Programmable Unijunction Transistor

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

1. Pendahuluan [Kembali]

Dalam perkembangan teknologi elektronika, kebutuhan akan komponen yang mampu melakukan kontrol switching dengan presisi tinggi menjadi sangat penting, terutama dalam aplikasi pengendalian beban, pemicu (triggering), dan pembangkit pulsa. Salah satu komponen yang dirancang untuk keperluan tersebut adalah Programmable Unijunction Transistor (PUT).

PUT merupakan salah satu jenis transistor semikonduktor yang memiliki kemampuan seperti Unijunction Transistor (UJT) namun dengan keunggulan dapat diprogram atau dikonfigurasikan tegangan pemicunya melalui pengaturan eksternal. Dengan fleksibilitas ini, PUT banyak digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik, seperti osilator relaksasi, pemicu untuk Silicon Controlled Rectifier (SCR), rangkaian deteksi tegangan, hingga timer elektronik.

Dibandingkan dengan UJT, PUT memiliki desain yang lebih modern dan karakteristik kerja yang dapat diatur sesuai kebutuhan, sehingga penggunaannya lebih efisien dalam pengendalian waktu dan pulsa. Selain itu, PUT juga memiliki keunggulan berupa kestabilan kerja terhadap variasi komponen eksternal, menjadikannya pilihan yang ideal dalam sistem kontrol dan pemrosesan sinyal.

2. Tujuan [Kembali]

- Memahami karakteristik dan prinsip kerja PUT.

- Mengetahui cara mengatur tegangan pemicu PUT melalui konfigurasi resistansi eksternal.

- Mampu menerapkan PUT dalam berbagai aplikasi, seperti rangkaian osilator dan rangkaian pemicu untuk komponen switching seperti SCR.

- Menganalisis respon PUT terhadap perubahan nilai komponen eksternal yang mempengaruhi kinerja dan frekuensi kerja rangkaian.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Baterai

2. Dioda D7

3. Resistor

4. Kabel penghubung

5. Breadboard atau PCB

6. Multimeter

4. Dasar Teori [Kembali]

Programmable Unijunction Transistor (PUT) adalah salah satu jenis transistor semikonduktor yang memiliki karakteristik mirip dengan Unijunction Transistor (UJT), namun memiliki keunggulan karena tegangan pemicu (peak point voltage) PUT dapat diprogram atau diatur sesuai kebutuhan dengan bantuan rangkaian eksternal. PUT memiliki tiga terminal, yaitu Anoda (A), Katoda (K), dan Gate (G).

PUT sebenarnya adalah jenis thyristor (4 layer: PNPN) yang dikonfigurasikan untuk beroperasi seperti UJT. Berbeda dengan UJT yang memiliki titik pemicu tetap, tegangan gate pada PUT dapat diatur melalui resistor eksternal untuk menentukan kapan PUT akan mulai menghantar (konduksi).

Prinsip Kerja PUT

PUT akan mulai menghantar apabila:

$V_A \geq V_G + V_{d}$

Dimana:

V_A: Tegangan anoda
V_G: Tegangan pada terminal gate
Vd: Tegangan offset dari junction (sekitar 0.7V)

Ketika tegangan anoda melebihi tegangan gate + 0.7V, PUT akan memasuki kondisi konduksi dan arus mengalir dari anoda ke katoda. Saat konduksi, tegangan anoda turun dengan cepat, mirip dengan karakteristik UJT.

Untuk mempertahankan kondisi konduksi, arus anoda harus lebih besar dari holding current (IH). Jika arus turun di bawah IH, maka PUT akan kembali ke kondisi off (tidak menghantar).

5. Prinsip Kerja [Kembali]

Rangkaian ini merupakan sistem pengisian baterai dengan pengaman berupa dioda, yang dirancang untuk memastikan aliran arus berjalan satu arah serta menjaga keamanan pada proses pengisian. Terdapat tiga buah baterai bertegangan 12V masing-masing, yakni B2 sebagai sumber utama, B3 sebagai baterai cadangan, dan B4 sebagai baterai tujuan pengisian.

Dioda D7 dipasang setelah baterai B2 yang berfungsi untuk mencegah arus balik dari baterai cadangan B3 menuju sumber utama B2. Dengan demikian, hanya arus dari B2 yang bisa mengalir ke B3 untuk mengisi daya tanpa risiko arus balik yang bisa merusak sumber utama.

Selanjutnya, terdapat dua resistor yakni R9 dan R10 masing-masing bernilai 10 kΩ yang disusun secara seri setelah baterai cadangan B3. Kedua resistor ini berfungsi sebagai pembagi tegangan yang bertujuan untuk mengontrol besar tegangan yang dialirkan ke baterai tujuan akhir yaitu B4. Hal ini penting untuk menghindari pengisian berlebih yang dapat merusak baterai.

