komponen elektronik

PANDUAN PENGGUNAAN MODUL

UNIT 5.5KOMPONEN ELEKTRONIK

LITAR ELEKTRONIK ASAS

TAJUK 1KOMPONEN ELEKTRONIK

Litar Siri dan Selari

Litar Elektrik Asas

Dalam tajuk ini anda akan pelajari jenis-jenis litar elektrik dan ciri-ciri penting setiap jenis litar. Anda juga akan mempelajari cara menganalisis suatu litar khususnya yang berkaitan dengan tiga kuantiti elektrik yang telah dipelajari dalam Tajuk 3.1. Formula Hukum Ohm juga akan digunakan dalam tajuk ini.

Sesetengah pelajar mendapati tajuk ini membingungkan kerana banyak perkara yang perlu diberi perhatian dan melibatkan kerja-kerja pengiraan. Pada hakikatnya, tajuk ini tidaklah sukar untuk dipelajari. Sebagai langkah pertama, anda perlu memahami ciri-ciri litar siri dan selari termasuk yang berkaitan dengan kuantiti-kuantiti elektrik. Langkah seterusnya ialah memahami cara bagaimana sekumpulan beban dalam suatu litar disambung adakah ianya disambung secara siri atau selari. Kemudian membuat analisis atau pengiraan kuantiti-kuantiti mengikut jenis litar yang terlibat. Sebagai permulaan, mari pelajari apakah yang dimaksudkan dengan litar elektrik.

Litar elektrik ialah laluan untuk arus mengalir daripada sumber elektrik, kepada satu atau lebih beban dan kembali semula ke sumber bekalan melalui dawai pengalir. Anda boleh rujuk Rajah 4 .

Sumber elektrik mempunyai daya gerak elektrik yang mewujudkan beza upaya merentasi beban supaya arus dapat mengalir dalam litar apabila suis di tutup. Satu contoh litar yang asas adalah terdiri daripada sel, wayar, suis, dan mentol.

Penggunaan tenaga elektrik dalam kehidupan harian adalah bergantung kepada litar elektrik. Tenaga elektrik dapat dimanfaatkan jika ianya ditukar kepada bentuk tenaga lain seperti tenaga cahaya, haba, bunyi dan sebagainya oleh beban dalam suatu litar. Contoh beban ialah perintang, mentol, elemen pemanas, pembesar suara dan sebagainya. Setiap beban mempunyai rintangan. Sekarang mari pelajari istilah-istilah penting berkaitan dengan litar elektrik asas.

Litar terbuka

Litar terbuka (Rajah 1) ialah litar yang terputus dan tidak lengkap. Arus tidak dapat mengalir melalui litar terbuka. Oleh itu, beban tidak boleh berfungsi.

Sebab-sebab litar terbuka:

(a) suis terbuka

(b)wayar terputus

(c)beban terbakar

(d) sambungan yang longgar

Nilai rintangan dalam litar ini adalah infniti.

Litar tertutup

Litar Rajah 2 dikatakan litar tertutup. Sambungan antara sumber elektrik dengan beban adalah lengkap. Arus dapat mengalir dalam litar dan beban dapat berfungsi.

Litar pintas

Litar pintas berlaku apabila terdapat sentuhan di antara dua wayar terdedah (Rajah 3). Arus tidak melalui jalan asalnya. (arus mengalir tanpa melalui beban). Keadaan ini menyebabkan arus yang mengalir menjadi terlalu besar kerana wayar pengalir mempunyai rintangan yang sangat rendah. Arus yang terlalu besar boleh meningkatkan suhu wayar. Litar pintas sangat merbahaya kerana boleh menyebabkan kerosakan wayar pengalir dan kebakaran.

3.4.2Jenis-Jenis Sambungan Litar

Kebanyakan litar peralatan elektrik dan elektronik adalah kompleks kerana ianya mengandungi pelbagai komponen sebagai beban. Namun begitu, terdapat tiga cara utama beban-beban ini disambung dalam suatu litar, iaitu:

(a) sambungan siri - menghasilkan litar siri

(b)sambungan selari menghasilkan litar selari

(c)sambungan siri-selari menghasilkan litar siri-selari

Kefahaman tentang ciri ketiga-tiga litar di atas adalah penting dalam mempelajari bidang elektrik dan elektronik. Bagi memudahkan kefahaman, sebarang beban di dalam suatu litar akan diwakili oleh perintang.

Sebagai seorang pelajar baru dalam bidang elektrik dan elektronik, anda mungkin kebingungan apabila melihat komponen-komponen yang terdapat pada satu papan litar. Anda mungkin tertanya-tanya tentang apakah nama, kegunaan, binaannya dan pelbagai soalan lain mengenai komponen-komponen berbagai-bagai itu. Dalam tajuk ini akan diperkenalkan dengan beberapa komponen penting dalam bidang elektrik dan elektronik. Tajuk ini memberi peluang kepada anda untuk membiasakan diri dengan perkara-perkara asas mengenai komponen-komponen tersebut. Dalam tajuk berikutnya anda akan mempelajari tentang kefungsian komponen-komponen tersebut dalam suatu litar.

1.0Komponen Elektronik

Komponen-komponen elektronik boleh dikelaskan sebagai komponen pasif dan komponen aktif. Komponen pasif ialah komponen-komponen yang tidak menyumbang kepada gandaan voltan, dan arus. (amplifikasi) kepada suatu litar. Ianya tidak memerlukan sebarang input untuk berfungsi. Contoh komponen pasif ialah perintang, pemuat dan pearuh.

Komponen aktif pula merupakan komponen yang mempunyai kebolehan untuk menghasilkan gandaan voltan, dan arus. Komponen ini juga boleh menghasilkan tindakan pensuisan dalam suatu litar. Kebanyakan komponen jenis ini dibina menggunakan bahan separuh pengalir. Contoh komponen aktif ialah transistor, diod dan litar bersepadu.

Sekarang kita akan mempelajari tentang beberapa komponen pasif dan aktif yang asas.

1.1Komponen Pasif

1.1.1Perintang

Perintang merupakan komponen yang paling biasa terdapat dalam suatu litar elektronik. Kegunaan utamanya ialah menghadkan aliran arus dalam litar. Perintang juga digunakan sebagai pembahagi voltan. Komponen ini melesapkan tenaga elektrik dalam bentuk haba.

