR.

Berikut ini adalah penjelasan dari berbagai jenis SCR tersebut.

a. LASCR ( light-activated SCR)

9

LASCR atau SCR aktivasi-cahaya ditunjukkan pada gambar 1.6.1. dibawah ini.

Tanda-tanda panah menunjukkan cahaya datang yang akanmenembus jendela piranti dan

mengenai lapisan-lapisan pengosongan transistor.Bila cahaya itu cukup kuat, elektron-

elektron valensi akan dilepaskan dari orbit-orbitnya menjadi elektron-elektron

bebas. Ketika elktron-elektron ini mengalirkeluar dari kolektor dan memasuki

basis transistor, maka proses regenerasi akanberlangsung sampai LASCR menjadi

tertutup atau menyambung.Setelah LASCR ditutup oleh suatu picu cahaya, keadaan

ini akan bertahan teruswalaupun tidak mendapat masukan cahaya selanjutnya. Untuk

memberisensitivitas maksimum terhadap cahaya, gerbang SCR dibiarkan terbuka

sepertiditunjukkan oleh Gambar 1.6.1. Jika dikehendaki tingkat alih (tingkat acuan)

yangdapat diubah-ubah, maka rangkaian pengatur dapat ditambahkan

sepertidiperlihatkan pada Gambar 1.6.1. Hambatan gerbang akan mengalihkansebagian

dari elektron elektron yang dihasilkan oleh cahaya masuk dan dengandemikian mengubah

kepekaan rangkaian terhadap cahaya yang masuk.

Gambar 1.6.1. Rangakaian LASCAR (a) Sensitivitas maksimum (b) Titik alih

yang variabel

b. GCS ( gate-controlled switch)

Seperti yang telah diketahui, pemutusan arus rendah merupakan

carayang normal untuk membuka saklar SCR. Namun saklar kendali gerbang

(GCS)adalah saklar yang dirancang untuk dibuka secara mudah dengan picuprategangan

balik. Untuk GCS penutupan dilakukan dengan picu positif danpembukaan

dilakukan dengan picu negatif (atau dengan pemutusan arusrendah). Rangkaian

GCS diberikan pada Gambar 1.6.2. Setiap picu positif akanmenutup saklar tersebut dan

setiap picu negatif akan membukanya. Sebagaiakibatnya akan diperoleh keluaran

gelombang persegi seperti terlihat dalamgambar. Piranti GCS digunakan dalam rangkaian-

10

rangkaian

pencacah,rangkaian-rangkaian digital , dan penerapan-penerapan lain yang menyediakanpicu

negatif untuk penghentian operasi.

Gambar 1.6.2 Rangkaian GC

c. SCS ( silikon-controlled switch)

Daerah-daerah pengandung tak-murnian dari suatu saklar kendalisilikon

(SCS) diperlihatkan pada Gambar 1.6.3. Masing-masing daerah

tersebutdihubungkan dengan penyalur luar. Bayangkan bahwa piranti ini terdiri dari

duabagian yang terpisah seperti ditunjukkan pada Gambar 1.6.3. Dengan demikiansistem ini

ekuivalen dengan saklar penahan yang menyediakan saluran kepadakedua basisnya.

Suatu picu prategangan maju yang diberikan kepada salah satubasis tersebut

akan menutup SCS. Begitu pula suatu picu prategangan balikpada salah satu

basisinya akan membuka piranti saklar ini.Lambang rangkaian SCS diperlihatkan pada

Gambar 1.6.3.Gerbang di bawahdisebut gerbang katode.

Gerbang di atas disebut gerbang anode.

Dibandingkandengan SCR, SCS terhitung sebagai

11

piranti daya rendah. Arus yang dihadapiberukuran mili ampere dan bukan berukuran

ampere seperti dijumpai dalamoperasi SCR.

(a)

(b) (c)

(d)

Gambar 1.6.3. SCS (a)

Susunannya. (b) susunan ekuivalen. (c) Rangkaian ekuivalen. (d) Lambang rangkaian

d. Crowbar SCR

Salah satu aplikasi penting dari SCR adalah melindungi beban sepertiIC digital

terhadap kelebihan tegangan yang berasal dari catu daya, dimanakelebihan tegangan ini

dapat menyebabkan kerusakan pada piranti tersebut.Gambar 1.6.4. menunjukkan catu daya

CC V yang digunakan pada beban yangdiproteksi. Dibawah kondisi normal,CC V lebih

kecil dari tegangan breakdowndida zener. Dalam kasus ini, tidak ada tegangan pada R, dan

SCR akan tetapterbuka. Beban akan menerima teganganCC V dan semuanya baik.

