6 Dasar Elektronik Perangkat Semikonduktor yang Perlu Anda Ketahui

Dioda Perangkat Semikonduktor

Dioda adalah bentuk paling sederhana dari perangkat semikonduktor yang terdiri dari dua bagian bahan semikonduktor yang berbeda yang disebut P dan N. Biasanya digunakan untuk memungkinkan aliran listrik dalam satu arah dan membatasi dalam arah yang berlawanan.

Ketika P-type dan N bahan menyatu, Anda membentuk Fungsi PN. Kita perlu melakukannya di lingkungan yang bersih di kamar yang bersih. Saat menempelkan bahan dengan konduktivitas yang berbeda, elektron negatif tertarik ke muatan positif dan membentuk semacam batas di persimpangan. Muatan serupa lainnya ditolak, mengarah ke pembentukan daerah penipisan di persimpangan di mana aliran elektron dan muatan positif berada dalam kesetimbangan.

Desain dioda Asia dapat membuatnya bias maju atau bias mundur.

Perangkat Semikonduktor–Bias Maju

Jika kita menghubungkan sisi P ke aliran maju, itu disebut bias maju, dan listrik mengalir di sirkuit.

Perangkat Semikonduktor–Bias Terbalik

Dalam konfigurasi bias terbalik, kami menghubungkan sisi P ke tegangan yang lebih negatif, dan dengan demikian setiap elektron yang masuk ditolak. Ini memblokir aliran listrik di sirkuit.

Perangkat Semikonduktor–Aplikasi

Beberapa aplikasi umum dioda tercantum di bawah ini

1. Dioda dalam Penyearah

Dioda membantu dalam desain berbagai rangkaian penyearah untuk menyearahkan daya dari AC ke DC. Beberapa tipe dasar rangkaian penyearah yang menggunakan dioda adalah:

1. Setengah gelombang

2. Gelombang penuh disadap di tengah

3. Jembatan penuh

Kami memperbaiki arus ke DC dengan mengubah bias dioda selama setiap setengah siklus input AC. Selain itu, kapasitor dapat digunakan di sirkuit ini untuk menghindari efek riak.

Dioda pada Rangkaian Clipper

Sirkuit kliping membantu menghilangkan kebisingan yang berlebihan dari pemancar FM. Berdasarkan jenis konfigurasi dioda yang digunakan, kita dapat mengklasifikasikan rangkaian ini sebagai:

1. Pemotong Seri

Dioda dibias mundur selama setengah siklus positif dari tegangan input dan dibias maju untuk setengah lingkaran negatif.

1. Pemotong Pemotong

Dioda bertindak sebagai sakelar dalam rangkaian ini. Ini bias maju selama setengah siklus positif dan bekerja sebaliknya selama proses negatif.

Dioda pada Rangkaian Penjepit

Sementara sirkuit clipper menghilangkan nilai puncak, sirkuit clamper membantu menggeser sinyal puncak ke level yang diinginkan. Ini juga disebut pemulih DC atau pemindah level. Jenis rangkaian penjepit adalah:

1. Konfigurasi dioda positif

Puncak negatif dijepit sehingga jatuh ke level nol.

1. Konfigurasi dioda negatif

Puncak positif dijepit dan dibuat jatuh ke level nol.

Dioda pada Gerbang Logika

Gerbang logika digunakan untuk melakukan operasi logika seperti AND, OR, NOT, NOR, XOR, dll. Dengan menerapkan konsep keadaan impedansi rendah dan tinggi dari sakelar logika ke bias mundur dan maju, dioda dapat membangun semua jenis gerbang logika .

Logika 1 sesuai dengan tegangan tinggi dan logika 0 untuk tegangan rendah. Untuk membangun gerbang OR sederhana, Anda dapat menggunakan dua dioda dengan sakelar. Ketika kedua sakelar terbuka, dioda dibias mundur, dan tegangan keluarannya nol. Ketika satu sakelar ditutup, satu dioda menjadi bias maju, dan tegangan output akan tinggi.

