Jenis Utama Komponen Elektronik

Jenis Utama Komponen Elektronik

Komponen elektronik adalah elemen khusus yang ditempatkan dalam sirkuit. Sirkuit seperti jalur untuk arus listrik. Komponen-komponen ini membantu arus mengalir, berhenti, atau mengubah arah. Anda dapat menemukan komponen elektronik dalam mainan, telepon, dan bahkan mobil. Dengan memahami jenis-jenis komponen elektronik, Anda dapat membuat banyak hal.

Kita menggunakan komponen elektronik untuk membuat perangkat berfungsi. Tanpa komponen-komponen tersebut, mainan, lampu, dan telepon Anda tidak akan bergerak atau menghasilkan suara. Anda perlu memahami komponen seperti resistor, kapasitordan transistor. Dengan pengetahuan ini, Anda dapat memperbaiki, merakit, atau bahkan membuat proyek yang keren.

Semua komponen elektronik terbagi ke dalam dua kategori besar: komponen pasif dan komponen aktif.

Komponen Pasif

Komponen pasif tidak dapat memperkuat daya. Komponen ini hanya memperlambat, menyimpan, atau memblokir arus. Resistor dan kapasitor adalah contoh komponen pasif.

Komponen pasif membentuk elemen dasar sirkuit elektronik, membentuk aliran arus dan tegangan tanpa menimbulkan penguatan. Tiga komponen pasif yang paling dasar adalah resistor, kapasitordan induktor. Meskipun perilakunya relatif sederhana pada frekuensi rendah, karakteristiknya menjadi jauh lebih kompleks pada frekuensi tinggi karena efek parasit.

Resistor

Resistor didesain untuk menghambat aliran arus dan membuang energi listrik sebagai panas. Parameter utamanya adalah resistansi, diukur dalam ohm (Ω). Pada DC dan frekuensi rendah, perilaku resistor ditentukan oleh ukuran fisik dan resistivitas materialnya. Namun, pada frekuensi yang lebih tinggi, resistor menunjukkan induktansi dan kapasitansi parasit. Induktansi parasit muncul dari jalur arus melalui bahan resistor dan kabelnya, sedangkan kapasitansi parasit ada di antara terminal. Efek parasit ini menyebabkan resistor berperilaku sebagai impedansi yang bergantung pada frekuensi yang kompleks, menyimpang dari nilai resistansi idealnya. Ketergantungan frekuensi ini dapat menyebabkan kopling yang tidak diinginkan dan respons yang tertunda di sirkuit frekuensi tinggi. Induktansi sendiri mendistorsi sinyal, sementara induktansi timbal balik menimbulkan derau. Konstanta waktu yang berasal dari induktansi parasit (L) dan kapasitansi (C), bersama dengan resistansi nominal (R), menjadi sangat penting dalam menentukan respons frekuensi tinggi komponen. Di atas frekuensi resonansi diri (SRF), induktansi parasit dan kapasitansi beresonansi, dengan efek induktif yang biasanya mendominasi. Untuk mengurangi efek ini dalam aplikasi frekuensi tinggi, resistor pemasangan permukaan (SMT) sering kali lebih disukai daripada komponen lubang tembus karena induktansi timbal yang lebih rendah. Resistor induktansi rendah khusus juga tersedia.

Kapasitor

Kapasitor menyimpan energi dalam medan listrik. Parameter utamanya adalah kapasitansi, yang diukur dalam farad (F). Kapasitor yang ideal memblokir arus DC dan memungkinkan arus AC lewat, dengan impedansinya berbanding terbalik dengan frekuensi. Namun, kapasitor nyata menunjukkan efek parasit, terutama resistansi seri ekuivalen (ESR) dan induktansi seri ekuivalen (ESL). ESR mewakili resistansi total secara seri dengan kapasitansi, termasuk resistansi timbal, elektroda, dan bahan dielektrik. ESL muncul dari induktansi lead dan struktur internal kapasitor. Pada frekuensi tinggi, impedansi kapasitor menurun hingga ESL mendominasi, menyebabkan komponen berperilaku induktif di atas SRF-nya. Faktor Q mengukur dampak kerugian pada kapasitor, dengan ESR sebagai kontributor utama. Kapasitor keramik frekuensi tinggi dengan ESL rendah sangat penting untuk pemisahan yang efektif dalam sirkuit digital dan RF berkecepatan tinggi.