6. Example [Kembali]

Example 1:

Soal:
Sebuah PUT memiliki nilai resistor R1 = 1 kΩ, R2 = 2 kΩ, dan tegangan suplai VBB = 15 V. Hitung tegangan di terminal gate (VG).

Jawaban:
Tegangan gate (VG) dihitung dengan pembagi tegangan:

$V_G = V_{BB} \times \frac{R2}{R1 + R2}$ $V_G = 15 \times \frac{2}{1+2} = 15 \times \frac{2}{3} = 10 \text{ V}$

Jadi, tegangan gate (VG) = 10 V.

Example 2:

Soal:
Sebuah PUT memiliki parameter intrinsik η = 0,6 dan tegangan gate VG = 5 V. Berapa tegangan peak anode (VP) untuk membuat PUT mulai konduksi?

Jawaban:
Tegangan peak anode (VP) dihitung dengan rumus:

$V_P = \eta V_{G} + V_T$

dengan asumsi tegangan threshold (VT) ≈ 0,7 V (seperti junction diode), maka:

$V_P = 0,6 \times 5 + 0,7 = 3 + 0,7 = 3,7 \text{ V}$

Jadi, tegangan peak anode (VP) adalah 3,7 V.

Example 3:

Soal:
Jika sebuah rangkaian oscillator menggunakan PUT dengan VG = 4 V dan η = 0,5, berapakah nilai VP jika VT diasumsikan 0,7 V?

Jawaban:

$V_P = \eta V_{G} + V_T$ $V_P = 0,5 \times 4 + 0,7 = 2 + 0,7 = 2,7 \text{ V}$

Jadi, tegangan peak anode (VP) adalah 2,7 V.

7. Problem [Kembali]

Problem 1:

Sebuah PUT digunakan dalam rangkaian relaxation oscillator dengan tegangan supply VBB = 15 V. Resistor pembagi tegangan adalah R1 = 1 kΩ dan R2 = 4 kΩ.
Jika parameter η = 0,6 dan tegangan threshold PUT VT = 0,7 V:

Hitung tegangan gate (VG).
Hitung tegangan peak anode (VP).
Jika kapasitor dalam rangkaian oscillator mulai mengisi dari 0 V, pada tegangan berapa kapasitor akan mulai mendischarge?

Problem 2:

Dalam suatu rangkaian triggering berbasis PUT, diketahui:

VG = 8 V
η = 0,55
VT = 0,7 V

Jika tegangan input anode naik perlahan, tentukan:

Nilai VP (tegangan peak anode).
Apa yang terjadi ketika tegangan anode melewati VP? Jelaskan kondisi PUT sesudahnya.
Mengapa PUT cocok digunakan sebagai elemen pemicu pada rangkaian SCR?

Problem 3:

Sebuah PUT memiliki karakteristik sebagai berikut:

VG = 5 V
η = 0,5
VT = 0,7 V
Kapasitor pada rangkaian pengisian sebesar 10 µF
Resistor pengisi kapasitor sebesar 100 kΩ

Hitung tegangan peak anode VP.
Tentukan waktu pengisian kapasitor hingga mencapai VP.
Jika resistor pengisi diubah menjadi 47 kΩ, bagaimana pengaruhnya terhadap frekuensi keluaran oscillator berbasis PUT?

8. Soal Latihan [Kembali]

Soal 1:

Sebuah PUT memiliki R1 = 2 kΩ, R2 = 3 kΩ, dan tegangan suplai VBB = 15 V. Berapa besar tegangan di terminal gate (VG)?

Jawaban:
VG dihitung dengan pembagi tegangan:

$VG = VBB \times \frac{R2}{R1 + R2}$ $VG = 15 \times \frac{3}{2+3} = 15 \times \frac{3}{5} = 9 \, \text{V}$

Jadi, VG = 9 V.

Soal 2:

PUT memiliki η = 0,65, VG = 9 V, dan tegangan threshold VT = 0,7 V. Hitung tegangan peak anode VP agar PUT mulai konduksi.

Jawaban:
Rumus VP:

$VP = \eta VG + VT$ $VP = 0,65 \times 9 + 0,7 = 5,85 + 0,7 = 6,55 \, \text{V}$

Jadi, VP = 6,55 V.

Soal 3:

Dalam rangkaian PUT oscillator, diketahui:

η = 0,6
VG = 5 V
VT = 0,7 V

Tentukan nilai VP dan jelaskan apa yang terjadi pada PUT saat tegangan anode > VP.

Jawaban:

$VP = \eta VG + VT$ $VP = 0,6 \times 5 + 0,7 = 3 + 0,7 = 3,7 \, \text{V}$

Jadi, VP = 3,7 V.

Saat tegangan anode melebihi VP, PUT akan mengalami avalanche breakdown di junction sehingga PUT mulai konduksi dan kapasitor dalam rangkaian oscillator akan segera discharge melalui PUT, menghasilkan denyut (pulse) output.

9. Percobaan [Kembali]

1. FIG 17.61