RESISTOR

1.      Sejarah Resistor

Resistor yang kita kenal saat ini adalah buah tangan dari seorang  Georg Simon Ohm dilahirkan pada tanggal 16 Maret 1789 di kota Erlangen di Bavaria, yang sekarang Jerman. Dia meninggal pada 6 Juli 1854 di Munich, Bavaria, Jerman. Ohm berasal dari keluarga Protestan. Ayahnya, Johann Wolfgang Ohm, adalah seorang ahli kunci sementara ibunya, Maria Elizabeth Beck, adalah putri seorang penjahit. Meskipun orang tuanya tidak memiliki  pendidikan formal, ayah Ohm adalah seorang pria yang luar biasa yang telah mendidik dirinya ke tingkat yang tinggi dan mampu memberikan anak-anaknya pendidikan melalui ajarannya  sendiri. Jika semua saudara Ohm dan saudarinya  selamat dia akan menjadi salah satu keluarga besar tetapi, seperti umumnya yang terjadi pada zaman itu, beberapa dari saudaranya  meninggal dalam masa kecil mereka. Dari tujuh anak yang lahir dari Johann dan Maria Ohm hanya tiga  yang selamat, Georg, saudaranya Marin yang kemudian menjadi seorang matematikawan terkenal, dan saudara perempuannya Elizabeth Barbara.

Semenjak anak-anak, Georg dan Martin diajarkan oleh ayah mereka pengetahuan yang membawa mereka ke standar yang tinggi dalam matematika, fisika, kimia dan filsafat. Hal ini kontras dengan pendidikan formal  mereka. Georg Simon masuk Erlangen Gimnasium pada usia sebelas tahun  namun ia menerima sedikit pelatihan ilmiah. Bahkan, di sekolahnya tersebut banyak menekankan hafalan dan menafsirkan teks. Hal ini sangat kontras dengan pengajaran yang di terima Georg Simon dan Martin dari ayahnya yang membawa mereka lebih jauh ke tingkat di matematika yang membuat  profesor di University of Erlangen, Karl von Kristen Langsdorf, membandingkan mereka dengan Keluarga Bernoulli. Perlu ditekankan kembali pencapaian luar biasa dari Johann Wolfgang Ohm, seorang pria sepenuhnya otodidak, telah mampu memberikan anak-anaknya pendidikan matematika dan ilmiah yang sangat luar biasa.

Pada 1805 Ohm memasuki Universitas Erlangen tetapi ia sedikit terbawa dengan kehidupan mahasiswa di sana. Daripada berkonsentrasi pada studinya, ia menghabiskan banyak waktu untuk menari, es skating dan bermain biliar. ayah Ohm, marah karena anaknya menyia-nyiakan kesempatan pendidikan yang ia sendiri belum pernah cukup beruntung untuk mengalaminya, hal ini membuat Ohm meninggalkan universitas setelah tiga semester. Ohm dikirim ke Swiss pada bulan September 1806, dan menjadi  guru matematika di sebuah sekolah di Gottstadt bei Nydau.

Ohm terus bekerja untuk beberapa Universitas di seluruh Bavaria dan menerbitkan beberapa makalah. Dalam dua surat penting pada tahun 1826, Ohm memberikan deskripsi matematis pada model  konduksi dalam model rangkaian Fourier tentang konduksi panas. Makalah ini terus dikerjakan Ohm sehingga menghasilkan bukti eksperimental dan, pada makalah keduanya, ia dapat mengajukan hukum-hukum yang lebih detil pada listrik galvanis. Makalah kedua ini tentu merupakan langkah pertama dalam sebuah teori komprehensif yang Ohm berikan dalam bukunya yang terkenal yang diterbitkan pada tahun berikutnya yang disebut “Die Galvanische Kette, bearbeitet mathematisch” (1827) yang berarti “Rantai galvanic, matematis bekerja” dan berisi apa yang sekarang dikenal sebagai ‘Hukum Ohm dan mereka adalah  tegangan: E = IxR, arus: I = E / R, hambatan: R = E / I, daya: P = E 2 / R, juga P = I2 x R atau P = E x I
Pada saat Ohm mulai menulis makalah-Nya ia berada pada masa cuti dalam penelitian di Gimnasium Jesuit Cologne.

Gambar 1.2 Ohm’s Law

Pada tahun 1849 Ohm mengambil posisi di Munich sebagai kurator kabinet fisik Akademi Bavaria dan mulai mengajar kuliah di Universitas Munich. pada tahun 1852, dua tahun sebelum kematiannya, ohm mencapai ambisi seumur hidupnya menjadi chairman di jurusan fisika Universitas Munich.