Induktor

Induktor menyimpan energi dalam medan magnet. Parameter utamanya adalah induktansi, yang diukur dalam henry (H). Induktor yang ideal memungkinkan arus DC mengalir dengan bebas sambil menahan perubahan arus AC, dengan impedansinya yang sebanding dengan frekuensi. Namun, induktor yang sebenarnya memiliki resistansi seri parasit (karena resistansi kawat) dan kapasitansi paralel parasit (karena kapasitansi antar belitan). Resistansi seri sering disebut sebagai ESR, terutama pada frekuensi tinggi di mana efek kulit menjadi signifikan. Efek kulit menyebabkan arus mengalir terutama di dekat permukaan konduktor pada frekuensi tinggi, sehingga meningkatkan resistansi efektif. Sebagai contoh, pada 10 GHz, kedalaman kulit pada tembaga hanya sekitar 930 nm. Kapasitansi paralel parasit beresonansi dengan induktansi pada SRF, di atas mana komponen berperilaku kapasitif. Untuk kinerja optimal, induktor harus memiliki ESR rendah dan SRF jauh di atas frekuensi operasi. Faktor Q juga merupakan parameter penting untuk induktor, yang mewakili rasio reaktansi terhadap resistansi dan menunjukkan efisiensi induktor.

Komponen Aktif

Komponen aktif dapat memperkuat daya. Komponen ini mengontrol aliran arus. Transistor dan dioda adalah contoh komponen aktif.

Komponen aktif, terutama perangkat semikonduktor, merupakan blok bangunan fundamental untuk mengendalikan dan memperkuat sinyal listrik. Tidak seperti komponen pasif, komponen ini memerlukan sumber daya eksternal untuk berfungsi dan dapat memasukkan energi ke dalam sirkuit. Jenis yang paling umum adalah dioda dan transistor.

Dioda

Dioda adalah perangkat dua terminal yang, idealnya, memungkinkan arus mengalir hanya dalam satu arah. Tipe dasarnya adalah dioda sambungan p-n, yang dibentuk dengan menggabungkan bahan semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Dioda banyak digunakan untuk rektifikasi (mengubah AC ke DC), pengaturan tegangan (dalam kombinasi dengan komponen lain), demodulasi sinyal, dan perlindungan sirkuit.

Ada beberapa jenis dioda khusus:

• Dioda zener: Didesain untuk beroperasi di wilayah kerusakan terbalik, memberikan referensi tegangan yang stabil untuk aplikasi regulasi.
• Dioda Schottky: Memanfaatkan persimpangan logam-semikonduktor, menawarkan kecepatan pengalihan yang sangat cepat dan penurunan tegangan maju yang rendah, menjadikannya ideal untuk rektifikasi frekuensi tinggi dan pengalihan catu daya.
• Dioda pemancar cahaya (LED): Memancarkan cahaya ketika bias ke depan, banyak digunakan dalam pencahayaan, tampilan, dan indikator.
• Dioda TVS (penekan tegangan transien): Dirancang untuk melindungi sirkuit dari lonjakan tegangan dan peristiwa pelepasan muatan listrik statis (ESD).

Transistor

Transistor adalah perangkat semikonduktor tiga terminal yang mampu memperkuat atau mengalihkan sinyal elektronik. Transistor merupakan hal yang mendasar bagi elektronik modern. Dua keluarga utama adalah transistor persimpangan bipolar (BJT) dan transistor efek medan (FET).

Transistor Persimpangan Bipolar (BJT)

Ini adalah perangkat yang dikontrol arus, yang berarti arus kecil yang diterapkan ke basis mengontrol aliran arus yang lebih besar antara kolektor dan emitor. BJT tersedia dalam dua jenis: NPN dan PNP. Transistor NPN umumnya menawarkan kecepatan dan efisiensi yang lebih tinggi karena mobilitas elektron lebih tinggi daripada mobilitas lubang. BJT biasanya digunakan dalam sirkuit amplifikasi dan sebagai sakelar, terutama dalam aplikasi yang membutuhkan penguatan atau kecepatan pengalihan yang lebih lambat, seperti pengontrol motor atau relai sederhana. BJT memiliki tiga mode operasi utama: aktif (untuk amplifikasi), cutoff (kondisi mati), dan saturasi (kondisi hidup). Contohnya adalah ON Semiconductor MBT3946DW1T1G BJT, dengan penguatan tipikal 100 pada 10mA dan 1V, dan disipasi daya maksimum 150mW.

Transistor Efek Medan (FET)

Ini adalah perangkat yang dikontrol oleh tegangan, di mana tegangan yang diterapkan ke gerbang mengontrol aliran arus antara saluran pembuangan dan sumber. FET menawarkan impedansi input yang tinggi dan konsumsi daya yang rendah.