Dioda dalam Rangkaian Proteksi Arus Balik

Dioda dapat melindungi rangkaian dari polaritas terbalik catu daya DC. Ketika koneksi daya DC salah, polaritas terbalik terjadi, dan kumpulan besar arus dapat mengalir ke sirkuit dan menyebabkan kerusakan. Dioda pemblokiran di kedua sisi input dapat membantu menghindari masalah ini karena akan memblokir suplai arus saat dihubungkan secara seri dengan beban. Dioda akan dibias maju untuk sambungan yang benar dan dibias mundur untuk tautan yang salah.

Dioda dalam Pengganda Tegangan

Saat Anda mengalirkan beberapa dioda dalam rangkaian penyearah, Anda bisa mendapatkan tegangan DC keluaran yang sama dengan nilai tegangan masukan yang diterapkan dikalikan dengan jumlah pengali yang digunakan.

V keluar =V masuk * pengganda

Rangkaian ini dapat berupa pengganda dan pengganda tegangan. Dengan menggabungkan kapasitor ke sirkuit, Anda bisa mendapatkan tegangan input ganjil atau genap sebagai output.

Perancang Semikonduktor Transistor

Transistor adalah pendahulu banyak gadget modern dan perangkat elektronik. Mereka memungkinkan penguatan sinyal dan sirkuit switching, menjadikannya bagian penting dari perangkat elektronik.

Setiap transistor terdiri dari tiga bagian penting yang disebut emitor, basis, dan kolektor. Beberapa transistor mungkin juga memiliki substrat tambahan untuk dihubungkan dengan sirkuit.

Kami selanjutnya diklasifikasikan menurut struktur, bahan, atau mekanisme yang terlibat dalam transistor.

1. Transistor Bipolar Junction (NPN dan PNP)

2. Transistor efek medan (JFET dan MOSFET)

Aplikasi

Transistor digunakan sebagai sakelar dan amplifier dalam rangkaian untuk mengontrol aliran arus.

Transistor Persimpangan Bipolar

Umumnya diciptakan sebagai transistor persimpangan, BJT selanjutnya dapat dibedakan berdasarkan konfigurasi.

1. Pada rangkaian NPN, konfigurasinya adalah sebagai CBE (Collector, Base, dan Emitter).

2. Dalam kasus PNP, itu adalah EBC.

Untuk NPN, hubungkan dua lapisan bahan yang didoping N ke bahan yang didoping P tengah. Dalam hal ini, elektron berpindah dari emitor ke basis, dan bagian bawah mengontrol jumlah elektron yang dapat dipancarkan emitor.

Dalam kasus sirkuit PNP, konfigurasinya adalah kebalikan dari NPN. Dua bahan yang didoping P di ujungnya dengan bahan yang didoping N sebagai alasnya. Basis masih mengontrol aliran arus ke arah yang berlawanan, tetapi.

Transistor Efek Medan

Transistor FET bekerja sedikit berbeda dari BJT. Terdiri dari pin dan memiliki tiga bagian yaitu gate, source, dan drain.

Junction FET adalah versi sederhana dari FET yang digunakan sebagai sakelar, amplifier, dan resistor. Itu tidak memerlukan arus bias dan hanya bekerja dengan tegangan input. Mereka tersedia dalam dua jenis, saluran P dan saluran N.

1. P saluran JFET

Aliran arus terjadi karena muatan positif atau lubang.

2. N Saluran JFET

Di sini, elektron menyebabkan aliran arus. Transistor jenis ini lebih populer dibandingkan transistor saluran P.

3. MOSFET

MOSFET adalah singkatan dari Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Ini adalah jenis transistor paling populer yang digunakan di sebagian besar sirkuit daya rendah dalam teknologi perancangan chip. Sesuai dengan namanya, perangkat semikonduktor ini menggunakan terminal gerbang logam dan memiliki empat terminal-saluran, sumber, gerbang, badan, atau substrat.

