Fig. 17.40

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Example

6. Problem

7. Pilihan Ganda

8. Percobaan

9. Download File

Sub-Chapter 17.12 UnijuctionTransistor

1. Pendahuluan[Kembali]

        Unijunction Transistor (UJT) adalah jenis transistor khusus yang digunakan terutama sebagai saklar, bukan penguat. UJT memiliki tiga terminal, yaitu satu emitter dan dua base, dengan satu sambungan p-n (unijunction). Karena karakteristiknya yang unik, UJT sering digunakan dalam rangkaian osilator, pengatur waktu, dan pemicu untuk perangkat seperti SCR. Pengoperasiannya yang sederhana dan efisien menjadikannya penting dalam aplikasi rangkaian pulsa dan pengendali elektronik.

2. Tujuan[Kembali]

1. Melengkapi tugas mata kuliah elektronika yang ditugaskan oleh Bapak Darwison, M.T.
2. Memahami prinsip kerja unijunction transistor

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat

    1) Instrument 

        a. Osiloskop 

      Osiloskop adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

Spesifikasi:

Pin Out:

Keterangan:

  
    2) Generators

        a. Generator Sinus

    Generator sinus adalah alat yang menghasilkan sinyal berbentuk gelombang sinusoidal, yaitu gelombang halus dan berulang yang umum ditemui dalam sistem listrik AC dan komunikasi. Generator sinus berbentuk gelombang sinusoidal secara periodik. Gelombang sinus adalah bentuk sinyal analog paling dasar dan sangat penting dalam dunia teknik elektro, terutama dalam bidang elektronika analog, komunikasi, dan sistem tenaga listrik.

Spesifikasi :

1. Frekuensi: 1 Hz – 1 MHz (umum)
2. Amplitudo: 0 – 10 Vpp (dapat diatur)
3. THD: < 1% (distorsi rendah)
4. Kontrol: Potensiometer/manual atau digital
5. Sumber daya: DC (5V/12V) atau AC 220V
6. IC umum: XR2206, ICL8038, op-amp (Wien Bridge)
7. Aplikasi: Pengujian audio, osiloskop, eksperimen sinyal

B. Bahan

    1) Resistor

    Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm.

    Spesifikasi dari Resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan ke dalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu.

Spesifikasi

    Resistor adalah komponen elektronika pasif yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena dia berfungsi sebagai penghambat arus listrik. Bila kita menginginkan arus yang besar maka kita pasang resistor yang nilai resistansinya kecil, mendekati nol atau sama dengan nol atau tidak dipasang sama sekali dengan demikian arus tidak lagi dibatasi. Resistor berfungsi sebagai  Penghambat arus listrik, Sebagai tahanan arus listrik agar listrik yang melewati resistor di hambat melalui karbon yang berada di dalam tubuh resistor menjadi di perkecil apabila resistansinya besar, Sebagai tahanan arus listrik agar listrik yang melewati resistor di hambat melalui karbon yang berada di dalam tubuh resistor menjadi di perkecil apabila resistansinya besar.

    2) Kapasitor

        Kapasitor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik. Kapasitor terdiri dari dua konduktor (biasanya berupa pelat logam) yang dipisahkan oleh bahan isolator yang disebut dielektrik. Ketika tegangan diterapkan pada kapasitor, muatan listrik akan terakumulasi pada pelat-pelat konduktor, sehingga menciptakan medan listrik di antara keduanya.

Spesifikasi :

    3) Uni Junction Transistor (UJT)

    UJT (Uni Junction Transistor) adalah komponen semikonduktor yang memiliki satu persambungan PN (junction) dan digunakan terutama sebagai saklar elektronik atau pemicu (trigger) dalam rangkaian osilator, pewaktu, dan pengendali gelombang. UJT memiliki tiga terminal: Emitter (E), Base1 (B1), dan Base2 (B2). Saat belum aktif, arus hampir tidak mengalir melalui emitter. Namun, ketika tegangan pada emitter melebihi tegangan threshold, arus tiba-tiba meningkat, menyebabkan saklar terbuka dan memicu perubahan kondisi dalam rangkaian.

