Sejarah Perkembangan Elektronika

 Lahirnya elektronika sebenarnya mula-mula atas tuntutan kebutuhan manusia akan sarana telekomunikasi. Sarana telekomunikasi menggunakan telepon yang ditemukan oleh A.G. Bell pada tahun 1876 masih terlalu sederhana, banyak keterbatasan-keterbatasannya. Untuk memungkinkan hubungan yang mencapai jarak jauh dan mutu yang baik serta kapasitas saluran yang tinggi, dituntut adanya penguatan sinyal, modulasi, demodulasi serta multipleksi. Dan untuk mencapai jarak yang lebih jauh lagi dengan beaya yang lebih murah, diperlukan penggunaan media gelombang elektromagnetik.

 

Lahirnya elektronika sebenarnya mula-mula atas tuntutan kebutuhan manusia akan sarana telekomunikasi. Sarana telekomunikasi menggunakan telepon yang ditemukan oleh A.G. Bell pada tahun 1876 masih terlalu sederhana, banyak keterbatasan-keterbatasannya. Untuk memungkinkan hubungan yang mencapai jarak jauh dan mutu yang baik serta kapasitas saluran yang tinggi, dituntut adanya penguatan sinyal, modulasi, demodulasi serta multipleksi. Dan untuk mencapai jarak yang lebih jauh lagi dengan beaya yang lebih murah, diperlukan penggunaan media gelombang elektromagnetik.

Pada tahun 1896 Marconi berhasil menciptakan telegrap radio,telegrap tanpa kabel, tetapi menggunakan media gelombang elektromagnetik. Dengan demikian tuntutan jarak yang jauh dapat dipenuhi. Namun tuntutan-tuntutan yang lain belum dipenuhi, sehingga para ahli terus bekerja tanpa mengenal lelah.

Pada tahun 1904 Sir Ambrose Fleming menemukan tabung hampa dengan dua elektrode (tabung dioda), yang dinamakannya “valve” (katup). Katup ini dapat berfungsi sebagai  detektor sinyal-sinyal dari telegrap radio Marconi. Dua tahun kemudian yakni tahun 1906, De Forest meletakkan elektroda ketiga (kisi) pada katup Fleming sehingga ditemukanlah tabung trioda, yang ia beri nama audion. Audion ini dapat berfungsi antara lain untuk memperkuat sinyal-sinyal tersebut. Jadi mulai tahun 1904 ini sebenarnya orang sudah mulai mengendalikan gerakan-gerakan elektron dalam ruang  hampa, sehingga tahun itu dapat dipandang sebagai tahun “kelahiran” Elektronika. Namun ada orang yang menyatakan tahun  1906 yakni tahun ditemukannya tabung trioda ini sebagai tahun  “kelahiran” Elektronika, ada pula yang menyatakan tahun 1911 yakni tahun diperolehnya tabung trioda yang lebih handal (setelah disempurnakan tabung hampa udaranya dan digunakan katoda lapis oksida).

Dengan ditemukannya tabung trioda ini dan lebih-lebih dengan ditemukannya tabung iconoscope yaitu tabung hampa yang merupakan alat dasar dalam kamera televisi oleh Vladimir Zwonykin padaa tahun 1920, maka industri radio dan televisi berkembang pesat.

Ditinjau dari daya yang digunakan, kecepatan, ukuran geometrik, berat dan kemudahan rusak, tabung triodadiatas masih banyak keterbatasan-keterbatasannya. Oleh karena itu para ahli berusaha untuk memperoleh alat yang mempunyai fungsi sama, tetapi dengan keterbatasan-keterbatasan minimal.

Pada tahun 1948 John Bardeen, Walter H. Brattain dan William Shockley menemukan alat tersebut, yang diberi nama  transistor. Transistor ini dibuat dari bahan semikonduktor, dan transistor ini dapat menggantikan fungsi tabung trioda. Karena tidak menggunakan filamen pemanas seperti pada tabung hampa, transistor tidak banyak memakan daya. Disamping itu ukurannya kecil dan tidak mudah pecah. Akibatnya radio yang menggunakan transistor  dapat dibuat berukuran kecil dan dapat menggunakan baterai sebagai sumber daya listriknya. Disamping itu transistor dapat diproduksi secara massal sehingga harga menjadi murah. Demikian pula dengan  menggunakan transistor orang dapat membuat komputer elektronika yang lebih kecil tetapi mempunyai kemampuan lebih tinggi daripada jika menggunakan tabung hampa.