• Transistor Efek Medan Persimpangan (JFET): Di antara jenis FET yang paling awal, dikontrol melalui gerbang persimpangan p-n bias terbalik.
• MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET): Jenis transistor yang paling umum saat ini, banyak digunakan dalam sirkuit analog dan digital. MOSFET standar berfungsi sebagai sakelar yang dikontrol tegangan. MOSFET mode penipisan saluran-N, misalnya, menghantarkan arus secara default dan dapat dimatikan dengan tegangan gerbang negatif, sehingga cocok untuk sirkuit analog dan desain yang aman dari kegagalan. MOSFET lebih cocok untuk aplikasi peralihan yang cepat dan efisien seperti pengontrol kecepatan motor, pengatur waktu digital, atau sirkuit catu daya. Teknologi CMOS, yang menggabungkan MOSFET saluran-N dan saluran-P untuk operasi berdaya rendah, ada di mana-mana dalam logika digital.
• MOSFET Daya: Didesain khusus untuk menangani arus dan tegangan tinggi, dengan resistansi termal yang rendah dan kecepatan peralihan yang cepat. Mereka banyak digunakan dalam catu daya, drive motor, dan regulator switching.
• IGBT (Transistor Bipolar Gerbang Terisolasi): Ini menggabungkan impedansi input tinggi MOSFET dengan resistansi rendah dan penanganan arus / tegangan tinggi BJT. IGBT ideal untuk aplikasi berdaya tinggi seperti inverter dan penggerak motor.

Thyristor

Thyristor adalah kelas lain dari perangkat semikonduktor diskrit yang dicirikan oleh struktur empat lapis. Mereka terutama bertindak sebagai sakelar dalam aplikasi berdaya tinggi, tetap "aktif" setelah dipicu hingga arus turun di bawah level penahanan.

Sirkuit Terpadu (IC)

Sirkuit terintegrasi seperti kota listrik miniatur, mengemas banyak komponen ke dalam ruang yang kecil.

IC secara luas dikategorikan berdasarkan tujuan fungsionalnya:

IC analog

Rangkaian ini dirancang untuk memproses sinyal kontinu yang bervariasi dengan lancar dari waktu ke waktu, seperti tegangan atau arus. Mereka sangat penting untuk tugas-tugas seperti amplifikasi, penyaringan, pengkondisian sinyal, dan perbandingan. Contohnya termasuk penguat operasional (op-amp), pengatur tegangan, dan komparator. IC analog sangat penting dalam amplifier audio, instrumen presisi, dan antarmuka sensor.

IC Digital

Rangkaian ini beroperasi pada level tegangan diskrit yang mewakili nilai biner (0 dan 1). Mereka membentuk tulang punggung komputasi modern dan sistem digital, melakukan operasi logika, pemrosesan data, dan fungsi penyimpanan. Contoh utama termasuk gerbang logika (AND, OR, NOT), flip-flop, mikroprosesor, mikrokontroler, dan perangkat memori. IC digital diklasifikasikan berdasarkan kompleksitasnya, dari gerbang logika sederhana hingga prosesor yang sangat kompleks.

IC Sinyal Campuran

Chip ini menggabungkan sirkuit analog dan digital pada satu substrat, memungkinkan konversi dan interaksi antara sinyal analog kontinu dan sinyal digital diskrit. Chip ini sangat penting dalam sistem yang berinteraksi dengan dunia nyata (sinyal analog) sambil memproses informasi secara digital. Contohnya termasuk konverter analog-ke-digital (ADC), konverter digital-ke-analog (DAC), loop fase-terkunci (PLL), dan transceiver RF. IC sinyal campuran banyak digunakan dalam telekomunikasi (misalnya, pada ponsel pintar yang mengubah suara menjadi sinyal digital), konversi data, antarmuka sensor, dan sistem kontrol.

IC Memori

Ini dikhususkan untuk menyimpan data dan instruksi program. Memori ini merupakan bagian integral dari setiap sistem komputasi. Jenisnya meliputi memori hanya-baca (ROM), memori akses acak (RAM), dan berbagai bentuk memori flash seperti EEPROM.

Mikroprosesor (µPs)

Ini adalah IC digital yang sangat kompleks yang berfungsi sebagai unit pemrosesan pusat (CPU) dalam komputer dan perangkat digital lainnya. Mereka menjalankan instruksi, melakukan perhitungan, dan mengelola operasi sistem secara keseluruhan. Mikroprosesor modern sering kali mengintegrasikan beberapa inti pemrosesan pada satu chip.

Mikrokontroler (µC)

IC ini mengintegrasikan inti mikroprosesor dengan memori on-chip dan berbagai antarmuka periferal (misalnya, pengatur waktu, ADC, modul komunikasi). Hal ini menjadikannya sistem komputasi mandiri yang ideal untuk aplikasi tertanam dan perangkat IoT.

