Jihaan Afifah

PNPN and Other Devices

(Triac)

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan [Kembali]

PNPN adala singkatan dari beberapa lapisan semikonduktor dengan urutan dopng P-N-P-N yang merupajan struktur dasar dari beberapa switching daya, seperti:

1. SCR (Silicon Controlled Rectifier)

adalah semikonduktor yang terdiri dari struktur PNPN, yang berfungsi sebagai saklar elektronik satu arah. yang mana dalam keadaan normal ia tidak menghantarkan arus. jika diberikan sinyal di gates, SCR mulai mengalirkan arus dari anode ke katoda. setelah aktif, tetap in meskipun sinyal gate dihentikan, sampai arus utama turun ke nol.

2. Triac

adalah sebuah komponen semikonduktor yang memiliki fungsi mirip dengan SCR, tapi dapat mengantarkan arus dua arah.

3. Thyristor

adalah istilah umum untuk kelompok komponen semikonduktor berbasis struktur PPN yang berfungsi sebagai saklar elektronik.

2. Tujuan [Kembali]

1. mempelajari prinsip kerja dan karakteristik dari TRIAC.

2. menganalisis fungsi TRIC dalam pengendalian daya rangkaian AC.

3. Mengetahu cara pemicuan (triggering) TRIAC pada kuadran kuadran operasi yang berbeda.

4. mengaplikasikan Triac dalam rangkaian pengatur daya sederhana

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Triac

komponen triac memiliki fungsi sebagai saklar elektronik dua arah dalam rangkaian arus bolak balik.

2. Resistor

dalam rangkain triac resistor memiliki peran penting untuk memastikan fungsi yang stabil, aman dan dapat dikendalikan.

3. Diac

diac memiliki fungsi sebagai pemicu (trigger devoce) dalam rangkaian yang memakai triac, khususnya pada rangkaian pengatur daya AC.

4. Kapasitor

kapasitor memiliki fungsi sebegai:

- membentuk rangkaian penunda fase

- mengatur daya beban

- bagian dari rangkaian snubber (peredam lonjakan tegangan)

5. ground

ground memiliki fungsi sebagai referensi tegangan , sebagai keamanan dan perlindungan, menstabilkan rangkaian kontrol, mencegah oise dan gangguan.

6. sinyal generator

sinyal generator dalam rangkaian berpera sebagai pemicu (trigger) yaitu sumber sinyal yang digunakan mengaktifkan gate triac agar triac mulai menghantarkan arus ke beban.

4. Dasar Teori [Kembali]

Triac

Triode for Alternating Current(TRIAC) adalah komponen semikonduktor yang digunakan untuk mengendalikan aliran arus bolak balik AC dalam dua aeah. secara struktur, TRIAC mirip dengan dua SCR yang dihubungkan secra antiparalel dalam satu kemasan. TRIAC memiliki tiga terminan: MT1, MT2 dan Gate. ketika tegangan gate diberi puls (baik positif maupun negatif, tergantung polaritas MT2 terhadap MT1), TRIAC akan menghantarkan arus hingga sinyal AC mencapai nol kembali (Zero crossing), lalu berhenti konduksi sampi dipicu ulang. sifat ini membuat TRIAC dangat cocok untuknaplikasi switching arus AC seperti dalam dimmer lampu, pengendalian kecepatan motor, dan kontrol suhu pemanas.

simbol grafis untuk peraangkat dan distribusi lapisan semikonduktor disediakan dalam gambar di atas dengan foto perangkat. untuk setiap kemungkinan arah knduksi,ada kombinasi lapisan semionduktor yang statusnya akan dikontrol oleh sinyal yang diterapkan ke terminal gerbang.