Hubungan antar komponen rangkaian elektronika dalam era transistor ini pada umumnya menggunakan PCB (Printed Circuit Board = papan rangkaian tercetak), melalui penyolderan. Suatu kelemahan dari hubungan semacam ini adalah reliabilitas tidak prima disamping ukuran masih cukup besar, walaupun tidak  sebesar pada rangkaian dengan tabung hampa. Karena itu para ahli berusaha untuk mengatasi keterbatasan-keterbatasan ini.

Pada tahun 1958 J.S. Kilby menemukan rangkaian terpadu (IC = “integrated circuit” = rangkaian terintegrasi), suatu keping (chip) silikon tunggal yang ukurannya sangat kecil (≈1 mm2) yang diatasnya berisi rangkaian elektronika yang diproses dengan teknik-teknik difusi dan pengendapan. Semenjak ditemukan rangkaian terpadu tersebut, jumlah komponen per chip terus berkembang sehingga  dewasa ini dikenal IC jenis SSI (“Small Scale Integration”), MSI (“Medium Scale Integration”), LSI (“Large Scale Integration”), VLSI (“Very Large Scale Integration”), yang masing-masing mempunyai jumlah komponen transistor) per chip 10-100, 100-1000, 1000-100.000, dan > 100.000. Dengan ditemukannya rangkaian terpadu ini sejarah elektronika mengalami babak baru yaitu babak mikroelektronika.

Dengan semakin meningkatnya jumlah komponen per chip dalam rangkaian terpadu (IC) ini maka terdapat kecenderungan pemakaiannya menjadi makin khusus, sehingga tidak diproduksi secara besar-besaran, akibatnya harganya menjadi mahal.

Pada tahun 1971 perusahaan elektronika Intel Inc di Amerika Serikat berhasil membuat IC mikroprosesor, yang merupakan “otak” dari komputer. IC mikroprosesor ini bersifat fleksibel, mempunyai fungsi hampir mirip tak terbatas. Dengan perangkat  keras yang sama dapat diperoleh berbagai fungsi, hanya dengan merubah program. Akibatnya dapat diproduksi dalam jumlah cukup banyak dengan harga relatif murah.

Jika diamati perkembangan elektronika dari sejak “kelahirannya” sampai sekarang, nampak bahwa perkembangan tersebut menuju miniaturisasi komponen. Bahkan dewasa ini telah ditemukan “one chip micro computer” atau mikro komputer dalam satu chip. “Komponen” baru ini terdiri atas mikroposesor, memori baca tulis, memori baca, dan unit input-output yang seluruhnya terletak dalam satu chip. Disamping itu perkembangan menuju  ke arah peningkatan kemampuan, dan “intelegensi”.

 Komponen Dasar Elektronika

Sebelum Anda memulai belajar elektronika dan mulai mencoba merangkainya menjadi suatu rangkaian jadi yang dapat berfungsi, terlebih dahulu harus mengenal beberapa komponen dasar elektronika. Dengan lebih mengenal dan mengetahui komponen – komponen dasar elektronika tersebut, maka kita akan dapat lebih mudah mempelajari elektronika dan membangun suatu sistem elektronika yang dapat diimplementasikan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa jenis komponen dasar elektronika yang sering digunakan adalah resistor, kapasitor, induktor, transformator, dan transistor.

Komponen Dasar Elektronika

1. Resistor

Sesuai dengan namanya yang berarti resistansi / hambatan, resistor merupakan salah satu komponen dasar elektronika yang berfungsi untuk menghambat (resist) arus yang mengalir dalam suatu rangkaian tertutup. Kemampuan suatu resistor dalam menghambat suatu arus dinamakan resistansi yang dinyatakan dalam satuan Ohm (Ω). Besarnya resistansi suatu resistor sangat dipengaruhi oleh bahan dan suhu dari resistor tersebut.

Besarnya nilai resistansi suatu resistor dapat kita lihat dari gelang-gelang warna yang terdapat pada badan resistor.

Jumlah gelang warna pada resistor berbeda-beda, mulai dari 4 gelang warna hingga 6 gelang warna. Semakin banyak gelang warna, maka nilai resistansi resistor semakin akurat (semakin mendekati nilai yang sebenarnya).

Untuk resistor dengan 4 gelang warna, gelang pertama dan kedua menyatakan nilai resistansi resistor, gelang ketiga menyatakan factor pengali, dan gelang keempat menyatakan nilai toleransi.

2. Kapasitor

Kapasitor adalah komponen dasar elektronika yang mampu menyimpan dan melepaskan muatan listrik. Kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan listrik disebut kapasitansi, yang dinyatakan dalam satuan farad (F). Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik.