2.      Pengertian Resistor

  

                            Gambar 2.1 Resistor

Resistor adalah komponen elektronik dua kutub yang didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu (tahanan) dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua kutubnya, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yang mengalir, berdasarkan hukum Ohm:

Resistor digunakan sebagai bagian dari jejaring elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam kompon dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium). Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, desah listrik, dan induktansi.

Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar.

Ohm (simbol: Ω) adalah satuan SI untuk resistansi listrik, diambil dari nama Georg Ohm. Satuan yang digunakan prefix :

·         Ohm = Ω

·         Kilo Ohm = K Ω

·         Mega Ohm = M Ω

·         K Ω = 1.000 Ω

·         M Ω = 1.000.000 Ω

3.      Fungsi dan Kegunaan Resistor

Fungsi dan kegunaan resistor adalah sebagai pengatur dalam membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan adanya resistor menyebabkan arus listrik dapat disalurkan sesuai dengan kebutuhan. Adapun fungsi resistor secara lengkap adalah sebagai berikut :

1.      Berfungsi untuk menahan sebagian arus listrik agar sesuai dengan kebutuhan suatu  rangkaian elektronika.

2.      Berfungsi untuk menurunkan tegangan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika.

3.      Berfungsi untuk membagi tegangan.

4.      Berfungsi untuk membangkitkan frekuensi tinggi dan frekuensi rendah dengan bantuan transistor daan kondensator (kapasitor).

4.      Bahan-Bahan yang Terkandung dalam Resistor

Bahan-bahan yang terkandung dalam resistor, antara lain :

1.       Komposisi Karbon

Resistor komposisi karbon terdiri dari sebuah unsur resistif berbentuk tabung dengan kawat atau tutup logam pada kedua ujungnya. Badan resistor dilindungi dengan cat atau plastik. Resistor komposisi karbon lawas mempunyai badan yang tidak terisolasi, kawat penghubung dililitkan disekitar ujung unsur resistif dan kemudian disolder. Resistor yang sudah jadi dicat dengan kode warna sesuai dengan nilai resistansinya.

Unsur resistif dibuat dari campuran serbuk karbon dan bahan isolator (biasanya keramik). Resin digunakan untuk melekatkan campuran. Resistansinya ditentukan oleh perbandingan dari serbuk karbon dengan bahan isolator. Resistor komposisi karbon sering digunakan sebelum tahun 1970-an, tetapi sekarang tidak terlalu populer karena resistor jenis lain mempunyai karakteristik yang lebih baik, seperti toleransi, kemandirian terhadap tegangan (resistor komposisi karbon berubah resistansinya jika dikenai tegangan lebih), dan kemandirian terhadap tekanan/regangan. Selain itu, jika resistor menjadi lembab, panas solder dapat mengakibatkan perubahan resistansi dan resistor jadi rusak

Walaupun begitu, resistor ini sangat reliabel jika tidak pernah diberikan tegangan lebih ataupun panas lebih. Resistor ini masih diproduksi, tetapi relatif cukup mahal. Resistansinya berkisar antara beberapa miliohm hingga 22 mΩ.

2.       Film karbon

Selapis film karbon diendapkan pada selapis substrat isolator, dan potongan memilin dibuat untuk membentuk jalur resistif panjang dan sempit. Dengan mengubah lebar potongan jalur, ditambah dengan resistivitas karbon (antara 9 µΩ-cm hingga 40 µΩ-cm) dapat memberikan resistansi yang lebar. Resistor film karbon memberikan rating daya antara 1/6 W hingga 5 W pada 70 °C. Resistansi tersedia antara 1 Ω hingga 10 MΩ. Resistor film karbon dapat bekerja pada suhu di antara -55 °C hingga 155 °C. Ini mempunyai tegangan kerja maksimum 200 V hingga 600 V.

3.       Film logam

Unsur resistif utama dari resistor foil adalah sebuah foil logam paduan khusus setebal beberapa mikrometer. Resistor foil merupakan resistor dengan presisi dan stabilitas terbaik. Salah satu parameter penting yang memengaruhi stabilitas adalah koefisien temperatur dari resistansi (TCR). TCR dari resistor foil sangat rendah. Resistor foil ultra presisi mempunyai TCR sebesar 0.14ppm/°C, toleransi ±0.005%, stabilitas jangka panjang 25ppm/tahun, 50ppm/3 tahun, stabilitas beban 0.03%/2000 jam, EMF kalor 0.1μvolt/°C, desah -42dB, koefisien tegangan 0.1ppm/V, induktansi 0.08μH, kapasitansi 0.5pF^.

