Sirkuit elektronik adalah bagian integral dari hampir semua kemajuan teknologi yang dibuat dalam kehidupan kita saat ini. Televisi, radio, telepon, dan komputer langsung terlintas dalam pikiran, tetapi elektronik juga digunakan dalam mobil, peralatan dapur, peralatan medis dan kontrol industri. Di jantung perangkat ini adalah komponen aktif, atau komponen sirkuit yang secara elektronik mengontrol aliran elektron, seperti semikonduktor. Namun, perangkat ini tidak dapat berfungsi tanpa komponen pasif yang lebih sederhana yang mendahului semikonduktor selama beberapa dekade. Tidak seperti komponen aktif, komponen pasif, seperti resistor, kapasitor dan induktor, tidak dapat mengontrol aliran elektron dengan sinyal elektronik.
Perlawanan
Seperti namanya, resistor adalah komponen elektronik yang menahan aliran arus listrik dalam suatu rangkaian.
Dalam logam seperti perak atau tembaga, yang memiliki konduktivitas listrik tinggi dan karena itu resistivitas rendah, elektron dapat melompat bebas dari satu atom ke atom berikutnya, dengan sedikit resistensi.
Hambatan listrik dari komponen rangkaian didefinisikan sebagai rasio dari tegangan yang diberikan terhadap arus listrik yang mengalir melaluinya, menurut HyperPhysics, situs web sumber daya fisika yang diselenggarakan oleh departemen fisika dan astronomi di Universitas Negeri Georgia. Unit standar untuk perlawanan adalah ohm, yang dinamai sesuai dengan fisikawan Jerman Georg Simon Ohm. Ini didefinisikan sebagai resistansi dalam rangkaian dengan arus 1 ampere pada 1 volt. Resistansi dapat dihitung dengan menggunakan hukum Ohm, yang menyatakan bahwa resistansi sama dengan tegangan dibagi dengan arus, atau R = V / I (lebih umum ditulis sebagai V = IR), di mana R adalah resistansi, V adalah tegangan dan saya adalah arus.
Resistor umumnya diklasifikasikan sebagai tetap atau variabel. Resistor bernilai tetap adalah komponen pasif sederhana yang selalu memiliki resistansi yang sama dalam batas arus dan tegangan yang ditentukan. Mereka tersedia dalam berbagai nilai resistansi, dari kurang dari 1 ohm hingga beberapa juta ohm.
Resistor variabel adalah perangkat elektromekanis sederhana, seperti kontrol volume dan sakelar dimmer, yang mengubah panjang efektif atau suhu efektif sebuah resistor ketika Anda memutar kenop atau memindahkan kontrol geser.
Induktansi
Induktor adalah komponen elektronik yang terdiri dari kumparan kawat dengan arus listrik yang mengalir melaluinya, menciptakan medan magnet. Unit induktansi adalah henry (H), dinamai Joseph Henry, seorang fisikawan Amerika yang menemukan induktansi secara independen pada waktu yang hampir bersamaan dengan fisikawan Inggris Michael Faraday. Satu induk adalah jumlah induktansi yang diperlukan untuk menginduksi 1 volt gaya gerak listrik (tekanan listrik dari sumber energi) ketika arus berubah pada 1 ampere per detik.
Salah satu aplikasi penting dari induktor dalam rangkaian aktif adalah bahwa mereka cenderung memblokir sinyal frekuensi tinggi sambil membiarkan osilasi frekuensi rendah lewat. Perhatikan bahwa ini adalah fungsi berlawanan dari kapasitor. Menggabungkan dua komponen dalam suatu rangkaian dapat secara selektif menyaring atau menghasilkan osilasi dari hampir semua frekuensi yang diinginkan.
Dengan munculnya sirkuit terintegrasi, seperti microchip, induktor menjadi kurang umum, karena kumparan 3D sangat sulit dibuat dalam sirkuit cetak 2D. Untuk alasan ini, sirkuit mikro dirancang tanpa induktor dan menggunakan kapasitor sebagai gantinya untuk mencapai hasil yang pada dasarnya sama, menurut Michael Dubson, seorang profesor fisika di University of Colorado Boulder.