Gambar 1.6.4. Crowbar SCR

Apabila tegangan catu daya naik sehingga CC V terlalu besar, dioda zener

akan breakdown dan tegangan akan terlihat pada hambatan R. Apabilategangan

ini lebih besar daripada tegangan pemicu SCR, SCR akan tersulut danmenjadi

grendel yang tertutup. Tindakan ini mirip dengan melempar sebuahcrowbar melalui terminal

beban. Karena SCR akan hidup sangat cepat (1m untuk 2N4441), beban akan secara

cepat dilindungi dari efek yang merusakkankarena kelebihan tegangan. Kelebihan

tegangan yang menyulut SCR adalah :

12

VCC = VZ + VGT

Crowbar, melalui bentuk proteksi yang drastis, merupakan hal yang perlu untuk

banyak IC digital yang tidak dapat menahan kelebihan tegangan yang cukup

besar. Daripada merusakkan IC yang mahal, kita dapat menggunakan SCR crowbar

untuk mempersingkat terminal beban pada saat pertama kali ada tanda kelebihan tegangan.

Dengan SCR crowbar, sebuah sekering atau pembatas arus dibutuhkan

untuk mencegah kerusakan pada catu daya. Crowbar pada Gambar 1.6.4.

merupakan sebuah prototipe, sebuah rangkaian dasar yang dapat dimodifikasi dan

dikembangkan.

Prototipe ini tepatbagi banyak aplikasi Akan tetapi tidak memiliki soft turn-

on karena sudut padazener berbentuk melengkung dan tidak bersudut tajam.

Ketika kita melakukanperhitungan toleransi tegangan zener ,soft turn-on tersebut

dapat mengakibatkan tegangan daya menjadi sangat berbahaya sebelum SCRterbakar.

Salah satu cara untuk mengatasi soft turn-on adalah dengan menambahkan

sedikit perolehan tegangan seperti Gambar 1.6.5. Umumnya,transistor dalam keadaan

mati. Namun ketika tegangan keluaran meningkat,transistor akhirnya menyala dan

menghasilkan tegangan tegangan tinggi diluar R4. Karena transistor menyediakan

perolehan tegangan swamped  kira-kira R4/R3, sedikit kelebihan tegangan dapat

menggerakkan SCR.

Gambar 1.6.5. Penambahan perolehan transistor ke crowbar

13

Dioda yang digunakan akan mengkompensasikan temperature dioda emitter

dasar transistor. Penyesuaian pelatuk ini menyebabkan kita mengatur trippoint

dari rangkaian tersebut, yang secara tipikal berada 10 sampai 15 persen diatas

tegangan normal.

Crowbar dapat ditambah dengan amplifier IC seperti Gambar 1.6.6.Kotak

segitiga merupakan sebuah IC penguat yang disebut dengan pembanding( comparator ).

Penguat ini memiliki masukan nonpembalik(+) dan inverting (-).Saat masukan

nonpembalik lebih besar dari masukan pembalik , maka keluaranakan positif.

Ketika masukan pembalik lebih besar daripada masukannonpembalik,

maka keluarannya akan menjadi negatif.Penguat memiliki perolehan tegangan yang

cukup besar, biasanya100.000 kali atau lebih. Karena perolehan tegangan yang besar ini,

rangkaiandapat mendeteksi kelebihan tegangan yang paling kecil. Dioda

zenermenghasilkan tegangan 10 V, yang diberikan ke masukan minus dari penguat.

Ketika tegangan catu 20 V (keluaran normal), penala pemicu diset

untukmenghasilkan tegangan sedikit lebih kecil daripada 10 V pada masukan

positif.Karena masukan negatif lebih besar daripada masukan positif, keluaran

penguatakan negative dan SCR terbuka.Apabila tegangan catu di atas 20 V,

masukan positif pada penguat menjadi lebihbesar daripada 10 V. Kemudian,

keluaran penguat menjadi positif dan SCRtersulut. Hal ini secara cepat akan

memutus catu dengan crowbar terminal beban.