Terdapat dua jenis perintang:

Perintang tetap perintang yang mempunyai nilai rintangan yang tetap

Perintang boleh ubah perintang yang nilai rintangannya boleh diubah-ubah

Contoh-contoh perintang tetap dan boleh ubah serta simbol skematiknya ditunjukkan dalam Rajah 1. Perintang tetap jenis komposisi karbon sering digunakan untuk membina projek elektronik kelak.

Nilai perintang tetap biasanya dinyatakan dalam bentuk kod warna atau kod bercetak. Nilai rintangan suatu perintang berubah tercetak pada badannya. Suatu perintang tetap jenis komposisi karbon biasanya ditandakan dengan 4 atau 5 jalur warna pada badannya. Mari kita pelajari cara menterjemah kod warna perintang yang terdiri daripada 4 jalur warna.

Rajah 2 menerangkan maksud jalur-jalur warna dan nombor yang diwakili oleh setiap warna.

Jalur 1 - mewakili digit pertama

Jalur 2 - mewakili digit kedua

Jalur 3 - mewakili nilai pendarab

Jalur 4 - mewakili had terima

WarnaJalur 1Jalur 2Jalur 3Jalur 4

Digit PertamaDigit KeduaPendarabHad Terima

Hitam001001 1%

Coklat1110110 2%

Merah22102100

Oren331031000

Kuning4410410000

Hijau55105100000

Biru661061000000

Ungu7710710000000

Kelabu88108100000000

Putih991091000000000

Emas10-10.1 5

Perak10-20.01 10

Tiada warna 20

Contoh: Terjemahkan kod warna perintang berikut:

hijau hitam kuning emas

50104 5%

Penyelesaian:

Berdasarkan Rajah 2:

Warna hijau mewakili nombor 5

Warna hitam mewakili nombor 0

Warna kuning mewakili pendarab 104 atau 10000

Warna emas mewakili had terima 5%Oleh itu, nilai rintangan

= (50 X 10000) ( 5%

= 500000 5%

nilai had terima= 500000 X 5% = 25000 (Maka,Had terima maksimum =500000 + 25000 = 525000 (

= 525 k(

Had terima minimum=500000 25000= 475000 (

= 475 k(Aktiviti Tutorial:

1. Mengapakah nilai had terima maksimum dan minimum suatu perintang perlu diketahui?

2.Apakah yang diwakili oleh huruf-huruf G, M, k, m, (, n dan p apabila digunakan bersama satu nilai bagi sesuatu kuantiti elektrik

Perintang Tetap

Nilai rintangannya tetap

Empat perkara penting apabila memilih perintang:

nilai perintang

had terima

kadaran kuasa

kestabilan

nilai perintang di dapati daripada kod warna atau kod bercetak

nilai yang di nyatakan oleh kod warna dan kod bercetak disebut nilai namaan

had terima ialah nilai kelegaan bagi nilai sebenar. Satu perintang dengan nilai namaan 100( dan had terima 10%, mempunyai nilai sebenar di antara 90( dan 110( lebih kecil nilai had terima maka lebih tepat bacaan nilai perintang

kadar kuasa ialah kuasa maksimum yang boleh diterima oleh perintang tanpa mengalami kerosakan.

jika kadar kuasa dilampaui, perintang akan rosak disebabkan oleh haba yang berlebihan

saiz fizikal sesuatu perintang biasanya berkait rapat dengan kadar kuasa

kestabilan ialah keupayaan perintang mengekalkan nilai rintangan walaupun suhu sekitar berubah dan umur perintang bertambah.

Kod warna perintang

kod warna perintang digunakan pada perintang bersaiz kecil

nilai perintang didapati dengan membaca jaluran kod warna pada perintang

Jadual 1 menunjukkan jadual kod warna perintang. Kebanyakan perintang mempunyai empat jalur

tiga jalur pertama memberikan bacaan nilai namaan perintang; jalur keempat menunjukkan nilai had terima.

Contoh

Satu perintang mempunyai jaluran warna berikut: kuning, ungu, merah dan emas. Tentukan:

(i) nilai rintangan

(ii) julat nilai sebenar rintangan

Penyelesaian

(i) Diberi:

Oleh itu, nilai namaan perintang ialah 4.7 k((ii)Diberi:

Jalur had terima ialah emas iaitu 5%.

Had terima

= 4700 ( x 0.05

= 235 (

Julat nilai rintangan =(4700 ( + 235 () hingga (4700 ( - 235 ()

=4935 ( (had atas) hingga 4465 ( (had bawah)

Kod Bercetak

di gunakan bagi perintang bersaiz besar

kod yang dicetak terdiri daripada nombor dan huruf (Rajah 8)

Huruf R bermaksud x 1, K bermaksud x 103 dan M bermaksud x106 kedudukan huruf menentukan titik perpuluhan.

Rajah 8: Perintang dengan kod bercetak

had terima dinyatakan dengan huruf pada hujung kod:

J = 5%, K= 10%, M = 20%

Contoh:-5K6M sebagai 5.6 k( 20%

R27K sebagai 0.27 ( 10%

1KJ sebagai 1 k( 5%

2R7K sebagai 2.7 ( 10%

Kod bercetak juga digunakan dalam gambarajah litar2.1.2 Pemuat

Pemuat merupakan satu daripada komponen pasif yang dapat menyimpan tenaga elektrik dalam litar AU. Ia boleh dicas dan dinyahcas.

Penggunaan pemuat :

Jenis LitarPenggunaan pemuat

Litar PenapisMengurangkan voltan riak atau meratakan gelombang untuk mendapatkan voltan malar

Litar motorPembaik factor kuasa litar

Mengurangkan kesan gangguan hingar kepada alatan lain

Litar penalaanMenentukan kadaran frejuensi penjana dan frekuensi radio

Kemuatan

Kemuatan ialah sifat menentang sebarang perubahanbezaupaya dalam litar. Kekuatan penentang terhadap beza upaya tersebut menentukan kemampuan komponen pemuat menyimpan cas tenaga elektrik. Kemuatan 1 farad bermakna satu pemuat boleh menyimpan 1 coulomb cas elektrik apabila pemuat itu dibekalkan voltan 1 volt. Oleh itu 1 farad aiah 1 coulomb per volt