 

Spesifikasi :

1. Terdiri dari tiga terminal: Emitter (E), Base1 (B1), dan Base2 (B2)
2. Tegangan pemicu (peak point voltage): sekitar 0,6 – 0,8 × VBB
3. Arus pemicu (peak point current): biasanya dalam rentang mikroampere hingga miliampere
4. Resistansi antar basis (RBB): umumnya 4 kΩ – 10 kΩ
5. Tegangan maksimum basis (VBB max): sekitar 30V – 60V tergantung tipe
6. Tidak berfungsi sebagai penguat, melainkan sebagai saklar atau pemicu
7. Memiliki karakteristik resistansi negatif
8. Konsumsi daya sangat rendah

Pin :

1. Emitter (E) : Terminal input yang menerima tegangan untuk memicu UJT agar aktif.
2. Base1 (B1) : Terminal output bawah yang dihubungkan ke jalur dasar rangkaian.
3. Base2 (B2) : Terminal output atas yang dihubungkan ke tegangan suplai positif (VBB).

    4) SCR

   SCR (Silicon Controlled Rectifier) adalah komponen semikonduktor yang termasuk dalam keluarga thyristor dan berfungsi sebagai saklar elektronik yang hanya menghantar arus dalam satu arah saat diberikan sinyal pemicu pada terminal gate-nya. SCR memiliki tiga terminal utama, yaitu anoda (A), katoda (K), dan gate (G). Dalam kondisi normal, SCR berada dalam keadaan off (tidak menghantar), meskipun diberi tegangan maju antara anoda dan katoda. Namun, saat sinyal kecil diberikan ke gate, SCR akan berubah menjadi kondisi on dan mulai menghantarkan arus dari anoda ke katoda. Setelah aktif, SCR tetap menghantar meskipun sinyal gate dihilangkan, dan hanya bisa dimatikan dengan memutus arus utama atau membalik polaritas tegangan.

Pin Out :

Spesifikasi :

1. Memiliki 3 terminal: Emitter (E), Base1 (B1), dan Base2 (B2)
2. Tegangan suplai basis (VBB): hingga 30–60 V
3. Tegangan pemicu (Vp): sekitar 0,6–0,8 × VBB
4. Arus pemicu (Ip): beberapa mikroampere hingga miliampere
5. Resistansi antar basis (RBB): sekitar 4 kΩ – 10 kΩ
6. Tidak berfungsi sebagai penguat, tetapi sebagai saklar/pemicu
7. Memiliki karakteristik resistansi negatif
8. Konsumsi daya sangat rendah
9. Cocok untuk osilator, pemicu SCR, dan rangkaian pewaktu

Kurva karakteristik :

     5) Komponen Input 

         a. Potensiometer

    

       Potensiometer adalah komponen elektronik pasif berbentuk resistor variabel yang digunakan untuk mengatur atau membagi tegangan dalam suatu rangkaian. Potensiometer memiliki tiga terminal: dua terminal di ujung jalur resistif, dan satu terminal tengah yang disebut wiper. Saat poros potensiometer diputar atau digeser, wiper bergerak di sepanjang jalur resistif sehingga mengubah nilai resistansi antara wiper dan masing-masing ujung terminal. Perubahan ini memungkinkan pengguna mengatur tegangan output yang diambil dari wiper, sehingga potensiometer sering digunakan sebagai pengatur volume, pencahayaan, atau sebagai pembagi tegangan (voltage divider). Selain dalam bentuk putar (rotary), potensiometer juga tersedia dalam bentuk geser (slide) dan trimmer (untuk penyetelan tetap dalam perangkat).

Pin Out :

Spesifikasi :

1. Memiliki 3 terminal: dua ujung resistif dan satu wiper (penggeser)
2. Nilai resistansi umum: 1 kΩ – 1 MΩ
3. Tipe: rotary (putar), slide (geser), dan trimmer (penyetelan tetap)
4. Daya maksimum: sekitar 0,1 – 2 watt (tergantung ukuran)
5. Toleransi resistansi: ±10% hingga ±20%
6. Bahan resistif: karbon, kawat, atau cermet
7. Fungsi utama: pengatur tegangan, volume, pencahayaan, dan sensor posisi
8. Umur mekanik: bisa mencapai puluhan ribu siklus putaran
9. Ukuran fisik bervariasi sesuai aplikasi (panel, PCB, miniatur)

     6) Komponen Output

         a. Lampu

      Lampu adalah perangkat yang mengubah energi listrik menjadi cahaya, digunakan sebagai sumber penerangan dalam berbagai aplikasi, mulai dari rumah tangga hingga industri. Secara umum, lampu bekerja berdasarkan dua prinsip utama: pemanasan filamen (seperti pada lampu pijar) atau excitation gas dan semikonduktor (seperti pada lampu neon dan LED). Saat arus listrik mengalir, lampu menghasilkan cahaya melalui proses termal atau elektroluminesensi, tergantung jenisnya.