Gambar 1.6.6. Penambahan amplifier IC ke crowbar

1.7. Keuntungan dan Kerugian SCR

Keuntungan SCR :

14

Penekanan tombol yang sangat pendek berdasarkan penekanan

tombolyang regeneratif. Ini mengurangi penurunan tegangan di dalam ini

danmengijinkan produksi komponen SCR, yang bisa menahan arus yangsangat

besar (100 ampere)

Sebuah transistor bisa juga menekan tombol arus dalam cara

yang sama.Keuntungan dari transistor adalah pematian ini dilakukan

dengansederhana yaitu menghentikan arus di base.

Keburukan SCR :

Keburukan dari SCR adalah pematian ini. Pematian dari SCR

hanya adasatu cara yaitu mengurangi arus yang mengalir melalui ini disamping

arusyang utama.

Kerugiannya adalah waktu penekanan tombol lebih lama dan

selamapenekanan tombol dalam keadaaan tegangan yang tinggi dibangun dalamini,

dengan demikian ini tidak bisa digunakan untuk penekanan tomboluntuk

arus yang besar.

2. DIAC

D i a c m e r u p a k a n k o m p o n e n y a n g p a l i n g s e d e r h a n a

d a r i k e l u a r g a thyristor, semi konduktor yang terdiri dari tiga lapisan seperti

pada transistor pnp. DIAC d ibuat dengan s t ruktur PNP mir ip seper t i

t rans is tor . Lap isan N pada t r a n s i s t o r d i b u a t s a n g a t t i p i s

s e h i n g g a e l e k t r o n d e n g a n m u d a h d a p a t menyeberang

menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buatcukup

tebal sehingga elektron cukup sukar untuk menembusnya . Struktur

DIACy a n g d e m i k i a n d a p a t j u g a d i p a n d a n g s e b a g a i d u a b u a h

d i o d a P N d a n N P , sehingga dalam beberapa literatur DIAC digolongkan

sebagai dioda.

Gambar 2.1. Simbul DIAC

15

Sukar d i lewat i o leh arus dua arah, DIAC memang

d imaksudkan untuk tu juan in i . Hanya dengan tegangan

breakdown ter tentu baru lah DIAC dapatmenghantarkan arus.

Arus yang d ihanta rkan tentu sa ja b isa bo lak-ba l ik dar ianoda

menuju katoda dan sebaliknya. Kurva karakteristik DIAC sama

sepertiTRIAC, tetapi yang hanya perlu diketahui adalah berapa

tegangan breakdown-nya. DIAC umumnya dipakai sebagai pemicu

TRIAC agar ON pada teganganinput tertentu yang relatif tinggi.

Hubungan hanya dilakukan dengan tiga lapisan luarnya saja,

sehinggadengan demik ian d iac hanya mempunyai dua macam

termina l , komponen in i dapat bekerja pada tegangan AC maupun DC, dan

dapat konduksi dari dua arah,seperti thyristor lainnya diac mempunyai sifat

seperti tabung tiratron.

D i a c b a n y a k d i g u n a k a n d a l a m r a n g k a i a n r a n g k a i a n

p e n g e n d a l i , penyaklaran, dan pemicu. Diac digunakan tersndiri atau

digabungkan dengantriac, transistor atau SCR. Rangkaian ekuivalen dari diac

adalah dua buah diode empat lapis yangdipasang secara paralel seperti terlihat

pada Gambar 2.2(a). Dilihat secara idealini sama dengan sistem saklar

penahan dalam Gambar 2.2(b). Diac tidak akan menghantar sampai

tegangan yang mela lu inya meleb ih i tegangan breakover dalam salah

satu arahnya. Lambang dari Diac terlihat pada Gambar 2.2(d).

Gambar 2.2 Diac (a) Rangkaian ekuivalen. (b) Sistem saklar-penahan ekuivalen.

(c)Saklar penahan kiri tertutup. (d) Lambang rangkaian

16

2.1. Karakteristik DIAC

Gambar 2.1.1. karakteristik DIAC

Ketika tegangan dari diac bergerak dari tegangan VB, diac break-over

danberperan sebagai diode penghubung. Peranan ini sama pada kedua arah.