Kapasitansi
Kapasitansi adalah kemampuan perangkat untuk menyimpan muatan listrik, dan oleh karena itu, komponen elektronik yang menyimpan muatan listrik disebut kapasitor. Contoh awal kapasitor adalah toples Leyden. Perangkat ini diciptakan untuk menyimpan muatan listrik statis pada konduktor yang melapisi bagian dalam dan luar tabung kaca.
Kapasitor paling sederhana terdiri dari dua pelat konduktor rata yang dipisahkan oleh celah kecil. Perbedaan potensial, atau tegangan, antara pelat sebanding dengan perbedaan jumlah muatan pada pelat. Ini dinyatakan sebagai Q = CV, di mana Q adalah muatan, V adalah tegangan dan C adalah kapasitansi.
Kapasitansi kapasitor adalah jumlah muatan yang dapat disimpan per unit tegangan. Unit untuk mengukur kapasitansi adalah farad (F), dinamai untuk Faraday, dan didefinisikan sebagai kapasitas untuk menyimpan 1 coulomb muatan dengan potensial 1 volt. Satu coulomb (C) adalah jumlah muatan yang ditransfer oleh arus 1 ampere dalam 1 detik.
Untuk memaksimalkan efisiensi, pelat kapasitor ditumpuk berlapis-lapis atau digulung dalam gulungan dengan celah udara yang sangat kecil di antara mereka. Bahan dielektrik - bahan isolasi yang sebagian menghalangi medan listrik antara pelat - sering digunakan dalam celah udara. Ini memungkinkan pelat menyimpan lebih banyak muatan tanpa melengkung dan korslet.
Kapasitor sering ditemukan di sirkuit elektronik aktif yang menggunakan sinyal listrik berosilasi seperti yang ada di radio dan peralatan audio. Mereka dapat mengisi dan mengeluarkan hampir secara instan, yang memungkinkan mereka untuk digunakan untuk menghasilkan atau menyaring frekuensi tertentu di sirkuit. Sinyal berosilasi dapat mengisi satu pelat kapasitor sementara pelat lainnya habis, dan kemudian saat arus dibalik, ia akan mengisi daya pelat lainnya saat pelat pertama terlepas.
Secara umum, frekuensi yang lebih tinggi dapat melewati kapasitor, sementara frekuensi yang lebih rendah diblokir. Ukuran kapasitor menentukan frekuensi cutoff dimana sinyal diblokir atau dibiarkan lewat. Kapasitor dalam kombinasi dapat digunakan untuk memfilter frekuensi yang dipilih dalam rentang yang ditentukan.
Superkapasitor diproduksi menggunakan nanoteknologi untuk membuat lapisan bahan superthin, seperti graphene, untuk mencapai kapasitas yang 10 hingga 100 kali lipat dari kapasitor konvensional dengan ukuran yang sama; tetapi mereka memiliki waktu respons yang jauh lebih lambat daripada kapasitor dielektrik konvensional, sehingga mereka tidak dapat digunakan dalam rangkaian aktif. Di sisi lain, mereka kadang-kadang dapat digunakan sebagai sumber daya dalam aplikasi tertentu, seperti dalam chip memori komputer, untuk mencegah kehilangan data ketika daya utama terputus.
Kapasitor juga merupakan komponen penting dari perangkat penghitung waktu, seperti yang dikembangkan oleh SiTime, sebuah perusahaan yang berbasis di California. Perangkat ini digunakan dalam berbagai aplikasi, dari ponsel hingga kereta berkecepatan tinggi dan berdagang di pasar saham. Dikenal sebagai MEMS (sistem mikroelektromekanis), perangkat penghitung waktu kecil ini mengandalkan kapasitor untuk berfungsi dengan baik. "Jika resonator tidak memiliki kapasitor yang tepat dan kapasitansi beban, rangkaian waktu tidak akan mulai andal dan, dalam beberapa kasus, itu berhenti berosilasi sama sekali," kata Piyush Sevalia, wakil presiden eksekutif pemasaran di SiTime.
Artikel ini diperbarui pada 16 Januari 2019, oleh kontributor Live Science Rachel Ross.