Beberapa fungsi kapasitor :

• Menyimpan muatan listrik
• Mengatur frekuensi
• Sebagai filter
• Sebagai kopel (penyambung)

Berbeda halnya dengan resistor yang dalam pemasangannya bisa dibolak-balik, pemasangan kaki kapasitor tidak boleh sembarangan. Hal ini dikarenakan kaki kapasitor ada yang bermuatan positif dan ada yang bermuatan negatif. Salah menempatkan kaki kapasitor dalam suatu rangkaian elektronika dapat mengakibatkan kapasitor tersebut menggelembung atau bahkan meledak. Penggunaan kapasitor dengan tegangan break yang lebih kecil dari tegangan kerja pada rangkaian juga dapat mengakibatkan kapasitor tersebut meledak.

Informasi mengenai kapasitansi, tegangan break, serta kaki muatan negative dapat diperoleh dari tulisan/lambang di badan kapasitor. Jika terdapat tulisan 100uF/16V, berarti kapasitor tersebut memiliki nilai kapasitansi 100uF dan tegangan break 16V. Sedangkan jika pada salah satu pangkal kaki kapasitor (di bagian badan kapasitor) terdapat tanda stri[ (‘ – ‘), berarti kaki tersebut bermuatan negative, sedangkan kaki satunya lagi bermuatan positif.

3. Induktor

Induktor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan sebagai beban induktif. Nilai induktansi sebuah induktor dinyatakan dalam satuan Henry. 1 Henry= 1000 mH (miliHenry). Induktor yang ideal terdiri dari kawat yang dililit, tanpa adanya nilai resistansi. Sifat-sifat elektrik dari sebuah induktor ditentukan oleh panjangnya induktor, diameter induktor, jumlah lilitan dan bahan yang mengelilinginya. Induktor dapat disamakan dengan kondensator, karena induktor dapat dipakai sebagai penampung energi listrik.

Di dalam induktor disimpan energi, bila ada arus yang mengalir melalui induktor itu. Energi itu disimpan dalam bentuk medan magnit. Bila arusnya bertambah, banyaknya energi yang disimpan meningkat pula. Bila arusnya berkurang, maka induktor itu mengeluarkan energi.

4. Transformator

Transformator (trafo) ialah komponen dasar elektronika yang berfungsi memindahkan tenaga (daya) listrik dari input ke output atau dari sisi primer ke sisi sekunder. Pemindahan daya listrik dari primer ke sekunder disertai dengan perubahan tegangan baik naik maupun turun.

Ada dua jenis trafo yaitu trafo penaik tegangan (stepup transformer) dan trafo penurun tegangan (stepdown transformer). Jika tegangan primer lebih kecil dari tegangan sekunder, maka dinamakan trafo stepup. Tetapi jika tegangan primer lebih besar dari tegangan sekunder, maka dinamakan trafo stepdown.

Pada setiap trafo mempunyai input yang dinamai gulungan primer dan output yang dinamai gulungan sekunder. Trafo mempunyai inti besi untuk frekuensi rendah dan inti ferrit untuk frekuensi tinggi atau ada juga yang tidak mempunyai inti (intinya udara).

5. Transistor

Transistor merupakan salah satu komponen dasar elektronika yang pada prinsipnya, suatu transistor terdiri atas dua buah dioda yang disatukan. Agar transistor dapat bekerja, kepada kaki¬kakinya harus diberikan tegangan, tegangan ini dinamakan bias voltage. Basis¬emitor diberikan forward voltage, sedangkan basis¬kolektor diberikan reverse voltage. Sifat transistor adalah bahwa antara kolektor dan emitor akan ada arus (transistor akan menghantar) bila ada arus basis. Makin besar arus basis makin besar penghatarannya.

Berbagai bentuk transistor yang terjual di pasaran, bahan selubung kemasannya juga ada berbagai macam misalnya selubung logam, keramik dan ada yang berselubung polyester. Transistor pada umumnya mempunyai tiga kaki, kaki pertama disebut basis, kaki berikutnya dinamakan kolektor dan kaki yang ketiga disebut emitor.

Suatu arus listrik yang kecil pada basis akan menimbulkan arus yang jauh lebih besar diantara kolektor dan emitornya, maka dari itu transistor digunakan untuk memperkuat arus (amplifier).

Terdapat dua jenis transistor ialah jenis NPN dan jenis PNP. Pada transistor jenis NPN tegangan basis dan kolektornya positif terhadap emitor, sedangkan pada transistor PNP tegangan basis dan kolektornya negatif terhadap tegangan emitor.

Transistor dapat dipergunakan antara lain untuk:

• 1.Sebagai penguat arus, tegangan dan daya (AC dan DC)
• 2.Sebagai penyearah
• 3.Sebagai mixer
• 4.Sebagai osilator
• 5.Sebagai switch

Diantara semua komponen dasar elektronika, komponen inilah yang merupakan komponen dasar elektronika penyusun IC (komponen dasar elektronika yang lebih kompleks/terintegrasi)