C = Q

V

Binaan Pemuat

Pemuat dibina daripada dua plat logam yang diletakkan bertentangan serta dipisahkan oleh dielektrik seperti udara, kertas, mika, seramik, Teflon, polisterina, kaca dan vakum. Dielektrik bersifat sebagai penebat dengan cirri dan pemalar tertentu. Kemampuan sesuatu pemuat untuk menyimpan tenaga dinyatakan dalam kemuatan yang bersimbol C, unit bagi kemuatan ialah farad, F

Spesifikasi pemilihan pemuat

Spesifikasi teknikalKeterangan

Nilai kemuatanNilai kemuatan dinyatakan samada dengan menggunakan kod tercetak atau kod warna pada badan pemuat

Had terima pemuatHad terima menunjukkan kejituan julat nilai sebenar pemuat iaitu nilai kemuatan minimum dan maksimum

Voltan kerjaVoltan kendalian maksimum yang mampu diterima oleh pemuat sebelum pecah tebat dielektrik dialmpaui. Nilai dinyatakan dalam pmkd atau voltan kerja AT

Kadaran bocoranArus bocor yang berlaku pada pemuat bergantung kepada rintangan penebatan dielektrik pemuat. Pemuat elektrolit mempunyai kadar arus bocor sehingga beberap mikroampere dengan hanya 10 V dikenakan pada tamatanya.

Pekali suhuSetiap jenis pemuat mempunyai julat suhu kendalian yang ditentukan oleh pengilang. Ia ditandakan pada badan pemuat. Graf kemuatan lawan suhu disediakan dalam manual atau buku data pemuat

Jenis Pemuat

Komponen kapasitor atau pemuat boleh didapati dalam banyak rupa bentuk dan saiz. Walau bagaimanapun kesemua kapasitor boleh dibahagikan kepada dua kategori iaitu berubah dan tetap.

Pemuat tetap

Terdapat dua kategori pemuat tetap iatu pemuat berkutub dan tidak berkutub. Pemuat mampu menghalang arus terus yang tidak dikehendaki dan sebaliknya hanya membenarkan arus ulang alik mengalir melaluinya dalam litar. Nilai kemuatan pemuat tetap telah ditetapkan semasa pembutanya di kilang.

Pemuat boleh ubahKemuatan bagi pemuat boleh ubah boleh diubah nilainya samada dengan melaraskan luas permukaan yang berkesan (A) atau jarak julat antara plat.1.1.3 Gelung / Induktor / Pearuh

Binaan Gelung / Induktor

Gelung atau inductor dibina daripada gegelung pengalir elektrik yang dililit mengelilingi teras. Jenis teras pearu

1.2Komponen Aktif

Asas bahan separuh pengalir

Bahan separuh pengalir mempunyai nilai-nilai rintangan di antara suatu pengalir dan penebat. Ciri yang kedua penting bagi separuh pengalir adalah ia mempunyai pekali suhu negatif yang bermaksud sebaik sahaja suhu bagi bahan naik, rintangannya akan jatuh. Rintangan bagi sesuatu pengalir biasanya akan meningkat mengikut suhu tetapi rintangan separuh pengalir dan penebat menurun. Apabila suhu sesuatu bahan bertambah, tenaga dalam bagi bahan iitu iaitu tenaga atom dan electron, dipersekitaran bahan juga turut bertambah. Pertambahan suhu menghasilkan dua kesan; (a) elektron-elektron mendapat tenaga tambahan untuk meninggalkan ikatan bond yang mengikat electron-elektron kepada atom induk dan (b) getaran atom-atom dipersekitaranyang disebabkan oleh tambahan tenaga. Kesan pertama melepaskan lebih banyak elektron bagi pengaliran jika sesuatu beza upaya dikenakan merentasinya dan kedua menambahkan kesukaran yang dialami oleh electron semasa bergerak dalam bahan. Contoh-contoh bahan separuh pengalir yang biasa digunakan adalah seperti germanium dan silikon.

Jenis bahan separuh pengalir

a. Bahan separuh pengalir tulen

.Bahan separuh pengalir tulin juga dikenali sebagai bahan intrinsik.

Mempunyai ciri di antara pengalir dan penebat

Ia tidak membenarkan aliran arus elektrik dengan mudah seperti pengalir tetapi tidak pula menghalang aliran arus dengan berkesan seperti penebat

Dua contoh: Germanium (Ge) dan silikon (Si)

Struktur atom kedua-dua unsur ini mudah diubahsuai untuk mendapatkan ciri-ciri elektrikal tertentu

Struktur Atom Bahan Semikonduktor

Struktur atom Ge dan Si ditunjukkan dalam rajah berikut:Kedua-dua atom ini mempunyai 4 elektron valensi dan struktur atom kedua-duanya diringkaskan seperti rajah di sebelah.

Dalam bahan semikonduktor tulen, atom-atomnya tersusun seperti dalam rajah berikut:

Rajah ini menunjukkan setiap atom Ge berkongsi 4 elektron valensinya dengan 4 atom lain supaya orbit terluarnya mempunyai 8 elektron dan atom-atomnya menjadi stabil. Atom-atom silikon juga berpadu dengan cara yang sama

Perkongsian ini menghasilkan ikatan kovalen dan hasilnya ialah kekisi hablur Ge (atau Si)

Kekisi hablur seperti ini adalah tulen (bebas dari bendasing) dan dipanggil bahan intrinsik. (Bahan yang mengandungi bendasing dipanggil bahan ekstrinsik)

Bahan semikonduktor intrinsik digunakan untuk menghasilkan komponen solid-state seperti transistor, diod dan IC

Aliran Arus Elektrik

Apabila bahan semikonduktor tulen dikenakan voltan (lihat rajah di sebelah ), elektron dalam bahan tersebut akan tertarik ke arah punca positif sumber voltan

Lubang yang terhasil akan tertarik ke arah punca negatif sumber

Dengan itu, elektron bergerak ke arah kanan dan lubang bergerak ke arah kiri

Aliran arus dalam bahan semikonduktor melibatkan pergerakan elektron dan lubang

Bilangan pasangan elektron-lubang bertambah apabila suhu meningkat; jumlah arus mengalir dalam bahan semikonduktor bergantung kepada jumlah pasangan elektron-lubang; dengan itu kebolehan bahan semikonduktor mengalirkan arus bertambah apabila suhu meningkat

Bahan Semikonduktor Jenis-N

Apabila bahan semikonduktor tulen didop dengan bahan pentavalen (seperti As), sebahagian atom Ge atau Si dalam hablur digantikan oleh atom bahan pentavalen (lihat rajah sebelah)

