17.8 LIGHT-ACTIVATED SCR (Fig 17.26)



 

1. Pendahuluan [Kembali]

    Light-Activated Silicon Controlled Rectifier (LASCR) merupakan komponen semikonduktor yang dikembangkan dari SCR konvensional, dengan keunggulan utama dapat diaktifkan menggunakan cahaya. Berbeda dengan SCR biasa yang memerlukan sinyal listrik pada terminal gate, LASCR dapat dipicu melalui sinyal optik yang diarahkan ke area sensitif cahaya tanpa kontak listrik langsung.

    Kemampuan ini membuat LASCR sangat berguna pada sistem yang membutuhkan isolasi antara rangkaian kontrol dan daya, serta pada lingkungan dengan gangguan elektromagnetik tinggi. Penggunaan sinyal cahaya juga meningkatkan keamanan dan mengurangi risiko interferensi.

    Dalam aplikasinya, LASCR banyak digunakan pada sistem kontrol daya, switching, dan perangkat industri yang memerlukan keandalan tinggi. Oleh karena itu, LASCR menjadi salah satu komponen penting dalam elektronika daya modern.

2. Tujuan [Kembali]

  • Mengetahui definisi dan fungsi dari LASCR
  • Memahami prinsip kerja LASCR dalam merespon cahaya
  • Memahami aplikasi LASCR dalam rangkaian elektronika daya
  • Mensimulasikan rangkaian LASCR pada software Proteus

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat
    1. Software
        a. Software Proteus (ISIS Profesional)
    Perangkat lunak (software) simulasi elektronika yang digunakan untuk merancang skema rangkaian (schematic capture), menjalankan simulasi cara kerja komponen secara virtual.
   
    2. Instrument
        a. Voltmeter
    Merupakan alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur tegangan (beda potensial) antara dua titik dalam suatu rangkaian.

    3. Generator
        a. DC Generator
    Merupakan mesin listrik yang berfungsi mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dalam bentuk arus searah (DC). Prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik, yaitu ketika konduktor berputar dalam medan magnet, maka akan timbul tegangan listrik.

  

    B. Bahan
        1. Silicon Controlled Rectifier (SCR)
        Merupakan komponen semikonduktor yang berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat dikendalikan untuk mengalirkan arus listrik. SCR termasuk dalam keluarga thyristor dan memiliki tiga terminal utama, yaitu anoda, katoda, dan gate.


        2. Green LED
        Merupakan komponen semikonduktor yang memancarkan cahaya berwarna hijau ketika dialiri arus listrik.

        3. Resistor
        Merupakan komponen pasif yang digunakan untuk menghambat arus listrik dalam suatu rangkaian. Nilai resistansi resistor menentukan besar kecilnya arus yang mengalir serta mempengaruhi pembagian tegangan dalam rangkaian. Resistor banyak digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika, seperti pengatur arus, pembagi tegangan, dan penentu nilai penguatan pada rangkaian op-amp.



        4. Switch
        Merupakan komponen listrik/elektronika yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutus aliran arus listrik dalam suatu rangkaian.

        5. Ground
        Merupakan titik referensi nol volt (0 V) dalam suatu rangkaian listrik atau elektronika. Komponen ini berfungsi sebagai acuan tegangan serta jalur kembali arus dalam rangkaian, sehingga seluruh pengukuran tegangan dilakukan relatif terhadap ground.





    4. Dasar Teori[Kembali]

        Light-Activated Silicon Controlled Rectifier (LASCR) merupakan salah satu jenis thyristor yang merupakan pengembangan dari Silicon Controlled Rectifier (SCR). Perbedaan utama LASCR dengan SCR terletak pada cara pengaktifannya, di mana LASCR dapat dipicu menggunakan cahaya (optik) tanpa memerlukan sinyal listrik pada terminal gate.

        Struktur LASCR pada dasarnya sama dengan SCR, yaitu terdiri dari empat lapisan semikonduktor (PNPN) dengan tiga terminal utama, yaitu anoda, katoda, dan gate. Namun, pada LASCR terdapat area sensitif terhadap cahaya yang memungkinkan komponen ini menghantarkan arus ketika terkena intensitas cahaya tertentu. Ketika cahaya mengenai area tersebut, akan terbentuk pasangan elektron-hole yang memicu arus gate internal, sehingga perangkat berubah dari kondisi OFF menjadi ON.

        Setelah LASCR aktif, komponen ini akan tetap menghantarkan arus meskipun sumber cahaya dihilangkan, selama arus yang mengalir masih berada di atas arus holding. LASCR akan kembali ke kondisi OFF jika arus turun hingga nol atau di bawah nilai tertentu.



    5. Example [Kembali]

        1. Apa yang akan terjadi jika sebuah LASCR sedang dalam kondisi konduksi (ON), lalu sumber cahaya yang memicunya dimatikan? Jelaskan apakah LASCR tersebut akan segera mati atau tetap menyala.

    Pembahasan:
        Sama seperti SCR standar, LASCR memiliki karakteristik latching (mengunci). Sekali LASCR telah terpicu ke kondisi konduksi oleh cahaya, ia akan tetap berada dalam kondisi ON meskipun sumber cahayanya dihilangkan.

        2. Dalam karakteristik LASCR, terdapat istilah "Light Triggering Sensitivity". Faktor apa saja yang dapat mempengaruhi sensitivitas LASCR terhadap cahaya agar ia lebih mudah terpicu?