Spesifikasi :

1. Tegangan kerja: umum 3V, 6V, 12V, 24V, 220V (tergantung tipe)
2. Daya listrik: bervariasi, mulai dari 0,5W hingga >100W
3. Jenis cahaya: putih, kuning, biru, merah, dll.
4. Tipe lampu: pijar, LED, neon, halogen, CFL
5. Umur pakai: LED hingga 50.000 jam, pijar sekitar 1.000 jam
6. Efisiensi cahaya: LED sangat efisien, pijar rendah
7. Basis/soket: E27, E14, GU10, B22, dan lainnya
8. Fungsi: penerangan, indikator, sinyal, dan dekorasi
9. Intensitas cahaya (lumen): tergantung daya dan jenis lampu
10. Waktu respon: LED sangat cepat, neon dan CFL sedikit lambat

4. Dasar Teori[Kembali]

A. Resistor 

    Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=I R).

Simbol :

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:

1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)

Rumus :

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.   

B. Kapasitor

      Adapun rangkaian HPF +40dB/dec adalah seperti pada rangkaian dibawah. Dari rangkaian terlihat bahwa sinyal input diserikan dengan kapasitor C, sehingga sinyal input yang berfrekuensi diatas frekuensi cut-off akan dilewatkan dan sebaliknya dibawah frekuensi cut-off akan diredam atau dilemahkan. Pelemahan terjadi karena reaktansi XC akan semakin besar apabila frekuensi semakin kecil seperti hubungan berikut.

Simbol :

Cara menghitung nilai kapasitor :

1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

    Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF

Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.

Daftar nilai toleransi kapasitor :

1. B = 0.10pF
2. C = 0.25pF
3. D = 0.5pF
4. E = 0.5%
5. F = 1%
6. G = 2%
7. H = 3%
8. J = 5%
9. K = 10%
10. M = 20%
11. Z = + 80% dan -20%

Rumus kapasitor 

C. Uni Junction Transistor (UJT)

      Transistor Unijunction atau yang disingkat UJT , adalah perangkat solid state tiga terminal lain yang dapat digunakan dalam pulsa gerbang, rangkaian pengaturan waktu dan aplikasi generator pemicu untuk mengaktifkan dan mengendalikan thyristor dan triac untuk aplikasi jenis pengendalian daya AC. Meskipun Transistor Unijunction memiliki nama transistor, karakteristik switching-nya sangat berbeda dari transistor bipolar atau transistor efek medan konvensional karena tidak dapat digunakan untuk memperkuat sinyal tetapi digunakan sebagai transistor switching ON-OFF. UJT memiliki konduktivitas searah dan karakteristik impedansi negatif yang bertindak lebih seperti pembagi tegangan variabel selama kerusakan.

Simbol :

Rumus :

Total resistansi batang silikon (resistansi Ohmiknya) akan bergantung pada tingkat doping semikonduktor yang sebenarnya serta dimensi fisik saluran silikon tipe-N, tetapi dapat direpresentasikan oleh R_BB.

Karakteristik :

D. SCR Triggering

      SCR Triggering adalah proses untuk mengaktifkan Silicon Controlled Rectifier (SCR), yang merupakan komponen semikonduktor yang berfungsi seperti saklar yang dapat dikendalikan secara elektronik. SCR memiliki tiga terminal utama, yaitu anoda, katoda, dan gate. Dalam keadaan normal, SCR berada dalam posisi "OFF" sehingga tidak ada arus yang mengalir. Namun, SCR dapat diaktifkan atau dipicu dengan memberikan tegangan atau arus kecil pada terminal gate. Ketika ada arus positif yang diterapkan ke gate dan ada tegangan yang cukup antara anoda dan katoda, SCR akan berubah menjadi konduktif dan memungkinkan arus mengalir. Proses ini disebut dengan triggering. 

      Triggering pada SCR dapat dilakukan dengan berbagai cara, seperti voltage triggering (tegangan positif pada gate), current triggering (arus kecil yang diberikan pada gate), atau pulse triggering (menggunakan pulsa untuk memicu SCR). Setelah SCR terpicu dan mengalirkan arus, ia akan tetap berada dalam keadaan "ON" selama tegangan antara anoda dan katoda tetap melebihi arus tertentu yang disebut holding current. SCR banyak digunakan dalam aplikasi seperti pengontrol daya AC, pengatur kecepatan motor, dan dimmer pencahayaan, di mana kontrol presisi terhadap waktu pemicu sangat penting untuk mengatur daya yang diberikan pada beban.