Menambahkan diac pada gerbang triac meningkatkan substansi tegangan penghidupan

dari triac dan dengan demikian didapatkan tenaga yang lebih dalam pengontrolan dalam

tegangan tinggi. Dimer yang digunakan sebagai berikut:

Gambar 2.1.2. rangkaian DIAC

Sebagai contoh apabila tegangan v mempunyai polaritas, maka dioda

yang berada d i sebelah k i r i akan menghantar b i la harga v mulai

melampaui tegangan breakover Diac. Dalam hal in i sak lar penahan

k i r i te r tu tup. Saat v  memi l ik i po lar i tas yang ber lawanan, maka

17

sak lar -penahan kanan yang akanmenutup bila v mulai melampaui

tegangan breakover . Saat penghantaran arus pada Diac sudah mulai

berlangsung, satu-satunya cara untuk membukanya kembali adalah

dengan cara pemutusan arus rendah. Ini berarti mengurangi arus

sampai di bawah batas arus-penahan daripiranti yang bersangkutan.

Pada komponen diac, konsentrasi pengotorannya tidak seperti

padap e n g o t o r a n t r a n s i s t o r t e t a p i m e m p u n y a i j u m l a h y a n g

s a m a p a d a k e d u a pertemuannya sehingga memungkinkan

terjadinya operasi yang simetris. Jaditidak ada yang dapat disebut anoda

atau katoda secara eklusif. Karena lapisan pdan n da l am kom pone n

t e r sebu t d i s usu n seca ra se r i mak a d iac t i dak akan kon duks i

da l am a rah ma ju t e t ap i se la l u mempunya i pe r i l aku sep e r t i

d i i oda bandangan yang diberi pra tegangan terbalik. Hal ini terjadi

tanpa memandang arah tegangan yang diberikan.

Pada saat suatu tegangan diberikan ke komponen, suatu arus

bocor yang sangat kecil akan mengalir. Keadaan ini disebut keadaan

“off”dari diac.Pada titik ini terjadi jebolan bandangan dan tiba-tiba

akan mengalir arus yang b e s a r . I n i m e r u p a k a n k e a d a a n “ o n ”

d i a c . S e k a l i d i a c d i j a d i k a n o n d e n g a n m e n g g u n a k a n

t e g a n g a n p o s t i f a t a u n e g a t i f , k o m p o n e n i n i a k a n

t e r u s menghantarkan arus sampai tegangannya dihilangkan atau

dikurangi menjadinol. Di sini, arus bocor yang kecil ( I BO+ untuk tegangan

positif atau I B0- untuktegangan negatif). Mengali r sampai tegangan yang

diberikan mencpai tegangan breakover .

Pada saat tegangan breakover dicapai , arus akan meningkat

dengan tajam dari I + atau I. Efek resistansi negatif akan muncul seperti

terlihat padakurva lengkung ke arah belakang. Akibatnya arus menaik jika

teganganya sedikit diturunkan. Penggunaannya yang u tam a ada l ah

un tu k member i denyu t p i cu ke t r i ac . Te tap i t en tu sa ja denyu t

pem icu dan s i f a t konduks i dua a rahnya dapa t digunakan pada

berbagai tujuan selain pengoperasian triac.

Sa lah sa tu penggunaan d iac yang pa l i ng sede rhana

ada lah sebaga i penyaklar otomatis. Sebuah diac akan memberikan resistansi

yang sangat tinggibaik dalam AC maupun DC sampai tegangan yang

18

diberikan mencapai nilai VBO kritis. Apabila nilai ini sudah tercapai atau

dilampaui maka diac akan konduksi. Dengan demikian komponen dua

terminal yang sederhana ini dapat disakelarkan dengan tegangan kendali

yang menaik dan tetap terkonduksi sampai tegangan tersebut diturunkan

ke nol.

3. TRIAC

TRIAC mempunyai kontruksi sama dengan DIAC, hanya saja padaTRIAC

terdapat terminal pengontrol (terminal gate ). Sedangkan untuk terminal lainnya

dinamakan main terminal 1 dan main terminal 2 (disingkat mt1 dan mt2). Seperti halnya

pada DIAC, maka TRIAC pun dapat mengaliri arus bolak-balik,tidak seperti SCR

yang hanya mengalirkan arus searah (dari terminalanodake terminalkatoda).

Lambang TRIAC di dalam skema elektronika, memiliki tiga kaki, duadiantaranya

terminal MT1 (T1) dan MT2 (T2) dan lainnya terminal Gate (G)

Gambar 3.1. simbul TRIAC Gambar 3.2. Stuktur TRIAC

Triac setara dengan dua SCR yang dihubungkan paralel. Artinya TRIACdapat

menjadi saklar keduanya secara langsung. TRIAC digolongkan menurutkemampuan

pengontakan. TRIAC tidak mempunyai kemampuan kuasa yangsangat tinggi untuk

jenis SCR.

