Weekly outline

  • MATA KULIAH: ELEKTRONIKA

    Penanggungjawab Modul
    Salwa Rufaida, S.Pd., M.Pd. | 0914098801 | wa: 089695464777 | salwa.rufaida@yahoo.com
    Pengembang Digitalisasi SPADA:

    Ishaq "Yeqa" Madeamin | www.ishaqmadeamin.com


    Deskripsi Mata Kuliah:

    Mata Kuliah ini membahas mengenai konsep dasar elektronika yang dikemas agar mampu memberi pemahaman awal bagi mahasiswa pendidikan fisika mengenai elektronika meliputi Komponen Dasar Elektronika, Rangkaian Arus Searah, Rangkaian Thevenin-Norton, Arus Transien, Rangkaian Arus Bolak-Balik, Filter RC, Resonansi RLC, Teori Semikonduktor, Dioda Sambungan P-N, serta Penyearah Gelombang. Mata kuliah ini secara aplikatif dilaksanakan sebanyak 4 SKS dengan rincian 3SKS materi dan 1SKS praktek dengan tujuan agar mahasiswa mampu memahami konsep dasar elektronika dan penerapannya dalam rangkaian sederhana.


    Capaian Pembelajaran Mata Kuliah:

    Mahasiswa dapat memahami dan menguasai teori dasar tentang komponen elektronika serta hubungan dan penggunaannya dalam rangkaian elektronika.

  • I. KOMPONEN DASAR ELEKTRONIKA

    Deskripsi

    Komponen elektronika merupakan sebuah alat berupa benda yang menjadi bagian pendukung suatu rangkaian elektronik yang dapat bekerja sesuai dengan kegunaannya. Mulai dari yang menempel langsung pada papan rangkaian baik berupa PCB, CCB, Protoboard maupun Veroboard dengan cara disolder atau tidak menempel langsung pada papan rangkaian (dengan alat penghubung lain, misalnya kabel).

    Komponen elektronika ini terdiri dari satu atau lebih bahan elektronika, yang terdiri dari satu atau beberapa unsur materi dan jika disatukan, untuk desain rangkaian yang diinginkan dapat berfungsi sesuai dengan fungsi masing-masing komponen, ada yang untuk mengatur arus dan tegangan, meratakan arus, menyekat arus, memperkuat sinyal arus dan masih banyak fungsi lainnya. Komponen dasar elektronika terdiri atas komponen aktif, pasif, dan penunjang.

    Peta Konsep Capaian Pembelajaran:

    Mahasiswa mampu mengenal, mengklasifikasikan, serta memahami fungsi dan karakteristik komponen dasar elektronika.

  • II. RANGKAIAN ARUS SEARAH

    Deskripsi

    Rangkaian arus searah atau direct current (DC) adalah aliran elektron dari suatu titik yang energi potensialnya tinggi ke titik lain yang energi potensialnya lebih rendah. Pada dasarnya dalam kawat penghantarterdapat aliran elektron dalam jumlah yang sangat besar, jika jumlah elektron yang bergerak ke kanan dan ke kiri sama besar maka seolah-olah tidak terjadi apa- apa. Namun jika ujung sebelah kanan kawat menarik elektron sedangkan ujung sebelah kiri melepaskannya maka akan terjadi aliran elektron ke kanan (tapi ingat, dalam hal ini disepakati bahwa arah arus ke kiri). Aliran elektron inilah yang selanjutnya disebut arus listrik.

    Sumber arus listrik searah biasanya adalah baterai (termasuk aki dan Elemen Volta) dan panel surya. Arus searah biasanya mengalir pada sebuah konduktor walaupun mungkin saja arus searah mengalir pada semi-konduktor, isolator, dan ruang hampa udara.

    Arus searah dulu dianggap sebagai arus positif yang mengalir dari ujung positif sumber arus listrik ke ujung negatifnya. Pengamatan-pengamatan yang lebih baru menemukan bahwa sebenarnya arus searah merupakan arus negatif (elektron) yang mengalir dari kutub negatif ke kutub positif. Aliran elektron ini menyebabkan terjadinya lubang-lubang bermuatan positif, yang "tampak" mengalir dari kutub positif ke kutub negatif.