PHASE (POWER) CONTROL

Dalam phase power control, TRIAC digunakan untuk mengatur daya yang diberikan ke beban AC dengan cara mengubah titik pemicuan (triggering point) dalam setiap siklus gelombang AC. metode ini disebut juga phase-angle control. dalam satu siklus AC, gelombang tidak langsung dihantarkan sejak awal, melainkan dihambat selama beberpa aderajat sudut fasa, lalu TRIAC diaktifkan (ditrigger) sehingga hanya sebagian gelombang yang diteruskan ke beban. semakin lama penundaan trigger, semakin sedikit bagian gelombang yang dihantarkan, dan daya rata rata ke beban pun semakin kecil. sudut ini disebut firing angle, biasanya dalam satuan derajat. firinga ngle 0 berari daya penuh, dan firing angle 180 berarti tidak ada daya yang dihantarkan.

example

Seorang siswa membuat rangkaian dimmer menggunakan TRIAC tipe BTA16 dan DIAC sebagai pemicu, untuk mengatur lampu 100 watt, 220V AC. Pemicu diatur menggunakan resistor variabel (potensiometer) untuk mengatur sudut firing TRIAC.

pertanyaan:

Hitung arus maksimum yang mengalir ke lampu jika lampu menyala penuh.

Berapa daya yang dikonsumsi jika TRIAC menyala hanya selama 50% siklus (asumsikan tegangan efektif 155V karena kontrol fase)?

Mengapa digunakan DIAC untuk memicu TRIAC?

Apa yang terjadi jika TRIAC rusak dan selalu konduksi?

jawab:

$I = \frac{P}{V} = \frac{100}{220} ≈ 0.45~A$

$P = \frac{(155)^2}{R}, \quad R = \frac{(220)^2}{100} = 484~Ω \Rightarrow P = \frac{155^2}{484} ≈ 49.6~W$

DIAC hanya menghantarkan saat tegangan trigger cukup tinggi → memberikan pulsa tajam untuk menyalakan TRIAC secara efektif dan stabil.
Jika TRIAC short, maka lampu akan selalu menyala penuh tanpa bisa diredupkan → berbahaya untuk sistem.

problem

Seorang teknisi ingin menggunakan TRIAC untuk mengatur terang sebuah lampu 220V AC.

TRIAC dikendalikan dengan fase pemicu (phase control) yang mengaktifkan TRIAC setiap setengah siklus pada sudut tertentu.

pertanyaan:

Jelaskan bagaimana pengaturan sudut firing (penyulutan) memengaruhi kecerahan lampu.

Apa yang terjadi jika sudut firing diatur mendekati 0°?

Apa yang terjadi jika sudut firing diatur mendekati 180°?

Jelaskan keuntungan menggunakan TRIAC dibandingkan saklar mekanis dalam aplikasi ini.

jawab:

Sudut firing kecil → TRIAC aktif lebih awal → lebih banyak energi dikirim ke lampu → lampu lebih terang.

Sudut ~0° → TRIAC aktif hampir sepanjang siklus → lampu terang penuh.

Sudut ~180° → TRIAC aktif sebentar → lampu redup atau tidak menyala.

TRIAC tidak memiliki bagian bergerak, lebih tahan lama, bisa dikontrol otomatis, dan tidak menghasilkan percikan (spark) seperti saklar mekanik.

contoh soal

1. Fungsi utama TRIAC dalam rangkaian elektronik adalah:

A. Menyearahkan arus AC
B. Mengatur tegangan DC
C. Mengendalikan arus dua arah dalam rangkaian AC
D. Menyaring gelombang noise

jawab:

C. mengendalikan arus dua arah dalam rangakaian AC

2. Apa yang membedakan TRIAC dari SCR?

A. TRIAC hanya bisa mengalirkan arus satu arah
B. TRIAC memerlukan dua sumber tegangan
C. TRIAC bisa mengalirkan arus dua arah, SCR hanya satu arah
D. TRIAC tidak memiliki terminal gate

jawab:

C. TRIAC bisa mengalirkan arus dua arah, SCR hanya satu arah

3. TRIAC memiliki tiga terminal, yaitu:

A. Anoda 1, Anoda 2, Gate
B. Katoda, Anoda, Gate
C. Terminal 1 (MT1), Terminal 2 (MT2), Gate
D. Drain, Source, Gate

jawab:

C. Terminal 1 (MT1), Terminal 2 (MT2), Gate

5. Percobaan [Kembali]