5.      Penandaan pada Resistor

Resistor aksial biasanya menggunakan pola pita warna untuk menunjukkan resistansi. Resistor pasang-permukaan ditandas secara numerik jika cukup besar untuk dapat ditandai, biasanya resistor ukuran kecil yang sekarang digunakan terlalu kecil untuk dapat ditandai. Kemasan biasanya cokelat muda, cokelat, biru, atau hijau, walaupun begitu warna lain juga mungkin, seperti merah tua atau abu-abu.

Resistor awal abad ke-20 biasanya tidak diisolasi, dan dicelupkan ke cat untuk menutupi seluruh badan untuk pengkodean warna. Warna kedua diberikan pada salah satu ujung, dan sebuah titik (atau pita) warna di tengah memberikan digit ketiga. Aturannya adalah "badan, ujung, titik" memberikan urutan dua digit resistansi dan pengali desimal. Toleransi dasarnya adalah ±20%. Resistor dengan toleransi yang lebih rapat menggunakan warna perak (±10%) atau emas (±5%) pada ujung lainnya.

6.      Nilai-Nilai setiap warna pada Resistor

Untuk mengetahui berapa besar nilai resistan (hambatan) sebuah resistor tetap, maka kita dapat melihat dan membaca kode warna yang berupa cincin-cincin warna pada bodi resistor. Karena tidak semua nilai resistor dicantumkan dengan lambang bilangan berupa angka-angka, melainkan dengan cincin kode warna. Banyaknya cincin kode warna setiap resistor berjumlah 4 cincin atau ada juga  5 cincin bahkan lebih. Untuk cara pembacaannya tidak jauh berbeda yaitu :

a.      Identifikasi Empat Pita

Identifikasi empat pita adalah skema kode warna yang paling sering digunakan. Ini terdiri dari empat pita warna yang dicetak mengelilingi badan resistor. Dua pita pertama merupakan informasi dua digit harga resistansi, pita ketiga merupakan faktor pengali (jumlah nol yang ditambahkan setelah dua digit resistansi) dan pita keempat merupakan toleransi harga resistansi. Kadang-kadang terdapat pita kelima yang menunjukkan koefisien suhu, tetapi ini harus dibedakan dengan sistem lima warna sejati yang menggunakan tiga digit resistansi.

Sebagai contoh, hijau-biru-kuning-merah adalah 56 x 10⁴Ω = 560 kΩ ± 2%. Deskripsi yang lebih mudah adalah: pita pertama, hijau, mempunyai harga 5 dan pita kedua, biru, mempunyai harga 6, dan keduanya dihitung sebagai 56. Pita ketiga,kuning, mempunyai harga 10⁴, yang menambahkan empat nol di belakang 56, sedangkan pita keempat, merah, merupakan kode untuk toleransi ± 2%, memberikan nilai 560.000Ω pada keakuratan ± 2%.

b.      Identifikasi Lima Pita

Identifikasi lima pita digunakan pada resistor presisi (toleransi 1%, 0.5%, 0.25%, 0.1%), untuk memberikan harga resistansi ketiga. Tiga pita pertama menunjukkan harga resistansi, pita keempat adalah pengali, dan yang kelima adalah toleransi. Resistor lima pita dengan pita keempat berwarna emas atau perak kadang-kadang diabaikan, biasanya pada resistor lawas atau penggunaan khusus. Pita keempat adalah toleransi dan yang kelima adalah koefisien suhu.

Gambar 6.1 Penghitungan Warna dan Toleransi

6.2 Tabel Kode Warna

Warna	Pita pertama	Pita kedua	Pita ketiga (pengali)	Pita keempat (toleransi)	Pita kelima (koefisien suhu)
Hitam	0	0	× 100
Cokelat	1	1	×101	± 1% (F)	100 ppm
Merah	2	2	× 102	± 2% (G)	50 ppm
Oranye	3	3	× 103		15 ppm
Kuning	4	4	× 104		25 ppm
Hijau	5	5	× 105	± 0.5% (D)
Biru	6	6	× 106	± 0.25% (C)
Ungu	7	7	× 107	± 0.1% (B)
Abu-abu	8	8	× 108	± 0.05% (A)
Putih	9	9	× 109
Emas			× 10-1	± 5% (J)
Perak			× 10-2	± 10% (K)
Kosong				± 20% (M)