IC Manajemen Daya (PMIC)

Ini dirancang khusus untuk mengatur, mendistribusikan, dan mengontrol daya di dalam perangkat elektronik. Mereka sangat penting untuk penggunaan energi yang efisien dan manajemen baterai dalam perangkat portabel.

Jenis Komponen Penting Lainnya

Sensor

Sensor mendeteksi fenomena fisik seperti panas, cahaya, atau sentuhan dan mengirimkan sinyal.

• Sensor suhu
• Sensor cahaya
• Sensor tekanan

Sakelar

Sakelar berfungsi seperti tombol lampu untuk memulai atau menghentikan aliran daya.

• Sakelar tombol tekan
• Alihkan sakelar

Relai

Sakelar elektromekanis yang dikendalikan oleh sinyal listrik.

Konektor

Konektor berfungsi sebagai jembatan untuk menghubungkan bagian atau papan sirkuit.

• Pin header
• Blok terminal
• Konektor USB
• Konektor HDMI

Pasar Komponen Elektronik Global

Kategori	Nilai/Informasi
Ukuran Pasar	$500-600 miliar
Segmen Terbesar	Semikonduktor (IC) (80-85%)
Tingkat Pertumbuhan (CAGR)	5-7%
Titik panas	Asia-Pasifik, Amerika Utara, Eropa
Paling Banyak Diproduksi Pasif	Kapasitor keramik
Paling Banyak Diproduksi Aktif	Transistor, dioda, mikrokontroler
Industri Utama	Otomotif, IoT, 5G, AI, Industri

Tren Masa Depan dalam Komponen Elektronik

Bidang komponen elektronik terus berkembang, didorong oleh tuntutan untuk kinerja yang lebih tinggi, efisiensi, miniaturisasi, dan fungsi baru. Beberapa tren utama dan teknologi baru siap membentuk masa depan sistem elektronik.

Tren yang signifikan adalah kemajuan dan adopsi yang sedang berlangsung dari semikonduktor celah pita lebar (WBG)khususnya GaN dan SiC, dalam elektronika daya. Sementara SiC diperkirakan akan mendominasi aplikasi tegangan tinggi (> 600V), GaN meningkat pesat, dengan teknologi GaN 1200V yang muncul untuk bersaing dalam domain daya tinggi. Perkembangan di masa depan mencakup integrasi lebih lanjut dari sirkuit kontrol dan perlindungan ke dalam IC daya GaN, dan potensi pengurangan biaya melalui transisi ke wafer SiC 8 inci. Secara spekulatif, teknik integrasi baru seperti penumpukan 3D transistor GaN pada CMOS silikon dapat memungkinkan solusi manajemen daya yang sangat terintegrasi.

Dalam elektronik frekuensi tinggi, dorongan ke arah frekuensi gelombang milimeter dan sub-terahertz untuk komunikasi nirkabel generasi mendatang (6G dan seterusnya) dan sistem radar/pencitraan yang canggih akan mendorong inovasi dalam komponen RF. Mengatasi tantangan yang berkaitan dengan kehilangan sinyal, efisiensi daya, dan integrasi akan membutuhkan arsitektur transceiver dan desain komponen yang baru. Teknologi baru seperti plasmonik dan metamaterial sedang dieksplorasi untuk komponen frekuensi tinggi yang baru, seperti saluran transmisi, filter, dan antena yang memanfaatkan spoof surface plasmon polariton (SSPP). Kompleksitas yang semakin meningkat dalam mendesain sirkuit frekuensi tinggi ini juga mengarah pada peningkatan adopsi AI dan pembelajaran mesin.

Referensi Cepat: Daftar Komponen Elektronik Dasar

• Resistor
  • Resistor tetap
  • Resistor variabel (potensiometer)
  • Potensiometer pemangkas
• Kapasitor
  • Kapasitor elektrolit
  • Kapasitor keramik
  • Kapasitor film
  • Kapasitor tantalum
• Induktor
  • Induktor inti udara
  • Induktor inti ferit
  • Induktor toroidal
• Dioda
  • Dioda penyearah
  • Dioda zener
  • LED
  • Fotodioda
  • Dioda Schottky
• Transistor
  • Transistor sambungan bipolar (BJT)
  • Transistor efek medan (FET)
  • Transistor bipolar gerbang terisolasi (IGBT)
• Sirkuit Terpadu
  • Gerbang logika
  • Penguat operasional
  • Chip memori
  • Mikrokontroler
  • Mikroprosesor
• Komponen Lainnya
  • Sakelar (tombol tekan, sakelar, DIP)
  • Konektor (USB, HDMI, pin header)
  • Sensor (suhu, cahaya, tekanan)
  • Sekering, relai, pemutus sirkuit