Simbol :

Rumus :

Bentuk gelombang :

Karakteristik :

1. Forward breakover voltage (V(BR)F*) adalah tegangan di atas mana SCR memasuki wilayah konduksi. Tanda bintang (*) adalah huruf yang akan ditambahkan yang tergantung pada kondisi terminal gerbang sebagai berikut:
O = sirkuit terbuka dari G ke K
S = korsleting dari G ke K
R = resistor dari G ke K
V = bias tetap (tegangan) dari G ke K

2. Holding current (IH) adalah nilai arus di bawah ini yang SCR beralih dari kondisi konduksi ke daerah blok maju di bawah kondisi yang disebutkan.

3. Forwarding dan reverse blocking region adalah daerah yang sesuai dengan kondisi open circuit untuk penyearah terkontrol yang memblokir aliran muatan (arus) dari anoda ke katoda.

4. Reverse breakdown voltage setara dengan wilayah Zener atau longsoran dioda semikonduktor dua lapisan dasar.

5. Example[Kembali]

1. Sebuah rangkaian UJT digunakan untuk memicu SCR dalam sistem pengaturan daya. Diketahui bahwa: Rp = 10 kΩ, Vcc = 12 V, Re = 4 kΩ, VP = 2.8 V, serta Bias tegangannya adalah 0.7 V. Hitung nilai tegangan yang dihasilkan pada titik pemicu UJT saat SCR akan mulai dipicu dan waktu pemicu yang diperlukan untuk SCR jika kapasitor (C) yang digunakan adalah 100 nF.

Jawab :

Tegangan yang dihasilkan pada titik pemicu UJT:

                 VP = VCC x Re / (Rp+Re)

       VP = 12 x 4 / (10+4)

      = 12 x 4 / 14

        = 12 x 0.2857

≈ 3.43 V

Waktu pemicu SCR:

               t = Rp x C / (VCC−VP)

                                      t = 10 × 103 x 100 × 10−9 (12 − 3.43)

   = 10−3 / 8.57

≈ 116.67 μs

Jadi, tegangan yang dihasilkan pada titik pemicu UJT saat SCR mulai dipicu adalah 3.43 V dan waktu pemicu yang diperlukan untuk SCR adalah sekitar 116.67 μs.

2. Sebuah rangkaian UJT digunakan untuk memicu SCR pada sistem pengaturan daya. Diketahui bahwa Rp = 15 kΩ, Vcc = 18 V, Re = 6 kΩ, VP = 3.2 V, dan nilai kapasitor adalah 150 nF. Hitung tegangan yang dihasilkan pada titik pemicu UJT saat SCR mulai dipicu dan tentukan waktu pemicu SCR yang diperlukan.

Jawab :

Tegangan pada titik pemicu UJT saat SCR mulai dipicu:

                    VP = VCC x Re / (Rp + Re)

           VP = 18 x 6 / (15 + 6)

       = 18 x 6 / 21

         = 18 x 0.2857

≈ 5.14 V

Waktu pemicu SCR:

                 t = Rp x C / (VCC – VP)

                                            t = 15 × 103 x 150 × 10−9 / (18 – 5  x 14)

                = 2.25 × 10−3 / 12.86

≈ 175.37 μs

Jadi, tegangan yang dihasilkan pada titik pemicu UJT saat SCR mulai dipicu adalah 5.14 V dan waktu pemicu SCR yang diperlukan adalah 175.37 μs.

3. Pada rangkaian UJT yang digunakan untuk memicu SCR, diketahui Rp = 8 kΩ,Vcc = 9 V, Re = 3 kΩ, VP = 1.8 V, dan nilai kapasitor adalah 200 nF. Tentukan tegangan yang dihasilkan pada titik pemicu UJT saat SCR mulai dipicu dan hitung waktu pemicu SCR yang diperlukan.

Jawab :

Tegangan pemicu UJT

                  VP = VCC x Re / (Rp + Re)

     VP = 9 x 3 / (8 + 3)

    = 9 x 3 / 11

      = 9 x 0.2727

≈ 2.45 V

Waktu pemicu SCR

                 t = Rp x C / (VCC – VP)

                                    t = 8 × 103 x 200 × 10−9 / (9 − 2.45)

            = 1.6 x 10−3 / 6.55

≈ 244.57 μs

Jadi, tegangan yang dihasilkan pada titik pemicu UJT saat SCR mulai dipicu adalah sekitar 2.45 V dan Waktu pemicu SCR yang diperlukan adalah sekitar 244.57 μs.

