Mencoba membuat op amp CMOS dengan transistor pada CD4007

Salah satu rangkaian elektronika yang cukup penting di bidang elektronika analog adalah penguat, dan juga penguat operasional (operational amplifier, atau op amp). Penguat operasional adalah "benda" yang pemakaiannya tidak sekedar "menguatkan" saja, tapi juga banyak aplikasinya yang lain seperti buffer, pembalik tegangan, penjumlah tegangan, filter, comparator dan schmitt trigger, dan masih banyak lagi.

Sifat utama dari sebuah Op Amp antara lain:
1. Menguatkan selisih dari tegangan kedua input, dengan penguatan amat sangat besar.
2. Hambatan input besar sekali, atau tak terhingga (kalau bisa), dampaknya tidak ada arus masuk input.
3. Hambatan output sangat kecil, supaya tegangan outputnya tidak bergantung beban.

Simbol Op Amp sendiri adalah seperti ini:

Simbol Op Amp

Pada gambar simbol di atas, tampak ada dua input, yaitu V+ dan V-, dan ada sebuah output Vout. Tegangan Vout seharusnya = A dikalikan selisih V+ dan V-, dengan kata lain:

Vout = A[(V+) - (V-)]

di mana A adalah nilai penguatan op amp yang idealnya tak terhingga besar sekali. Dalam prakteknya, nilai Vout dibatasi oleh catu daya.

Kali ini, kita akan mencoba membuat dan menguji Op Amp "buatan sendiri". Sebetulnya, op amp umumnya dijual di pasaran sudah dalam bentuk IC, namun tidak ada salahnya kita coba terapkan teori di textbook menjadi sesuatu yang nyata supaya teorinya lebih dapat kita apresiasi, dan kita tidak perlu takut salah dalam mengerjakan hal-hal semacam ini. Dengan banyak berbuat salah justru kita bisa belajar dan lebih paham elektronika (biasanya). Dalam hal ini, kita coba buat Op Amp dari transistor-transistor MOS dari IC CD4007, di mana CD4007 adalah IC yang berisi sebuah inverter CMOS dan dua set PMOS-NMOS pair.

Eksperimen dengan Tembaga (I) Oksida sebagai Semikonduktor

Terinspirasi bu Jeri Ellsworth yang berhasil membuat transistor sendiri di rumahnya, dan dalam rangka mempersiapkan materi kuliah Devais Semikonduktor besok, hari ini iseng searching lagi di Internet tentang alternatif lain pembuatan piranti semikonduktor yang home-made. Ada website milik pak Friedrichs, yang menunjukkan beberapa percobaan beliau dengan Cu2O, dan ada juga video di youtube ini yang mendemokan cara pembuatan panel surya di rumah, juga dengan Cu2O. Akhirnya, malam ini tadi (baru saja) kulakukan eksperimen terkait Cu2O ini, sebagai semikonduktor.
Menurut dua sumber itu, tembaga (I) oksida (Cu2O) bisa dibuat dengan memanaskan lempengan tembaga. Karena kelihatannya cukup sederhana, ketertarikanku terhadap senyawa ini makin membesar. Dari browsing sekilas dan baca2 referensi, info yang kudapat adalah Cu2O merupakan semikonduktor yang umumnya berupa tipe-P (muatan pembawanya berupa hole), meskipun memang ada cara untuk membuatnya menjadi tipe-N. Pembuatan Cu2O ada banyak cara, dan salah satunya memang dengan pemanasan (thermal oxidation). Warnanya adalah kemerahan.


Ya sudah, mungkin langsung saja kita bahas eksperimen tadi.

Pertama kita siapkan PCB yang ada lapisan tembaga. Sengaja saya bentuk seperti gambar di bawah (ada bagian menonjol) supaya tepinya banyak. (saya tidak mampu menjelaskan secara ilmiah kenapa lebih baik begini, bahkan mungkin ini tidak baik sebetulnya?) Oya supaya lebih meyakinkan, permukaan yang akan dibakar saya haluskan dulu dengan cutter (bisa juga dengan amplas).