    Pembahasan:
        Sensitivitas LASCR ditentukan oleh seberapa efisien foton cahaya menghasilkan pasangan elektron-hole di area junction. Faktor yang mempengaruhinya antara lain:

    • Panjang gelombang cahaya: LASCR paling sensitif terhadap panjang gelombang tertentu (biasanya mendekati spektrum inframerah).
    • Besar tegangan bias: Semakin tinggi tegangan antara anoda dan katoda (mendekati breakover voltage), maka intensitas cahaya yang dibutuhkan untuk memicu konduksi akan semakin kecil.
    • Temperatur: Kenaikan suhu dapat meningkatkan arus bocor internal, sehingga LASCR menjadi lebih sensitif terhadap cahaya.

        3. Jelaskan mengapa LASCR sering digunakan dalam aplikasi tegangan tinggi (HVDC) sebagai pengganti SCR biasa yang menggunakan pemicuan elektrik kabel.

    Pembahasan:
        Pada sistem tegangan tinggi, terdapat risiko besar terjadinya lonjakan listrik yang bisa merusak rangkaian kontrol jika menggunakan koneksi kabel langsung.

     

    6. Problem [Kembali]

        1. Dalam sebuah rangkaian kendali daya, seorang teknisi mengganti komponen SCR standar dengan LASCR. Jelaskan apa keuntungan teknis utama yang didapat dari penggantian ini jika dikaitkan dengan masalah gangguan elektromagnetik (EMI) pada kabel pemicu!
      
        2. Misalkan sebuah LASCR digunakan untuk mengaktifkan beban pada malam hari menggunakan cahaya bulan sebagai pemicu. Namun, ternyata LASCR tersebut tidak pernah aktif (OFF) meskipun sudah ada cahaya bulan. Analisislah kemungkinan penyebabnya jika ditinjau dari hubungan antara intensitas cahaya dan threshold arus pemicu internal LASCR.

      3. Jelaskan perbedaan mekanisme internal yang terjadi pada struktur junction LASCR ketika diberikan cahaya dengan intensitas rendah dibandingkan dengan cahaya berintensitas tinggi, serta bagaimana hal tersebut memengaruhi kecepatan perpindahan status dari blocking ke conducting.


    7. Soal Latihan [Kembali]

     1.Apa yang menjadi pemicu utama (trigger) agar LASCR berpindah dari kondisi blocking (mati) ke kondisi konduksi (nyala)? 

    A. Sinyal arus listrik pada terminal Gate saja. 

    B. Paparan foton cahaya pada junction semikonduktor.

    C. Penurunan tegangan Anoda-Katoda secara drastis. 

    D. Pemberian arus holding yang sangat kecil.

    Jawaban: B

        2. Mengapa LASCR dianggap sangat ideal untuk digunakan dalam sistem kontrol industri tegangan tinggi (HVDC)? 

    A. Karena memiliki kecepatan switching yang lebih lambat dari transistor. 

    B. Karena memberikan isolasi elektrik total antara sirkuit kontrol dan sirkuit daya. 

    C. Karena harganya jauh lebih murah dibandingkan SCR standar. 

    D. Karena tidak memerlukan terminal Anoda dan Katoda.

    Jawaban: B

        3.Jika sebuah LASCR sudah dalam kondisi ON karena dipicu cahaya, apa yang harus dilakukan untuk membuatnya kembali ke kondisi OFF? 

    A. Mematikan sumber cahaya pemicu segera. 

    B. Menurunkan arus anoda hingga di bawah nilai holding current. 

    C. Meningkatkan intensitas cahaya ke tingkat maksimal. 

    D. Memberikan tegangan maju (forward bias) yang lebih besar.

    Jawaban: B


    8. Percobaan [Kembali]

        A. Prosedur

    1. Buka aplikasi Proteus.
    2. Pilih komponen yang diperlukan dalam rangkaian, seperti SCR, sumber DC, resistor, diode , lampu/load, switch, dan ground.
    3. Susunlah komponen sesuai dengan gambar rangkaian latching relay, kemudian hubungkan setiap komponen menggunakan wire (kabel).
    4. Jalankan simulasi dan amati kondisi saat SCR aktif (ON) dan tetap menyala meskipun trigger dilepas.
    5. Amati juga proses saat rangkaian dimatikan menggunakan switch (reset).

        B. Simulasi Rangkaian dan Prinsip Kerja
    Simulasi Rangkaian 17.26
        Prinsip Kerja :
        Pada saat tegangan positif diberikan pada anoda terhadap katoda tanpa adanya penyinaran pada area fotosentitif, LASCR tidak aktif.Namun ketika cahaya dengan intensitas yang cukup mengenai area fotosentitif LASCR,pasangan elektron hole terbentuk  akibat efek  fotovoltaik yang  menyebabkan arus mengalir.

        Setelah aktif,LASCR akan tetap berada dalam kondisi  aktif selama arus yang mengalir lebih besar dari arus holding.Ini memungkinkan LASCR berfungsi sebagai relay latch yang tidak memerlukan pemicuan ulang.Untuk menon-aktifkannya,arus harus diputus atau diturunkan di bawah arus holding.


    9. Download File [Kembali]

    Download File Rangkaian 17.26 [Klik Disini]
    Download Datasheet SCR [Klik Disini]
    Download Datasheet LED [Klik Disini]
    Download Datasheet Resistor [Klik Disini]



    Komentar

    Posting Komentar

    Postingan populer dari blog ini

    Gambar
       Bahan Presentasi Untuk Matakuliah Elektronika 2026 Oleh: Zharif 2510952058 Dosen Pengampu: Dr. Darwison, M.T Referensi: a. Darwison, 2010, "TEORI SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA", Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang b. Darwison, 2010, "TEORI SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA", Jilid 2, ISBN: 978-602-9081-10-8, CV Ferila, Padang c. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013 d. Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002. e. Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005 f. Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007. g. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O'Reilly Media, 2016.  
    Baca selengkapnya