    Peta Konsep

    Capaian PembelajaranMemahami konsep dasar arus searah, serta hukum Ohm dan Kirchoff dalam rancangan sebuah rangkaian

  • III. RANGKAIAN THEVENIN - NORTON

    Deskripsi

    Rangkaian Thevenin-Norton dibuat berdasarkan sebuah teorema berupa pernyataan yang dapat dibuktikan secara matematis. Teorema ini ditemukan oleh M.L. Thevenin dan E.L. Norton dengan tujuan sebagai alat analisis yang menyederhanakan suatu rangkaian rumit menjadi suatu rangkaian sederhana dengan cara membuat suatu rangkaian pengganti. Dalam teorema Thevenin dikenal beberapa istilah seperti tegangan Thevenin, hambatan Thevenin, dan arus beban. Sedangkan pada teorema Norton dikenal istilah arus Norton, hambatan Norton, serta tegangan beban.

    Peta Konsep

    Capaian Pembelajaran

    Memahami dan menerapkan Teorema Thevenin dan Norton dalam penyelesaian kasus rangkaian sederhana

  • IV. ARUS TRANSIEN

    Deskripsi

    Pada dasarnya, arus transien disebut pula sebagai arus sesaat yang berarti sebuah gejala peralihan atau suatu peristiwa yang terjadi pada selang beberapa saat. Sebagai contoh diilustrasikan pada proses menyalakan lampu. Ketika kita menyalakan lampu, jika diperhatikan ada jeda waktu antara menyalakan saklar sampai lampu tersebut menyala terang, dan pada saat itulah terjadinya transien, yaitu ketika proses perubahan besar tegangan dari 0 V menjadi 220 V. Fungsi transien itu sendiri adalah agar dapat memahami efek gejala listrik terhadap keselamatan alat agar alat tidak cepat rusak. Arus transien terjadi pada proses pengisian dan pengosongan muatan sebuah kapasitor.

    Peta Konsep Capaian Pembelajaran

    Memahami konsep arus dan tegangan sebagai fungsi dari waktu dalam proses pengisian dan pengosongan muatan kapasitor

  • V. RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK

    Deskripsi

    Rangkaian arus bolak-balik memiliki perbedaan-perbedaan jika dibandingkan dengan rangkaian arus searah. Perbedaan tersebut bukan hanya pada komponen besaran-besarannya yang ditinjau secara vektor, tetapi juga pada adanya perbedaan fase antara arus dan tegangannya. Bagaimana lampu dan peralatan rumah di dalam rumah kita bisa bekerja? Dengan adanya arus listrik yang mengalir pada alat-alat rumah tangga itu bukan? Lalu seperti apa arus listrik yang dialirkan kepada alat-alat rumah tangga dan juga lampu-lampu yang ada di rumah kita? Jawabannya arus yang mengalir ke rumah kita adalah arus yang dihasilkan oleh generator lalu didistribusikan oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN) ke rumah-rumah kita. Arus listrik yang berasal dari PLN ini adalah arus bolak balik atau disebut dengan arus AC (alternating current). Arus listrik AC merupakan arus listrik yang arahnya bolak-balik pada sebuah rangkian listrik yang dihasilkan oleh generator AC.

    Peta Konsep

    Capaian Pembelajaran

    Memahami konsep arus bolak balik dan penerapannya dalam rangkaian RC sebagai filter

  • VI. RANGKAIAN RLC

    Deskripsi

    Rangakaian RLC merupakan sebuah rangkaian yang terdiri atas komponen resistor, induktor, dan kapasitor yang saling terhubung satu sama lain secara paralel maupun seri. Rangkaian RLC membentuk suatu sistem persamaan diferensial orde kedua atau oleh dua persamaan diferensial orde pertama yang diselesaikan secara simultan. Mengapa di namakan RLC, karena nama ini menjadi simbol listrik biasa untuk ketahanan, induktansi dan kapasitansi masing-masing. Rangkaian ini membentuk osilator harmonik dan akan beresonansi hanya dalam cara yang sama sebagai rangkaian LC.

    Perbedaan dari rangkaian ini terlihat dari resistor, yang di mana setiap osilasi disebabkan di sirkuit akan mati dari waktu ke waktu jika tidak terus berjalan dengan sumber. Ini efek dari resistor yang disebut redaman. Resistensi dari beberapa resistor tidak dapat di hindari di sirkuit nyata, bahkan jika resistor tidak secara khusus dimasukkan sebagai komponen. Sebuah sirkuit LC murni adalah suatu ideal yang benar-benar hanya ada dalam teori.