6. Problem[Kembali]

1. Untuk rangkaian pada Fig. 17.40, di mana V = 40 V, η = 0.6, VV = 1 V, IV = 8 mA, dan IP = 10 mA, tentukan rentang nilai R1 untuk jaringan pemicu.

Jawab :

VP​ = η VBB ​+ VD​

VP​ ≈ η V + 0.7 V

VP​ ≈ (0.6)(40 V) + 0.7 V

     = 24 V + 0.7 V

     = 24.7 V

V​/ R1,max > IP

R1,max​< I / P​V ​= 40 V / (10×10−3 A) ​= 4000Ω = 4 kΩ​

V − VV​​ / R1,max ≤ IV

R1,min​≥ (​V−VV)  / IV ​​= (40 V−1 V​) / (8×10−3 A) = 39 V / (8×10−3 A)​ = 4875 Ω = 4.875 kΩ ​

R1,min​               ≤ R1 ​≤ R1,max​

4875Ω             ≤ R1​ < 4000Ω

7. Pilihan Ganda[Kembali]

1. Dalam rangkaian UJT yang digunakan untuk memicu SCR, jika nilai resistansi pemuat (Rp) bertambah, maka:

A. Tegangan pemicu UJT akan menurun

B. Waktu pemicu SCR akan semakin cepat

C. Waktu pemicu SCR akan semakin lambat

D. Tegangan pemicu UJT akan meningkat secara drastis

Jawaban : C. Waktu pemicu SCR akan semakin lambat

2. Pada rangkaian UJT yang digunakan untuk memicu SCR, diketahui nilai berikut:

Sumber tegangan (VCC) = 15 V

Nilai resistansi pemuat (Rp) = 20 kΩ

Nilai resistansi emiter (Re) = 5 kΩ

Tegangan pemicu (VP) pada UJT dalam rangkaian ini adalah:

A.  3.0 V

B. 4.0 V

C. 5.0 V

D. 6.0 V

Pembahasan:

VP = VCC x Re / (Rp + Re)

VP = 15 x 5 / (20 + 5)

      = 15 x 5 / 25

      = 15 x 0.2

      = 3.0 V

Jawaban : A. 3.0 V

3. Pada rangkaian pemicu SCR dengan UJT, nilai kapasitor yang digunakan adalah 50 nF. Jika sumber tegangan (Vcc) adalah 20 V, dan tegangan pemicu UJT (VP) adalah 5 V, dengan resistansi pemuat (Rp) = 10 kΩ, berapa waktu pemicu SCR yang diperlukan?

A. 23.33 μs

B. 33.33 μs

C. 43.33 μs

D. 53.33 μs

Pembahasan:

Waktu pemicu dapat dihitung dengan rumus:

t = Rp x C / (VCC – VP)

t = 10 × 103 x 50 × 10−9 / ( 20 – 5)

  = 500 × 10−6  / 15

  = 33.33 μs

Jawaban : B. 33.33 μs

8. Percobaan[Kembali]

A. Prosedur

1. Buka aplikasi proteus.
2. Pilih komponen yang diperlukan dalam rangkaian, seperti kapasitor, resistor, transistor UJT, dioda SCR dan lain-lain.
3. Susunlah komponen seperti pada gambar rangkaian 17.40 lalu hubungkan tiap komponen menggunakan wire (kabel).
4. Jalankan simulasi dan amati.

B. Rangkaian

Rangkaian 17.40

Prinsip Kerja :

Rangkaian pemicu SCR menggunakan UJT (Unijunction Transistor). Prinsip kerjanya didasarkan pada pengisian kapasitor C1 melalui resistor R1, yang membentuk rangkaian RC. Ketika tegangan pada C1 mencapai tegangan pemicu UJT, UJT menjadi konduktif dan memberikan pulsa arus ke gate SCR melalui transformator pulsa (T1). Pulsa ini memicu SCR untuk menghantarkan arus dari sumber AC ke beban. Setelah SCR aktif, arus mengalir ke beban hingga arus turun di bawah arus penahan (holding current). Dengan mengatur nilai RV1 (potensiometer), frekuensi dan waktu pemicuan dapat diubah, sehingga sudut penyalaan SCR bisa dikontrol. Rangkaian ini sering digunakan untuk mengendalikan daya pada beban AC seperti lampu atau pemanas.

Video Simulasi :

9. Download File[Kembali]

Download File Rangkaian 17.40 [klik disini]

Download Datasheet Resistor [klik disini]

Download Datasheet Kapasitor [klik disini]

Download Datasheet UJT [klik disini]

Download Datasheet SCR [klik disini]