MOSFET menawarkan impedansi input tinggi dan impedansi output rendah.

Semiconductor Merancang Penguat Operasional

Penguat operasional adalah blok sirkuit analog yang digunakan untuk memproduksi sirkuit berkinerja tinggi dengan komponen minimal. Menggunakan sistem umpan balik negatif atau positif, Amplifier, kapasitor, filter, dll. dapat menggunakan sirkuit ini.

Mereka adalah perangkat liner dengan properti yang mirip dengan amplifier DC.

Sebuah op-amp memiliki tiga terminal penting, input pembalik, input pembalik siang, dan terminal output, yang dapat tenggelam atau sumber arus dan tegangan.

Aplikasi

1. Bandingkan Sinyal

Op Amp dapat membandingkan tegangan yang diterapkan pada satu ujung input ke input lainnya. Perbedaan tegangan input dapat menyebabkan kejenuhan pada op-amp, dan jika kedua tegangan input besarnya sama, tegangan output akan menjadi nol volt.

2. Sinyal Penyangga

OpAmp yang dikonfigurasi dengan konfigurasi umpan balik negatif bertindak sebagai penguat buffer gain kesatuan. Ini memiliki impedansi input tinggi untuk menghindari masalah pemuatan sumber sinyal, impedansi output rendah, dan penguatan arus tinggi.

3. Pasokan Tegangan Ganda

Sebuah op Amp suplai ganda dapat menerima dua tegangan yang berbeda, tegangan positif dan negatif. Terminal non-pembalik menerima tegangan positif, dan terminal pembalik menerima tegangan negatif alih-alih dihubungkan ke ground seperti dalam mode suplai tunggal.

Op Amp suplai ganda lebih cocok untuk sinyal AC dan dapat bekerja dengan level tegangan yang lebih tinggi.

4. Perkuat Sinyal

Op Amp dapat memperkuat sinyal input berdasarkan tegangan di terminal input non-pembalik dan pembaliknya.

5. Filter Sinyal

Sebuah op-amp tunggal dapat menyediakan satu, dua, atau tiga filter kutub. Variasi yang berbeda dapat menyaring rangkaian menggunakan penguat operasional. Beberapa di antaranya adalah:

1. Filter lolos rendah

2. Filter lolos tinggi

3. Filter bandpass

4. Filter takik

5. Menjumlahkan Sinyal

Rangkaian pencampuran audio dan sejenisnya perlu menggunakan penguat operasional untuk menjumlahkan tegangan yang diberikan. Titik penjumlahan bumi virtual dari rangkaian penguat pembalik membantu meringkas input audio.

Resistor Perangkat Semikonduktor

Dalam proses kelistrikan, kita membutuhkan resistor untuk mengontrol aliran elektron dan menyesuaikan level arus untuk tegangan tertentu. Resistor membantu mencapai ini. Semakin tinggi resistansi yang diberikan oleh resistor, semakin rendah arus yang mengalir.

Aplikasi

1. Transistor dan LED

Resistor membantu melindungi perangkat semikonduktor sensitif seperti transistor dan LED dengan memungkinkan jumlah arus yang tepat melewati sirkuit.

2. Waktu dan Frekuensi

Resistor, ketika dihubungkan ke kapasitor, dapat menyediakan perangkat sirkuit yang dikendalikan waktu. Ini membantu dalam desain kursus yang digunakan untuk kilatan cahaya dan sirene.

3. Pembagi Tegangan

Saat menghubungkan rantai daisy resistor dalam rangkaian seri, Anda bisa mendapatkan penurunan tegangan yang diinginkan berdasarkan nilai resistansi resistor. Tegangan yang dihasilkan adalah proporsi resistansi yang disumbangkan oleh masing-masing resistor dalam rangkaian.

4. Resistor untuk Pemanasan

Resistor digunakan dalam peralatan seperti pemanggang roti, kompor listrik, dan pemanas untuk mengubah energi listrik menjadi energi panas.