    Hambatan yang dihasilkan oleh resistor disebut resistansi, hambatan yang dihasilkan oleh induktor disebut reaktansi induktif (XL), dan hambatan yang dihasilkan oleh kapasitor disebut reaktansi kapasitif (XC). Ketiga besar hambatan tersebut ketika digabungkan dalam disebut impedansi (Z) atau hambatan total.

    Peta Konsep

    Capaian Pembelajaran

    Memahami konsep rangkaian RLC dan menentukan frekuensi resonansi dan faktor kualitas dari suatu rangkaian resonansi RLC

  • VII. TEORI SEMIKONDUKTOR

    Deskripsi

    Teori semikonduktor membahas mengenai proses pembuatan bahan semikonduktor pada komponen elektronika. Bahan semikonduktor adalah jenis bahan dengan konduktivitas listrik yang berada pada kondisi isolator dan konduktor. Semikonduktor merupakan bahan dasar untuk komponen aktif elektronika seperti dioda, transistor, dan IC. Saat ini, bahan semikonduktor yang banyak digunakan adalah silikon. Semikonduktor akan bersifat sebagai isolator pada suhu dekat 0C dan bersifat konduktor pada suhu kamar. Semikonduktor ada 2 macam yaitu semikonduktor intrinsik dan semikonduktor ekstrinsik. Semikonduktor intrinsik merupakan bahan semikonduktor murni yaitu hanya terdiri dari silikon saja atau germanium saja. Semikonduktor ekstrinsik merupakan semikonduktor yang terdiri atas campuran bahan semikonduktor intrinsik dengan unsur pada kelompok V atau kelompok III. Semikonduktor ini yang biasa digunakan dalam pembuatan dioda atau transistor.

    Peta Konsep Capaian Pembelajaran

    Memahami teori semikonduktor dan mekanisme alur arus dalam semikonduktor

  • VIII. DIODA SEMIKONDUKTOR

    Deskripsi

    Dioda semikonduktor merupakan sebuah komponen elektronika yang terdiri atas sambungan semikonduktor tipe -P dan tipe -N yang dapat mengalirkan arus hanya dalam satu arah. Penipisan dan penebalan lapisan deplesi antar sambungan menjadi kunci dari sifat dioda sambungan P-N. Berbeda dengan sebuah resistor, sebuah diode tidak beperilaku linier terhadap tegangan yang diberikan melainkan diode menghasilkan karakteristik I-V yang eksponensial.

    Dioda berfungsi untuk menghasilkan tegangan searah dari tegangan bolak-balik, untuk membuat berbagai gelombang isyarat, untuk mengatur tegangan searah, agar tidak berubah dengan beban maupun dengan perubahan tegangan jal-jara (PLN), untuk saklar elektronik, LED, laser semikonduktor, mengesah gelombang mikro dan lain-lain.

    Dioda juga memberikan resistansi yang sangat rendah terhadap aliran arus pada suatu arah dan resistansi yang sangat tinggi pada arah yang berlawanan. Karakteristik inilah yang memungkinkan dioda digunakan dalam aplikasi-aplikasi yang menentukan rangkaian untuk memberikan tanggapan yang berbeda sesuai dengan arah arus yang mengalir didalamnya.

    Peta Konsep Capaian Pembelajaran

    Memahami sifat dioda semikonduktor dalam sebuah rangkaian

  • IX. RANGKAIAN PENYEARAH GELOMBANG

    Deskripsi

    Rectifier atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Penyearah Gelombang adalah suatu bagian dari Rangkaian Catu Daya atau Power Supply yang berfungsi sebagai pengubah sinyal AC (Alternating Current) menjadi sinyal DC (Direct Current). Rangkaian Rectifier atau Penyearah Gelombang ini pada umumnya menggunakan Dioda sebagai Komponen Utamanya. Hal ini dikarenakan Dioda memiliki karakteristik yang hanya melewatkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Jika sebuah Dioda dialiri arus Bolak-balik (AC), maka Dioda tersebut hanya akan melewatkan setengah gelombang, sedangkan setengah gelombangnya lagi diblokir.

    Pada dasarnya, Rectifier atau Penyearah Gelombang dibagi menjadi dua jenis yaitu Half Wave Rectifier (Penyearah Setengah Gelombang) dan Full Wave Rectifier (Penyearah Gelombang Penuh).

    Peta Konsep Capaian Pembelajaran

    Merancang rangkaian penyearah gelombang sederhana dengan dioda semikonduktor