Rajah ini menunjukkan satu atom As menggantikan satu atom Ge atau Si

As berkongsi 4 elektron valensinya dengan 4 atom Ge atau Si di sekelilingnya

Satu lagi elektron As tidak terikat dan boleh dibebaskan dengan mudah

Kesemua atom dalam kekisi hablur ini adalah neutral dari segi cas

Bahan pentavalen telah menderma elektron bebas kepada kekisi hablur; maka bahan pentavalen adalah atom penderma Semakin banyak atom penderma dalam kekisi hablur, semakin banyaklah elektron bebas dalam bahan semikonduktor yang didop

Selepas pengdopan, sebilangan elektron Ge atau Si masih terus melompat keluar dari orbitnya; maka bilangan elektron bebas semakin banyak; pada masa yang sama lubang juga terhasil

Jika voltan dikenakan kepada semikonduktor jenis-N (lihat rajah di sebelah), elektron bebas (dari atom penderma dan elektron yang keluar dari orbit Ge atau Si) akan bergerak ke arah punca positif sumber voltan. Pada masa yang sama lubang bergerak ke arah punca negatif sumber

Pada suhu bilik, bilangan elektron bebas dari penderma adalah lebih banyak daripada elektron bebas dari Ge atau Si; bermakna bilangan elektron bebas dalam bahan semikonduktor jenis N melebihi bilangan lubang; dalam bahan jenis-N ini, elektron adalah pembawa majoriti dan lubang adalah pembawa minoriti bagi arus

Bahan Semikonduktor Jenis-P

Apabila bahan semikonduktor tulen didop dengan bahan trivalen (seperti Ga), sebahagian atom Ge atau Si dalam hablur digantikan oleh atom bahan trivalen (lihat rajah sebelah):

Rajah menunjukkan satu atom Ga menggantikan satu atom Ge atau Si

Ga berkongsi 3 elektron valensinya dengan 3 atom Ge atau Si

Walau bagaimanapun, satu lagi atom Ge atau Si tidak membentuk ikatan kovalen dengan atom Ga kerana kekurangan elektron; lubang terhasil

Kesemua atom dalam kekisi hablur yang terhasil juga neutral dari segi cas

Bahan trivalen telah menerima elektron bebas daripada kekisi hablur; maka bahan trivalen adalah atom penerima Semakin banyak atom penerima dalam kekisi hablur, semakin banyak lubang dalam bahan semikonduktor yang didop

Sebilangan elektron Ge atau Si masih terus melompat keluar dari orbitnya; maka bilangan elektron bebas semakin banyak; pada masa yang sama lubang juga terhasil

Jika voltan dikenakan kepada semikonduktor jenis-P (lihat rajah di bawah), lubang akan bergerak ke arah punca negatif sumber voltan. Pada masa yang sama elektron bergerak ke arah punca positif sumber

Pada suhu bilik, bilangan lubang dalam bahan semikonduktor jenis P melebihi bilangan elektron bebas; dalam bahan jenis-P ini, lubang adalah pembawa majoriti dan elektron adalah pembawa minoriti bagi arus

Komponen-komponen Separuh Pengalir

1.2.1 Diod

Simpang P-N

Melalui proses tertentu, bahan jenis-P dan jenis-N dicantumkan

Hasil percantuman ini ialah satu struktur hablur yang mempunyai simpang (lihat rajah)

Struktur seperti ini terdapat pada diod simpang

Zon Susutan (Depletion Zone)

Ketika simpang P-N mula-mula terbentuk, terdapat satu interaksi unik antara pembawa-pembawa arus

Elektron bebas daripada bahan jenis-N meresap merentasi simpang untuk mengisi lubang dalam bahan jenis-P

Hanya pembawa-pembawa arus yang berhampiran dengan simpang yang terlibat

Elektron yang meninggalkan bahan jenis-N menyebabkan ion positif terbentuk di tempat yang ditinggalkannya

Apabila lubang dalam bahan jenis-P diisi oleh elektron yang sama, terbentuk pula ion negatif dalam bahan jenis-P

Kawasan yang berhampiran dengan simpang sekarang dipenuhi oleh ion positif dan negatif

Dengan interaksi ini, bilangan lubang dan elektron dalam kawasan ini menyusut

Kawasan ini dipanggil zon susutan

Zon susutan adalah kawasan yang tidak mempunyai pembawa arus majoriti

Rujuk rajah Upaya Halangan (Barrier Potential) Sebelum simpang terbentuk, bahan jenis-N dan P adalah neutral dari segi cas elektrik

Selepas resapan berlaku, kawasan P yang berhampiran dengan simpang sekarang bercas negatif (kerana terdapat ion negatif berkumpul); kawasan N yang berhampiran dengan simpang pula bercas positif

Cas-cas ini menolak elektron dan lubang menjauhi simpang

Elektron dan lubang yang berjauhan ini tidak berpeluang untuk meresap merentasi simpang

Akhirnya, cas-cas negatif dan positif terkumpul di simpang menyebabkan kawasan simpang membentuk upaya halangan

Upaya halangan ini seolah-olahnya serupa dengan keadaan satu bateri kecil yang disambung kepada simpang tersebut

Perhatikan kekutuban upaya ini berbanding dengan bahan jenis-N dan P

Upaya ini sentiasa wujud pada simpang dan disukat dalam Voltan

Upaya halangan bagi germanium, ialah kira-kira 0.3 V dan silikon 0.7 V

Upaya halangan ini dikenali sebagai voltan halangan Voltan halangan pada simpang P-N ini mesti diatasi oleh sumber voltan luar untuk mebolehkan arus mengalir melaluinya

MEMINCANG SIMPANG

Memincang merujuk kepada tindakan membekalkan voltan kepada simpang P-N

Voltan yang dikenakan boleh menambah atau mengurangkan upaya halangan pada simpang bergantung kepada kekutuban voltan luar yang dikenakan

Pembawa-pembawa arus akan masuk kembali ke zon susutan jika upaya halangan ini dikurangkan

