3.Trioda
Pertama kali dioda ditemukan oleh seorang
ilmuwan Amerika yang bernama
Dr. Lee De Forest (1873-1961) pada tahun
1906, dengan menambahkan sebuah elektroda tambahan yang diberi nama control
grid diantara katoda dan plate dari dioda yang sebelumnya telah dicipatakan
oleh J.A Fleming.
Struktur dan simbol trioda dapat dilihat
pada Figure 13. Sesuai dengan namanya maka trioda memiliki tiga buah elektroda
yaitu katoda, grid dan plate.
Katoda berada pada pusat dari trioda dan
dikelilingi oleh grid yang berbentuk anyaman kawat melingkar. Antara setiap
lapisan anyaman grid terdapat celah yang cukup besar yang memungkinkan
mengalirnya elektron menuju plate. Sedangkan plate melingkupi katoda, grid
dan juga filament.
Pada trioda grid berperan dalam mengatur
aliran elektron yang menuju ke plate dengan memanfaatkan perubahan kondisi
tegangan yang ada padanya.
Untuk dapat memahami peranan grid dalam
mengatur aliran elektron anda dapat megamati gambar 14 berikut ini.
Ketika grid berada pada
tegangan dibawah 0V atau negatif maka muatan negatif yang ada pada grid
akan menolak elektron untuk beremisi menuju plate sehingga tidak ada ataupun
hanya sedikit sekali elektron yang dapat beremisi menuju plate.
Pada situasi ini ada nilai tegangan
negatif tertentu yang jika diberikan pada katoda maka tidak ada sama sekali
elektron yang dapat mengalir dari katoda menuju plate, tegangan ini dinamakan
"grid cutt of voltage".
Ketika grid berada
pada tegangan 0V maka elektron mulai dapat beremisi menuju plate, hal ini
disebabkan karena pada tegangan 0 yang relatif lebih positif terhadap muatan
elektron yang negatif maka tidak ada daya tolak dari muatan di grid terhadap
elektron di katoda yang akan beremisi menuju plate.
Ketika grid berada pada
tegangan positif maka muatan positif yang ada pada grid akan menarik elektron
pada katoda untuk kemudian beremisi melewati celah celah yang ada pada
anyaman grid menuju plate. Semakin positif tegangan grid maka akan semakin
besar pula elektron yang mengalir dari plate.
Catatan : Pada pembahasan mengenai trioda
dan seterusnya saya akan
menggunakan Ec untuk menyatakan tegangan grid, Eb untuk
menyatakan tegangan Plate, dan Ib untuk menyatakan arus plate
* Karakteristik Tabung
Ada dua buah karakteristik penting dari
trioda yaitu Plate Characteristik dan Mutual Characteristic. Karkteristik
ini dapat dilihat pada Figure 16 dan 17.
Sedangkan rangkaian uji untuk mendapatkan
kedua karakteristik tersebut dapat dilihat pada Figure 15.
Dalam Figure 15 anda dapat melihat bahwa
pada bagian grid dan plate dari tabung diberikan supply dua buah tegangan
DC variable tersendiri, yang bertujuan untuk mendapatkan tegangan tertentu
dari grid dan plate. Tegangan grid, tegangan plate dan juga arus plate
diukur dengan meter tersendiri. Dari rangkaian inilah dapat diperoleh plate
karakteristik dan mutual karakteristik.
Plate Characteristic menggambarkan koorelasi
antara tegangan plate dan arus plate pada nilai tegangan grid tertentu,
sedangkan Mutual characteristic memberikan hubungan antara tegangan grid
dan arus plate pada nilai tegangan plate tertentu. Dalam kenyataannya kedua
karakteristik ini banyak digunakan untuk merancang rangkaian elektronik
tabung.
* Konstanta Tabung Hampa
Tabung memiliki beberapa konstanta yang
seringkali perlu digunakan dalam proses perancangan rangkaian, konstanta
tersebut ialah :
- Faktor penguatan (mu)
Konstanta mu menunjukkan sejauh mana
tegangan pada grid dapat menentukan
terjadinya perubahan pada tegangan
plate. Berdasarkan definisinya mu ialah
rasio perubahan kecil perubahan tegangan
plate terhadap perubahan kecil
tegangan grid pada arus plate
yang konstan.