7.      Jenis-Jenis Resistor

Berdasarkan jenis bahan yang digunakan untuk membuatnya, resistor dibedakan menjadi beberapa jenis antara lain resistor kawat, resistor arang,  resistor oksida logam, resistor film, resistor karbon, dan banyak lagi jenis lainya. Namun dalam praktek perdagangan di pasaran, resistor hanya di bedakan menjadi 2, yaitu resistor tetap (fixed resistor) dan resistor tidak tetap (variable resistor), sebagai berikut:

1.      Resistor tetap (Fixed resistor)  
          Resistor tetap adalah resistor yang nilai hambatanya tidak dapat dirubah-rubah dan besarnya sudah ditentukan oleh pabrik yang membuatnya. Ciri fisik untuk mengenali resistor jenis ini adalah bahan pembuat resistor berada di tengah, dan pada kedua ujungnya terdapat conducting metal, kemasan seperti inilah yang dinamakan dengan axial. Ukuran fisik resistor tetap bermacam-macam yaitu tergantung besarnya daya yang dimilikinya. Misalnya resistor tetap dengan daya 2 watt akan mempunyai bentuk fisik yang jauh lebih besar dari pada resistor yang mempunyai daya ¼ watt.

Jenis-jenis resistor tetap, antara lain :

a.      Precision Wirewound Resistor

Merupakan tipe resistor yang mempunyai tingkat keakuratan sangat tinggi yaitu sampai 0,005% dan TCR (Temperature Coeffisient of Resistance) sangat rendah. Sehingga sangat cocok untuk digunakan sebagai aplikasi DC yang membutuhkan tingkat keakuratan sangat tinggi. Namun jangan menggunakan tipe ini untuk aplikasi rf (radio frequency) karena resistor jenis ini mempunyai Q resonant frequency yang rendah. Contoh aplikasi yang menggunakan resistor ini adalah DC Measuring equipment dan Reference Resistor untuk Voltage Regulators danDecoding Network.

b.      NIST Standard Resistor

NIST (Nasional Institute Standard of Technology) merupakan tipe resistor dengan keakuratan paling tinggi yaitu 0,001%, TCR yang rendah dan sangat stabil dibandingkan dengan Precision Wirewound Resistor. Komponen ini biasanya digunakan sebagai setandar didalam verifikasi keakuratan dari suatu alat ukur resistive.

c.       Power Wirewound Resistor

Biasanya resistor ini digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan daya yang sangat besar. Resistor jenis ini dapat mengatasi daya yang sangat besar dibandingkan jenis lain. Karena panas yang ditimbulkan cuup besar, biasanya resistor ini dilapisi dengan bahan seperti ceramic tube, ceramic rods, anodized aluminium, fiberglass mandels, dll.

d.      Fuse Resistor

Resistor jenis ini selain berfungsi sebagai penghambat arus juga sebagai sekering. Resistor jenis ini didesain sedemikian rupa sehingga bila ada arus yang sangat besar melaluinya, maka hambatanya menjadi tak terhingga.

e.       Carbon Composition

Resistor jenis ini merupakan resistor yang paling banyak di jumpai dipasaran, dan sangat mudah untuk mendapatkannya. Resistor ini mempunyai koefisien temperatur dengan batas 1000 ppm / derajat celcius. Selain itu resistor ini juga memiliki koefisien tegangan, dimana nilai hambatannya akan berubah ketika diberi tegangan. Semakin besar tegangan yang melewatinya maka akan semakin besar pula perubahannya. Voltage Rating dari resistor karbon ditentukan berdasarkan fisik, nilai, dan dayanya. Dan dalam pemasangan resistor ini harus hati-hati karena bisa salah dapat menimbulkan noise dimana noise ini tergantung pada nilai dan besar ukuranya.

f.        Carbon Film Resistor

Resistor jenis ini mempunyai karakteristik yang hampir saman dengan  resistor carbon composition, tetapi noise, koefisien tegangan, koefisien temperatur nilainya lebih rendah. Carbon Film Resistordibuat dengan memotong batangan keramik yang panjang kemudian dicampur dengan material karbon. Frekuensi respon resistor ini jauh lebih bagus di bandingkan dengan wirewound dan jauh lebih bagus lagi dengan carbon composition. Diman wirewound akan menjadi suatu induktansi ketika frekuensinya rendah dan akan menjadi kapasitansi apabila frekuensinya tinggi. Dan untuk carbon composition hanya menjadi kapasitansi apabila dilalui oleh frekuensi tinggi dan rendah.