Ini bermakna arus boleh melalui simpang jika ketebalan zon susutan dikurangkan

Lebar zon susutan berkurangan jika diod simpang diberi pincang hadapan; kutub negatif sumber kuasa luar (contohnya; bateri) dikenakan pada bahan jenis-N dan kutub positif kepada bahan jenis-P Sebaliknya, jika diod simpang dipincang terbalik, zon susutan bertambah lebar; tindakan ini akan menghalang pembawa-pembawa arus daripada memasuki zon susutan, maka arus sukar mengalir melalui simpangPincang Terbalik

Rajah di bawah menunjukkan simpang P-N dipincang pincang terbalik

Perhatikan kutub negatif bateri dikenakan kepada bahan jenis-P dan kutub positif kepada bahan jenis-N

Sambungan begini menyebabkan kekutuban bateri menentang kekutuban bahan diod

Oleh kerana cas yang sama menolak, pembawa arus majoriti setiap bahan akan tertarik menjauhi simpang

Diod yang dipincang terbalik akan menyebabkannya menjadi bukan-pengalir

Seperti ditunjukkan dalam rajah, elektron dalam bahan jenis-N tertarik kepada punca positif bateri

Setiap kali elektron meninggalkan simpang, ion positif akan terbentuk di tempat yang ditinggalkannya; ion positif kemudiannya ditolak oleh cas positif bateri ke arah simpang

Pada bahan jenis-P pula elektron dari bateri memasuki lubang dan menjadikannya ion negatif. Ion negatif ini kemudiannya ditolak oleh cas negatif bateri ke arah simpang

Ion-ion yang tertolak ke arah simpang ini menyebabkan zon susutan semakin bertambah lebar

Dengan zon susutan yang semakin lebar, aliran arus merentasi simpang tidak dapat berlaku

Cas merentasi simpang akan bertambah sehingga voltan halangannya menyamai voltan luar yang dikenakan

Dalam keadaan ini diod adalah bukan-pengalir

Arus Bocor

Apabila diod dipincang terbalik, pembawa arus majoriti tidak berada dalam zon susutan

Hanya pembawa arus minoriti sahaja yang terdapat dalam zon ini kerana kutub negatif bateri menolak elektron dalam bahan jenis-P (pembawa arus minoriti) ke simpang. Pada masa yang sama, kutub positif bateri menolak lubang dalam bahan jenis-N ke arah simpang (Lihat rajah).

Keadaan ini membolehkan sedikit arus mengalir melalui simpang. Arus ini dinamakan arus bocor Arus bocor semakin bertambah apabila suhu bertambah kerana jumlah pembawa arus minoriti bertambah Arus bocor simpang dari bahan germanium lebih besar jika dibandingkan dengan silikon kerana silikon lebih stabil pada suhu yang tinggi. Nilai arus bocor pada simpang bahan silikon ialah beberapa nanoampere

Pincang Hadapan

Diod simpang diberi pincang hadapan apabila punca positif bateri disambung kepada bahan jenis-P dan punca negatif kepada bahan N

Voltan ini menolak pembawa arus majoriti setiap bahan menyebabkan banyak lubang dan elektron berkumpul di simpang

Dalam bahan jenis-N, elektron meneutralkan ion positif. Dalam bahan jenis-P, elektron ditarik keluar dari ion negatif dan meneutralkannya

Dengan itu, zon susutan dan seterusnya upaya halangan terhapus

Keadaan ini membolehkan simpang P-N membenarkan arus mengalir menerusinya

Rajah di bawah menunjukkan diod yang dipincang hadapan

Rajah di bawah menunjukkan bagaimana aliran arus berlaku dalam diod yang dipincang hadapan

Bermula dari punca negatif bateri, elektron mengalir ke arah bahan jenis-N dan menuju ke simpang

Pada masa yang sama, sejumlah sama banyak elektron keluar dari bahan jenis-P dan balik ke bateri melalui punca positif. Tindakan ini menghasilkan lubang baru dan menyebabkannya bergerak ke arah simpang

Apabila sampai di simpang, lubang dan elektron berpadu dan menghilang. Pada masa yang sama lubang dan elektron yang baru muncul di kedua-dua hujung diod

Kemunculan pembawa arus majoriti baru ini berterusan selagi sumber voltan luar dikenakan

Perlu diingat bahawa elektron mengalir menerusi keseluruhan diod

Perintang penghad arus diperlukan dalam diod pincang hadapan supaya arus mengalir pada tahap operasi yang selamat

1.2.2Diod Pemancar Cahaya (LED)

1. Diod jenis LED mempunyai beberapa jenis, saiz, dan warna. Saiz atau garis pusat kepalanya berbeza, iaitu daripada 3 mm ke 5 mm. Warnanya ialah merah, hijau, oren, dan kuning.

2. Diod tidak mempunyai filamen. Diod diperbuat daripada sejenis hablur bahan semi konduktor seperti germanium dan silikon. LED rnenjimatkan tenaga elektrik kerana boleh menyala pada voltan serendah 1.7 volt. Arus yang diperlukan pula hanya 10 miliampere

3.Fungsi-fungsi diod

(a)Diod semi konduktor yang boleh bercahaya digunakan untuk menunjukkan adanya arus mengalir dalam sesuatu bahagian litar. Ia membenarkan arus mengalir sehala sahaja.

(b)Digunakan dalam radas elektronik sebagai lampu penunjuk dan sebagai penunjuk kekuatan keluaran bunyi seperti alat-alat Hi-Fi atau stereo dan juga pada lampu disko.

(c)LED menggunakan arus yang kecil, sesuai untuk litar-litar yang menggunakan bateri.

Penyambungan:

(a)Diod (LED) tidak akan menyala jika kutub negatif dan positifnya dipasang terbalik.

(b)Arus yang berlehihan akan merosakkan LED.

4. Cara menentukan kekutuban kaki LED

EMBED PBrush (a) Bahagian badan LED yang rata dan mempunyai kaki yang terdekat adalah kutub katod.

(b) Kaki yang di bawah bahagian bendera adalah kaki katod.

(c) Kaki yang pendek sedikit adalah kaki katod ().

(d) Cara menguji kaki LED dengan menggunakan bateri 3 V. Dengan wayar, sentuhkan satu kaki LED pada punca positif bateri dan kaki yang kedua ke punca negatif bateri. Jika LED menyala, kaki positif itu adalah kutub anod (+). Jika sambungan ini diterbalikkan, LED tidak akan menyala. (Gambar rajah 3).

Perhatian:Jangan menguji LED pada bateri 9 V kerana ini boleh merosakkan LED.