Semikonduktor Merancang Kapasitor

Kapasitor adalah bagian penting dari semua rangkaian elektronik. Mereka dapat diisi dengan arus dan dapat mengeluarkan semuanya sekaligus.

Aplikasi

1. Waktu

Dengan memanipulasi interval waktu pengisian dan pengosongan, kapasitor dapat menggunakan sirkuit dependen waktu seperti LED, sistem pengeras suara, alarm, dan jalur yang mengeluarkan bunyi bip secara berkala.

2. Menghaluskan

Arus input AC dapat diperhalus untuk menghasilkan output DC menggunakan kapasitor dan banyak peralatan rumah tangga.

3. Kopling

Kopling kapasitor adalah mekanisme di mana DC dapat memblokir sementara membiarkan AC sendiri melewati rangkaian. Speaker menggunakan kapasitor untuk mencapai mekanisme ini, dan kita dapat menghindari kerusakan yang disebabkan oleh arus searah.

4. Menyetel

Kapasitor variabel digunakan dalam sistem radio untuk menyetel sirkuit. Hal ini dilakukan dengan menghubungkan osilator LC ke kapasitor variabel.

5. Penyimpanan Energi

Kapasitor dapat menyimpan energi dan melepaskannya sekaligus, yang digunakan dalam aplikasi seperti sirkuit kamera yang memerlukan flash mendadak.

Semikonduktor Merancang Induktor

Induktor adalah sirkuit elektronik pasif yang menyimpan energi dalam medan magnet ketika arus mengalir melaluinya. Kawat isolasi lilitan kumparan di sekitar inti pusat membuat induktor, yang biasanya merupakan komponen terbesar di sirkuit.

Aplikasi

1. Filter

Induktor dapat bertindak sebagai filter lolos rendah, dan ketika dikombinasikan dengan kapasitor dan resistor, mereka dapat digunakan untuk membuat filter lanjutan dalam suatu rangkaian.

2. Sensor

Induktor dapat merasakan medan magnet dan bahan yang dapat ditembus secara magnetis tanpa harus bersentuhan fisik dengan bahan tersebut. Itu membuat mereka sangat baik untuk digunakan sebagai sensor di lampu lalu lintas dan aplikasi serupa.

3. Transformer

Ketika induktor dengan jalur magnet yang sama digabungkan, Anda dapat membentuk transformator. Transformer adalah bagian penting dari jaringan listrik dan catu daya.

4. Motor

Motor induktif membantu mengubah energi listrik menjadi energi mekanik secara lebih efisien dengan bantuan gaya magnet. Kita dapat menggunakan motor induksi dengan input AC untuk menghasilkan medan magnet yang berputar. Motor induktif juga tidak memerlukan kontak listrik antara rotor dan mesin, menjadikannya pilihan yang lebih aman dan andal.

5. Penyimpanan Energi

Selama induktor diberi daya, mereka dapat menyimpan energi di medan magnet. Catu daya mode sakelar dapat menggunakannya, seperti yang digunakan di komputer pribadi.

6. Ekualiser Audio

Equalizer audio adalah jenis perangkat elektronik tertentu yang membantu dalam produksi musik. Mereka digunakan untuk meningkatkan atau memotong frekuensi tertentu untuk menciptakan efek suara yang diperlukan.

Ada berbagai jenis equalizer yang tersedia, yang paling umum adalah.

1. Equalizer rak

2. Equalizer grafis

3. Equalizer parametrik

Ringkasan

Artikel ini adalah ikhtisar dasar semikonduktor dan semua perangkat yang dapat dibuatnya.

Apakah Anda memiliki pertanyaan? Beri tahu kami di komentar di bawah. Jika Anda membutuhkan jasa Semiconductor Devices, Anda dapat menghubungi kami. WellPCB memiliki lebih dari sepuluh tahun pengalaman dalam pembuatan papan sirkuit. Kita bisa berdiskusi bersama dan belajar tentang elektronik.