3.1. Cara kerja TRIAC

19

Sebelum menghidupkan Triac, sebuah arus yang sangat kecil mengalirpada beban

dan semua sumber tegangan turun ke RC filter dobel. Tegangan inidibagi dan

bergerak di fase VC.

Ketika VG melewati penghidupan tegangan, TRIAC hidup dan terhubung

sampai ke input tegangan setengah lingkaran dan berhenti. Ketika input tegangan turun

menjadi 0V, TRIAC mati dan prosedur penghidupannya berulang di tegangan yang terbalik.

Gambar 3.1.1. Rangkaian TRIAC

3.2. Karakteristik Triac

20

T R I A C t e r s u s u n d a r i l i m a b u a h l a p i s s e m i k o n d u k t o r

y a n g b a n y a k digunakan pada pensaklaran elektronik. TRIAC biasa

juga disebut thyristor bidirectional. TRIAC merupakan dua buah SCR

yang dihubungkan secara paralelberkebalikan dengan terminal gate

bersama.

B e r b e d a d e n g a n S C R y a n g h a n y a m e l e w a t k a n

t e g a n g a n d e n g a n polaritas positif saja, tetapi TRIAC dapat dipicu dengan

tegangan polaritas positif dan negatif, serta dapat dihidupkan dengan

menggunakan tegangan bolak-balikp a d a G a t e .

T R I A C b a n y a k d i g u n a k a n p a d a r a n g k a i a n

p e n g e d a l i d a n pensaklaran.T R I A C h a n y a a k a n a k t i f k e t i k a

p o l a r i t a s p a d a A n o d a l e b i h p o s i t i f   d i b a n d i n g k a n K a t o d a n y a

d a n g a t e - n y a d i b e r i p o l a r i t a s p o s i t i f , b e g i t u j u g a sebaliknya.

Setelah terkonduksi, sebuah TRIAC akan tetap bekerja selama arus

yang mengal i r pada TRIAC ( IT) leb ih besar dar i arus penahan

( IH) walaupunarus gate dihilangkan.

Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) TRIACadalah dengan

mengurangi arus IT di bawah arus IH.Perbedaan antara SCR dan TRIAC

dapat dilihat juga pada Rangkaiannyayai tu pada rangka ian TRIAC

t idak terdapat d ioda ha l in i d isebabka n karenaTRIAC dapat bekerja

atau dipicu dengan tegangan positif dan negatif.S e t e l a h r a n g k a i a n

s e l e s a i d i r a n g k a i , k e m u d i a n s u m b e r t e g a n g a n d i berikan pada

rangkaian tersebut dimana kondisi TRIAC pada saat itu belum aktif,hal ini

disebabkan TRIAC belum terpicu.

Apabi la sumber tegangan sudah d iber ikan, maka untuk

mengakt i fkanTRIAC d i lakukan pemicuan dengan mengatur

Res is tor Var iabe l (VR) sampai lampu menyala atau arus yang

mengalir pada TRIAC (IT) lebih besar dari aruspenahan (IH).Untuk

pemicuan TRIAC dengan tegangan pos i t i f , po lar i tas anoda

harus l e b i h p o s i t i f d i b a n d i n g k a n k a t o d a n y a s e d a n g k a n u n t u k

p e m i c u a n d e n g a n tegangan negative maka polaritas katodanya harus

lebih positif dibandingkananodanya.

Apabila TRIAC sudah aktif maka kita dapat mengetahui besarnya

arusGate (IG), arus penahan (IH) dengan melihat pada Ampermeter dan

21

juga dapatmengetahui besarnya tegangan Gate (VGT), tegangan

Anoda Katoda (VAK)pada Voltmeter Selain mengetahui besarnya arus dan

tegangan melalui Ampermeter danVoltmeter, untuk mengetahui

karakteristik dari arus yang mengalir pada TRIACdengan osiloskop.

3.3. Jenis- jenis TRIAC

Ada dua jenis TRIAC:

Low-Current Low-Current TRIACdapat mengontak hinggakuat arus1amperedan

mempunyai maksimal tegangan sampai beberapa ratus volt.

Medium-Current Medium-Current TRIACSdapat mengontak sampai kuat

arus 40 ampere danmempunyai maksimal tegangan hingga 1.000 volt.