g.      Metal Film Resistor

Metal film resistor merupakan pilihan terbaik dari jenis carbon composition dan carbon film. Karena resistor ini lebih akurat dan tidak mempunyai koefisien tegangan, noise, dan koefisien temperatur yang lebih rendah. Tetapi resistor ini tidak sebagus jenis precision wirewound. Bahan dasar pembuat resistor ini adalah metal dan keramik, bahan ini mirip dengan bahan untuk membuat carbon film resistor.

h.      Foil Resistor

Resistor ini mempunyai karakteristik yang sama dengan resistor film. Kelebihan utamanya adalah pada tingkat kestabilan yang tinggi, TCR paling kecil, dan frekuensi respon yang tinggi. Selain kelebihan terdapat pula kelemahan yaitu nilai resistansi maksimum dari resistor ini lebih kecil dari pada resistor film. Resistor ini biasanya dipakai dalam strain gauge, dimana nilai strain dapat diukur berdasarkan perbahan resistansinya.

i.        Power Film Resistor

Material yang digunakan untuk membuat resistor ini sama dengan jenis metal film dan carbon film. Namun dengan karakteristik daya yang tinggi. Power film resistor mempunyai nilai yang lebih tinggi dan frekuensi respon yang lebih baik dibandingkan power wirewound resistor, dan biasanya resistor ini mempunyai nilai toleransi yang cukup besar.

2.      Resistor tidak tetap (Variable Resistor)

Resistor tidak tetap adalah resistor yang mempunyai nilai resistansi yang dapat diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Perubahannya dapat dilkaukan dengan cara memutar atau menggeser pengaturnya yang memang sudah disediakan, namun ada pula nilai perubahan resistansinya akan dipengaruhi oleh keadaan disekitarnya misalnya suhu, cahanya, suara, dll, sehingga dapat dijadikan sebagai sakelar otomatis.

                              Jenis-jenis resistor tidak tetap, antara lain :

a.       Potensiometer

Potensiometer merupakan komponen pembagi tegangan yang nilai resistansinya dapat disetel sesuai dengan keinginan dengan cara memutar tungkai pengaturnya. Nilai resistansinya sendiri tertera pada bodi yang dituliskan dalam bentuk angka, sehingga akan memudahkan untuk mengetahui berapa besar nilainya tersebut. Penggunaan potensiometer biasanya adalah untuk pengaturan suara (tone control) Bass, Treable, Volume, dan lain-lain.

b.      Trimpot

Trimpot adalah kependekan dari tripotensiometer, bentuk fisiknya kecil dan memiliki nilai tahanan yang dapat di rubah-rubah namun dengan menggunakan alat bantu berupa obeng kecil, karena untuk merubah nilai resistansinya tidak bisa menggunakan tangan. Sebagai tahanan bahan resistansinya adalah menggunakan bahan karbon atau arang.

c.       NTC dan PTC

NTC adalah singkatan dari Negative Temperature Coeficient. Sifat komponen ini resistif dimana nilai resistansinya akan menurun apabila temperatur disekelilingnya naik. Sedangkan PTC adalah singkatan dari Positive Temperature Coeficient, yang nilai resistansinya akan bertambah besar apabila termperatur disekelilingnya turun.. Komponen NTC dan PTC biasanya digunakan sebagai sensor dalam peralatan pengukur panas atau disebut juga termistor. Selain itu juga bisa digunakan sebagai sakelar otomatis yang cara kerjanya akan ditentukan oleh suhu disekitarnya.

d.      LDR

LDR adalah singkatan dari Light Dependent Resistor, yaitu sebuah resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan cahaya yang diterimanya. Biasanya LDR digunakan untuk rangkain-rangkaian sakelar otomatis tertentu seperti lampu taman, lampu jalan, dll, dimana LDR akan bekerja secra otomatis sesuai dengan tingkat cahaya yang ada didepannya.

e.       VDR

VDR adalah singkatan  dari Voltage Dependent Resistor, yaitu sebuah resistor tidak tetap yang nilai resistansinya akan berubah tergantung dari tegangan yang diterimanya. Sifat dari VDR adalah semakin besar tegangan yang diterima, maka nilai tahanannya akan semakin mengecil, sehingga arus yang melaluinya akan semakin besar. Dengan adanya sifat tersebut maka VDR akan sangat cocok digunakan sebagai stabilizer bagi komponen transistor.