5. Keselamatan

(a)Pastikan kaki anod dan katod dipasang dengan betul kerana arus hanya mengalir apabila katod (K) mengarah ke negatif.

(b)Lebihan arus akan merosakkan atau boleh membakar LED. Pastikan ada satu perintang 330 ohm dipasang bersiri ke bateri 9 V semasa menguji LED.

(c)Untuk mengelakkan daripada patah, jangan bengkokkan kaki-kaki terlalu dekat pada badan komponen.

(d)Pastikan kaki diod tidak terpintas semasa pemasangan kerja projek.

(e)Jangan mengetatkan skru pada bongkah penyambung terlalu kuat sehingga kaki-kaki diod terpotong.

6.Voltan bekalan dan nilai perintang yang dicadangkan untuk LED adalah seperti berikut:

Voltan bekalan12 volt9 volt6 volt3 volt

Nilai perintang560(330(220(56(

1.2.3Transistor

1. Transistor merupakan komponen elektronik yang penting pada peralatan elektronik seperti radio dan televisyen.

2. Transistor digunakan untuk menggandakan arus, voltan dan kuasa.

3.Transistor juga boleh digunakan dalam litar sebagai suis. Contoh bentuk transistor yang biasa digunakan ialah seperti berikut:Binaan transistor

EMBED PBrush 1.Transistor mempunyai tiga kaki iaitu pemungut Collector) (C), Tapak (Base) (B), dan pemancar (Emitter) (E).

2.Transistor dibina daripada bahan separa pengalir seperti germanium dan silikon.

3.Bahan separa pengalir inii terdiri daripada bahan positif (P) dan bahan negatif (N).

Jenis transistor

1.Terdapat dua jenis transistor, iaitu jenis NPN dan jenis PNP.

2.Jenis transistor pada litar skema boleh dikenal pasti dengan melihat anak panah pada kaki pemancar (E).

3.Jika anak panah mengarah ke luar, transistor itu ialah jenis NPN. Jika anak panah mengarah ke dalam, transistor itu ialah jenis PNP.

Keselmaatan transistor

1.Pastikan jenis transistor yang digunakan itu betul untuk sesuatu projek.

2.Pastikan dengan betul kaki pemungut (C), tapak (B), dan pemancar (E).

3.Jangan bengkokkan kaki transistor dekat dengan badan, bertujuan untuk mengelakkan kaki transistor daripada patah

4.Pastikan kaki transistor tidak terkena atau bersentuh antara satu dengan lain semasa pemasangan.

1.2.4KOMPONEN KHUSUS

i.Perintang Peka Cahaya / LDR

1. Rintangan dalam perintang peka cahaya akan meningkat apabila kurang cahaya dan akan berkurangan rintangan apabila menerima banyak cahaya.

2. Perintang peka cahaya digunakan pada lampu malam automatik, penggera keselamatan, pintu automatik, kamera automatik, lampu keselamatan, dan lain-lain.

EMBED PBrush ii. Penerus Kawalan Silikon /Silikon Rectifier Contol ( SCR )

1. Penerus kawalan silikon atau Silikon Control Rectifier (SCR) ialah suatu peranti yang berfuugsi sebagai suis. SCR digunakan sebagai suis kawalan pada litar seperti litar kawalan motor, lampu, dan litar pembekal voltan.

2.Fungsi penerus kawalan silikon adalah:

(a) untuk mengawal kuasa tinggi dengan hanya menggunakan kuasa bekalan yang kecil.

(b)untuk memastikan arus elektrik mengalir dalam satu arah sahaja.

3. Penerus kawalan silikon mempunyai kaki, iaitu anod (A), katod (K), dan get(G). Kaki-kaki ini boleh ditentukan dengan merujuk lembaran data komponen terssebut.

Bagaimanakah binaan dan cara penyambungan dijalankan?

1.Penerus kawalan silikon dibina dari empat lapisan bahan separa pengalir iaitu dua lapisan bahan positif (P) dan dua bahan negatif (N).

2. Penyambungan kaki penerus kawalan mestilah dilakukan dengan betul. Kaki anod dan kaki get disambung ke positif bekalan. Kaki katod disambung ke punca negatif bekalan. Jika penyambungan salah. elektrik tidak dapat mengalir melaluinya

1.2.4 Foto Diod

1. Foto diod digunakan sebagai pengesan cahaya dalam alat kawalan jauh

2. Foto diod diperbuat daripada sejenis hablur bahan semi konduktor seperti germanium dan silicon, di kenali dengan symbol :

1.Litar bersepadu terdiri daripada beberapa komponen elektronik yang membentuk satu litar lengkap atau separa lengkap dalam satu pakej kecil

2. Fungsinya adalah untuk menjadikan suatu liitar yang kompleks itu kecil saiznya dan menjimatkan ruang

3. Struktur dan binaan :

a. mengandungi perintang, gegelung, transistor dan diod

b. mempunyai pin-pin atau kaki yang bilangan pinnya bertambah banyak jika litar itu mempunyai fungsi yang kompleks

4. Bentuk litar bersepadu mengikut kadar kuasa, iaitu litar bersepadu kuasa rendah, kuasa sederhana dan kuasa tingg1.3. Litar Elektronik Asas

1.3.1 Litar Bekalan Kuasa

Fungsi utama litar bekalan kuasa adalah menukarkan voltan AU kepada voltan AT. Di samping itu, ia juga berfungsi untuk merendahkan voltan masukan (AU) kepada voltan yang kita kehendaki setelah ditukarkan kepada voltan AT. Biasanya setelah voltan AT diperolehi di peringkat keluaran, maka ia berfungsi untuk kendalian litar. Untuk bekalan kuasa yang baik maka voltan keluaran mestilah terdiri daripada voltan AT tulen. Bekalan kuasa terdiri daripada :

a. Transformer ( alat-ubah )

b. Penerus ( Rectifier )

c. Penapis ( Filter )

d. Pengatur voltan voltage regulator)

a. Alat ubah ( Transformer)

Fungsi transformer

1. meninggi atau merendahkan voltan AU.