Dalam bentuk Formula :
mu = d(Ep)/d(Ec) ----> untuk d(Ib) = 0
- Transkondutansi (gm)
Konstanta transkonduktansi
menunjukkkan sejauh mana tegangan grid dapat
mempengaruhi terjadinya perubahan
arus plate. Berdasarkan definisinya gm
ialah rasio perubahan kecil
arus plate terhadap perubahan kecil pada tegangan
grid pada tegangan plate yang
konstan
Dalam bentuk formula
gm = d(Ib)/d(Ec) ----> untuk d(Eb)= 0
- Plate Resistance (rp)
Transkonduktansi ialah rasio
perubahan kecil pada tegangan plate terhadap
perubahan kecil pada arus plate .
Dalam bentuk formula rp = d(Eb)/d(Ib)
----> untuk d(Ec)= 0
- Hubungan antara mu gm, dan rp
mu = d(Ep)/d(Ec) ...........................................................Persamaan 1
Pada persamaan 1 tersebut kita kalikan dengan 1 atau d(Ib)/d(Ib) sehingga persamaan 1 menjadi
mu = d(Ep)/d(Ec) X d(Ib)/d(Ib)................................Persamaan 2
Lalu persamaan 2 kita modifikasi menjadi
mu = d(Ib)/d(Ec) X d(Ep)/d(Ib).................................Persamaan 3
dimana d(Ib)/d(Ec) = gm dan d(Ep)/d(Ib) = rp
sehingga persamaan 3 dapat kita tulis sebagai :
mu = gm x rp .................................Persamaan 4
* Kelemahan kelemahan
tabung trioda
Ketika pertama kali ditemukan oleh
Dr. Lee De forest tabung trioda memberi banyak harapan untuk pengembangan
lebih lanjut dalam bidang elektronika yang sebelumnya tak pernah terpikirkan
oleh para ilmuwan. Namun trioda masih memiliki dua kelemahan yaitu
a) Faktor penguatan, faktor penguatan dari
trioda dianggap masih terlalu rendah
untuk kebanyakan penerapan
rangkaian elektornika, sampai saat ini trioda
yang pernah saya
temukan hanya mampu mencapai faktor penguatan 100 yaitu
tabung trioda type 12AX7
b) Adanya interelectrode capacitance antara
ketiga elektroda pada tabung trioda.
kapasitansi tersebut
ialah Cgk ( antara grid dan katoda) , Cgp (antara grid dan
plate), dan Cpk (antaran
plate dan katoda).
Nilai dari interelectrode capacitance
ini adalah kecil yaitu berkisar 2 sampai 12 picofarad, dan tidak
berpengaruh banyak ketika tabung trioda beroperasi pada frekuensi rendah
namun pada frekuensi tinggi sifat kapasitansi tersebut dapat berpengaruh
terutama Cgp yang berperan sebagai kapasitansi umpan balik dari plate ke
grid yang berakibat menurunkan penguatan pada frekuensi tinggi sehingga
trioda kurang bagus untuk digunakan dalam aplikasi frekuensi tinggi.
Catatan Tentang kelemahan trioda
Kelemahan trioda yang saya uraikan di atas
adalah kalau dilihat dari aplikasi tabung trioda dalam bidang elektronika
secara umum, akan tetapi khusus dalam bidang audio, saya sendiri dan juga
banyak penggemar high end berpendapat bahwa trioda memiliki karakter suara
yang paling "sweet" dibandingkan dengan type tabung hampa lainya. Kebenaran
tentang pendapat ini dapat kita pertimbangkan sambil melihat pada kenyataan
bahwa saat ini sudah mulai banyak produsen high end yang memproduksi
penguat dengan menggunakan tabung trioda seperti misalnya penguat single
ended trioda yg menggunakan tabung trioda type 300B yang pada saat ini
sedang populer. Kelemahan tabung trioda dalam hal aplikasi frekuensi tinggi
dan penguatan yang rendah tidak terlalu bermasalah pada aplikasi penguat
audio yang memang bekerja pada frekuensi yang relatif rendah yaitu maksimum
20kHz dan juga tidak selalu rangkaian penguat audio membutuhkan penguatan
yang tinggi sekali.