III. Daftar alat

1. Modul Dasar Elektronika 6. Disket / flashdisk

2. Osoloskop 7. Milimeterblok

3. Multimeter 8. Penggaris / mistar

4. Steker T 9. Pulpen / pensil

5. Data Sheet SCR, TRIAC, DIAC

IV. Cara kerja

PERHATIAN :

1. Percobaan A dan B menggunakan tegangan tinggi langsung dari jala-jala.

Praktikan harus benar-benar memperhatikan keselamatan dirinya dan rekan

kerjanya.

2. gunakan probe 1:10 untuk melakukan pengamatan dengan osiloskop.

Hubungkan osiloskop dengan jala-jala tanpa menggunakan ground dengan

cara meggunakan steker T. dengan demikian bagian logam dari osiloskop

tidak boleh disentuh selama daya untuk modul ihidupkan karena terdapat

tegangan tinggi. Pengaturan osiloskop dilakukan sebelum melakukan

pengamatan.

3. Sebelum melakukan pengamatan, konsultasikan dulu hal-hal yang belum jelas

kepada asisten.

A. Silicon Controlled Rectifier (SCR)

22

1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 4.3 saklar daya dalam keadaan

OFF (lampu indikator mati). Hubungkanrangkaian ke jala-jala listrik.

Gambar 4.3 Percobaan dengan SCR

2. Atur osiloskop pada 10 Volt/Div, 5 mS/Div, kopling DC dan Trigger pada

posisi Internal. Gunakan hanya salah satu kanal saja. Amati bentuk

gelombang pada beban. Kemudian amati pula Anoda-Katoda SCR.

Perhatikan : Gunakan Probe 1:10. Selama memindah-mindahkan probe

dari suatu titik pengamatan ke titik pengamatan yang lain, matikan saklar

daya pada modul.

3. Atur lagi osiloskop pada 0.5 Volt/Div (pengaturan lainnya tetap). Amati

bentuk gelombang pada kapasitor dan Gate-Katode SCR.

4. pengamatan langkah 2 dan 3 dilakukan untuk dua macam firing delay

angle yang berbeda dengan mengubah potensio 500K. Ukur besarnya

hambatan potensio untuk tiap pengamatan.

5. Buatlah rangkaian seperti gambar 4.4 Lakukan pengamatan seperti

sebelumnya

23

Gambar 4.4 Percobaan SCR Gelombang Full Wave

B. TRIAC dan DIAC

Gambar 4.5 Percobaan dengan TRIAC

1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 4.5 lakukan pengamatan bentuk

gelombang pada beban (10 V/Div), A1 – A2 (10 V/Div), kapasitor (2 V/Div)

dan pada G – A1 (0.05 V/Div). Pengamatan dilakukan untuk dua sudut

yang berbeda. Apakah simetris sudut sulut belahan positif dan belahan

negative ?

2. Ulangi percoban diatas dengan menggantikan resistor 1K dengan DIAC

(gambar 4.6). Bagaimanakah perbedaan dengan sebelumnya ?

24

Gambar 4.6 Percobaan dengan TRIAC DIAC

V. Tugas Pendahuluan

1. Tambahkan dasar teori minimal 20 halaman dari sumber yang berbeda

lengkap dengan daftar pustaka!

2. Cari gambar rangkaian lain yg menggunakan DIAC dan TRIAC.jelaskan

cara kerja dan kegunaannya!

VI. Pertanyaan

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan SCR, TRIAC, dan DIAC!

2. Jelaskan perbedaan - perbedaan SCR, TRIAC, dan DIAC!

3. Berikan penjelasan tentang fungsi dan karakteristik dari SCR, TRIAC,

dan DIAC!

4. Terangkan cara kerja osilator relaksasi dengan SCR.

5. Apakah keuntungan-keuntungan penggunaan SCR dan TRIAC pada

pengaturan daya ?

6. Buatlah contoh aplikasi – aplikasi yang menggunakan SCR, TRIAC, dan

DIAC!

7. Menurut data dan analisa yang anda buat, apakah yang akan terjadi jika

hambatan pada masing – masing rangkaian diatas dikurangi, jelaskan dengan

analisa matematis!

8. Mengapa pada rangkaian R diganti dengan diac nyala lampu pada saat

potensio diputar bisa lebih terang dan lebih redup, jelaskan dengan analisa

matematis!

25

9. Bagaimanakah hubungan antara konstanta waktu jaringan RC pada

Gate dan besarnya sudut tunda penyalaan ?

10. Berikan kesimpulan anda pada masing – masing percobaan diatas!

26