2. mengasingkan nilai sesalur (mains circuit) dengan litar bekalan (supply circuit)

3. sebagai alat penjodoh untuk membolehkan pemindahan tenaga elektrik dari satu litar ke litar elektrik yang lain.

b. Penerus

Terdapat 3 jenis penerus yang biasa digunakan iaitu :

i. penerus separuh gelombang

ii. penerus gelombang penuh

iii. penerus tetimban

i. Penerus separuh gelombang1. Merupakan satu litar asas dan mempunyai kecekapan yang rendah

2. Diodnya membawa arus hanya bagi separuh pusingan sahaja

3. Bekalan 230 V AU dibekalkan kepada bahagian utama pengubah

4. Bahagian skunder pengubah akan membekalkan voltan V2 dengan nilai maksimum V maks yang diperlukan kepada diod penerus

5. Pada kitar masukan positif, dengan kekutuban bekalan seperti rajah 8.20 a , diod dipincang ke depan

6. Arus mengalir di dalam beban pada arah yang ditunjukkan dan menghasilkan gelombang keluaran seperpti yang ditunjukan dalam rajah

7. Pada kitar masukan negatif, dengan kekutuban voltan bekalan seperti rajah 8.20b, diod dipincang balikan

8. Tiada arus mengalir melalui diod dan tiada voltan diperoleh merentasi beban, R. Dengan menggunakan hokum Kirchhoff, V2 = VR+ VD, dengan V2 ialah voltan merentasi diod. I = 0 kerana pincang balikan

9. Oleh itu, V2 + VD voltan maksimum merentasi diod adalah V maks.

10. Bagi menghalang diod daripada rosak nilai puncak voltan bekalan mestilah melebihi voltan puncak balikan, PIV bagi diod

11. Rajah di bawah menunjukkan gelombang keluaran yang dipeproleh merentasi beban RL jika voltan keluaran maksimum dari pengubah ialah V maks

12. Ketika voltan keluaran maksimum pengubah, V maks iaitu voltan masukan ke penerus berada pada kitar masukan positif, nilai voltan keluaran maksimum penerus ialah :

V k = V mak V dii. Penerus Gelombang Penuh

1. Penerus separuh gelombang hanya menghasilkan voltan AT pada seperuh kitar sahaja.

2. Litar penerus gelombang penuh menghasilkan voltan riak pada kedua-dua kitar positif dan negatif masukan.

3. Pengubah membekalkan voltan masukan, V2 kepada penerus gelombang penuh, rujuk rajah di bawah

4. Bagi pengubah sadap tengah, voltan pada separa lilitan sadap tengah ( A ke O ) adalah separuh daripada voltan di antara A dan B.

5. Jika voltan di antara A dan B adalah V maks, voltanskunder di anatara A dan O adalah V maks/ 2.

6. Kekutuban gelombang voltan di antara AO dan OB adalah berlawanan fasa seperti di tunjukkan dalam raja 8.24

7. Ketika kitar masukan positif seperti rajah 8.25a , diod D1 dipincang ke depan dan diod D2 dipincang balikan. Arus mengalir dari titik A melalui D1 ke beban dan menghasilkan voltan keluaran merentasi beban seperti yang ditunjukkan

8. Pada kitar masukan negatif kekutuban voltan bekalan berubah seperti rajah 8.25b. D1 dipincang balikan dan D2 dipincang ke depan. Arus mengalir dari titik B melalui D2 ke beban dan menghasilkan voltan keluaran merentasi beban seperti yang ditunjukkan. Perhatikan arah arus yang mengalir dalam beban adalah sehala.

Voltan keluaran maksimum, Vk merentasi beban ialah :

Vk = V maks - VD

2

9. Gelombang keluaran yang terhasil daripada penerus gelombang penuh dengan voltan keluaran maksimum daripada penerus ialah V maks dan diod dianggap unggul ( VD = 0 )

iii. Penerus tetimbang

1. Rajah di bawah menunjukkan litar bekalan kuasa penerus gelombang penuh dengan empat diod atau lebih dikenali sebagai penerus tetimbang

( masukkan raj 8.27 ms 172 )

2. Apabila voltan AU dibekalkan ke penerus tetimbang, pada kitar masukan positif kekutuban voltan bekalan adalah sepertirajah 8.28a

( masukkan rajah 8.28a ms172 )

3. Diod D1 dan D3 dipincang ke depan manakala diod D2 dan D4 dipincang balikan. Arus mengalir dalam beban RL pada arah yang ditunjukkan dan voltan terbina pada RL mempunyai nilai V maks 2 VD

4. Pada kitar masukan negatif, kekutuban voltan bekalan adalah seperti rajah 8.28b

( masukan rajah 8.28b ms172 )

5. Diod D2 dan D4 dipincang ke depan manakala diod D1 dan D3 dipincang balikan. Arah arus melelui RL adalah sehala. Voltan keluaran bagi kedua-dua kitar yang diperoleh merentasi beban RL adalah seperti dalam rajah 8.29 dengan nilai V maks 2 VD( masukan rajah 8.29 ms173 )

C. Penapis

1. Penapis ialah litar yang menukarkan voltan AU berdenyut kepada voltan AT beriak rendah.

2. Voltan AT berdenyut yang dihasilkan oleh litar penerus menegandungi nilai purata yang besar

3. Kebanyakan bekalan kuasa menggunakan pemuat sebagai penapis bagi mengurangkan riak dalam litar keluaran

( rajah 8.32 ms 174 )

4. Gelombang keluaran penapis bersama masukan dari penerus gelombang penuh ditunjukkan dalam rajah 8.33

( rajah 8.33 ms174)

5. Pada kitar pertama, di antara titi A dan B, pemuat dicas sehingga mencapai nilai voltan maksimum, V maks.

6. Di antara titik B dan C, ketika voltan masukan kurang daripada nilai V maks, pemuat mula menyahcas melalui RL. Ini berlaku sehingga titik C iaitu ketika voltan masukan bersamaan dengan voltan pemuat, pemuat mengecas semula. Proses ini berulang pada kitaran seterusnya.

7. Selain penapis pemuat, terdapat juga penapis jenis RC, RL, LC dan RLC. Rajah di bawah menunjukan pelbagai jenis penapis:

( rajah 8.34 ms 174 )

D. Pengatur Voltan

1. Peringkat terakhir dalam litar bekalan kuasa AT dan fungsinya ialah untuk :

I. Menstabilkan voltan keluaran, Vk walaupun berlaku perubahan pada arus masukan atau arus keluaran

II. Mengurangkan riak yang terdapat pada voltan keluaran litar penapis

2. Pengatur voltan yang paling mudah ialah penbgatur voltan zener seperti ditunjukkan dalam

rajah di bawah

( rajah 8.35 ms 175)

3. Pada pincang ke depan cirri diod zener berkendali apabila dipincang balikan dan akan berada pada voltan tetap, Vz.

4. Oleh sebab diod disambung selari dengan beban, voltan beban adalah tetap bersamaan dengan voltan pecah tebat zener, VzRajah 8.36 ms 175

5. Gelombang keluaran penapis mempunyai perbezaan riak yang agak besar. Apabila gelombang beriak ini melalui diod zener, kesan riak ini akan berkurangan dan menghasilkan voltan keluaran yang tetap

6. Rajah di bawah menunjukkan voltan keluaran litar pengatur voltan ( rajah 8.37 ms 176 )

3.2.3 Litar Transistor Asas

a. Penguat audio

b. Pengayun

c. Pembilang getar

3.2.3 Litar Bersepadu

a. Penguat pengendali / kendalian

1. Penguat kendalian mengandungi beberapa peringkat penguat dan terdapat dalam bentuk litar bersepadu

2. Penguaut ini mempunyai gandaan yang tinggi dan rintangan keluaran yang rendah. Bentuk fizikal penguat kendali ditunjukkan dalam rajah di bawah :

Raj 9.41 ms 210 tk 4

3. Antara sifat penguat kendalian yang unggul adalah :

gandaan gelung buka, AVol adalah infiniti

rintangan masukan, Rm adalah infiniti

rintangan keluaran, Rk adalah sifar

4. Penguat kendalian mempunyai dua masukan yang dilabelkan sebagai menyongsang dan tidak menyongsang

5. Isyarat masukan dibekalkan kepada salah satu kakinya. Kaki yang satu lagi biasanya digunakan untuk mengawal ciri kendalian komponen tersebut.(rujuk jadual 9.18 )

Jadual 9.18 ms 210 tkt 4

6. Bagi sambungan penguat kendalian sebagai penguat tak menyongsang, isyarat masukan AU, Vm dibekalkan pada kaki tidak menyongsang.(rujuk rajah 9.42 )

Rajah 9.42 ms 211 tkt 4

7. Voltan keluaran mempunyai fasa yang sama seperti voltan masukan dengan gandaan voltan yang ditentukan oleh nilai rintangan RF dan RA8. Penguat kendalian boleh digunakan juga dalam litar pembanding, penambah, penolak, pengamir, penapis dan sebagainya.

b. Litar bersepadu pemasa

1. Mengandungi 25 transistor yang disepadukan, 15 perintang dan 2 diod

2. Kegunaanya adalah untuk berfungsi seperti sebuah jam randek, yang boleh ditetapkan masa permulaan dan akhirnya

3. Dapat dikelaskan kepada beberapa blok iaitu :

I. pembanding atasa

II. pembanding bawah

III. transistor buang cas

IV. transistor set semula

V. flip-flop pengawal

VI. keluaran

1.1 Taipkan Sub-Tajuk berikutnya di sini menggunakan font 11, Arial, Bold

Taipkan isi sub-tajuk (text) berikutnya di sini menggunakan font 11, Arial. Text ditaip dengan jarak langkau sebaris, laras Justified. Gunakan font 10, Arial sekiranya text ditaip di dalam Table atau Text Box.

Latihan Refleksi

Soalan Esei

Soalan Berstruktur

Pelbagai cara yang lain-lain

1.2 Rumusan Taipkan isi rumusan (text) di sini menggunakan font 11, Arial. Text ditaip dengan jarak langkau sebaris, laras Justified. Gunakan font 10, Arial sekiranya text ditaip di dalam Table atau Text Box.

1.3 Bacaan Asas / Basic Reading Text

Taipkan senarai bahan bacaan asas di sini dengan menggunakan font 11, Arial.

1.4 Rujukan / References

Taipkan senarai rujukan di sini dengan menggunakan font 11, Arial.

1.5 UNIT 1 : Soalan Tutorial

Taipkan soalan tutorial (jika berkenaan) pada bahagian akhir unit.

PENULIS MODUL PEMBELAJARAN

Bil.NamaKelayakan

1.PENGERUSI

Taipkan nama pengerusi panel di sini

Taipkan nama maktab / institusi di sini

Taipkan alamat maktab / institusi di sini

Taipkan sambungan alamat di siniTaipkan kelayakan di sini

Contoh:

Ph.D

Guru Bahasa Melayu 10 tahun

Penulis buku..

2.AHLI 1

Taipkan nama ahli panel 1 di sini




Contoh:

BA (Hons) Diploma Pendidikan

Ketua Jabatan Bahasa

3.AHLI 2





Contoh:


Guru Cemerlang BM

4.AHLI 3





Contoh:


Guru Cemerlang BM

5.PENYELARAS

Taipkan nama penyelaras di sini

BPGTaipkan kelayakan di sini

AHLI PANEL PEMURNIAN MODUL PEMBELAJARAN

Bil.NamaKelayakan

1.PENGERUSI

Taipkan nama pengerusi panel di sini




Contoh:

Ph.D

Guru Bahasa Melayu 10 tahun

Penulis buku..

2.AHLI 1





Contoh:


Ketua Jabatan Bahasa

3.AHLI 2





Contoh:


Guru Cemerlang BM

4.AHLI 3





Contoh:


Guru Cemerlang BM

5.PENYELARAS

Taipkan nama penyelaras di sini

BPGTaipkan kelayakan di sini

Rajah xx : Gelombang masukan dan keluaran merentasi beban RL

Raj. XX: Penerus separuh gelombang

EMBED Word.Picture.8

EMBED Photoshop.Image.5 \s

Rajah 1: Contoh-contoh Perintang

Rajah 2: Kod Warna Perintang

Rajah 8.23 ms 170

Rajah 8.24., 8.25a, 8.25b ms 170

Raj. 8.26 ms170

Rajah XX: Transformer

Rajah xx : Kesan diod dalam penerus separuh gelombang

Rajah XX : Litar Bekalan Kuasa

pengatur voltan

EMBED Visio.Drawing.6

Rajah 1: Litar Terbuka

EMBED Visio.Drawing.6 Rajah 2: Litar Tertutup

EMBED Visio.Drawing.6

Rajah 3: Litar Pintas

12

_1113075852.vsd

_1113076649.vsd

_1012679218.doc

_1113075587.vsd

_1006109418.psd

komponen elektronik

Documents