Post on 28-Nov-2015
Karakteristik Transistor BJT
Muhajirin
Heri Setiawan, Ita Purnamasari, Lilis Yuliana
Fisika 2012
Abstrak
Telah dilakukan praktikum Karakteristik Transistor Bipolar dengan tujuan untuk mengetahui
metode pemberian bias tegangan dan arus pada transistor bipolar, menentukan dan membedakan
karakteristik output, d an karakteristik transfer arus konstan dari transistor bipolar, menginterpretasikan
kurva karakteristik transistor bipolar. Data dikumpulkan dari percobaan ini terdiri atas dua jenis, pertama
data untuk karaktristik output, dengan pengukuran pada IC dimana arus basis dengan VCE dimanipulasi,
kedua untuk karakteristik transfer arus konstan IB yang dimanipulasi sedangkan yang menjadi variabel
respon adalah IB. Berdasarkan hasil percobaan dan analisis perhitungan dapat disimpulkan bahwa kurva
karakteristik output dari transistor dibagi menjadi tiga daerah yaitu daerah saturasi, cutt-off, aktif.
Sedangkan kurva karakteristik dari transfer arus konstan menunjukkan grafik kesebandingan antara IC
terhadap IB sedangkan faktor penguat yang merupakan perbandingan antara IC dengan IB yang diperoleh
untuk kegiatan pertama sebesar 𝛽 = 64. Untuk kegiatan kedua IB faktor penguat yang diperoleh sebesar
𝛽 = 133.
1. Metode Dasar
Transistor adalah singkatan dari
Transfer Resistor, istilah yang memberikan
petunjuk mengenai bagaimana perangkat ini
bekerja. Arus yang mengalir pada rangkaian
output ditentukan oleh arus yang mengalir
pada rangkaian input. Karena transistor
adalah perangkat tiga terminal, satu
elektroda harus digunakan secara bersama
oleh rangkaian input dan output (Bakri, 2008
: 18-19).
Transistor adalah suatu komponen
aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor.
Ada dua macam transistor, yaitu transistor
dwikutub (bipolar) dan transistor efek
medan (Field Effect Transistor-FET).
Transistor dwikutub dibuat dengan
menggunakan semikonduktor ekstrinsik
jenis p dan jenis n, yang disusun seperti pada
gambar 7.1 berikut.
Ketiga bagian transistor ini disebut
emitter, base, dan collector. Dengan notasi
atau simbol, skema dasar bias transistor
bipolar ditunjukkan pada Gambar 7.2
berikut.
Gambar7.1.SusunanTransistorDwikutub
p n p
E
(Em
itte
r)
C
(Coll
ecto
r)
B
(Ba
se)
n p n
B
(Ba
se)
(C) E
(
E
m
i
t
t
e
r
)
Pada dasarnya ada tiga jenis rangkaian
dasar (yang disebut konfigurasi) untuk
mengoperasikan transistor.
1. Basis ditanahkan (Common Base – CB)
2. Emiterditanahkan (Common Emitter –
CE)
3. Kolektorditanahkan (Common Collector -
CC)
Karakteristik dari transistor biasanya
disebut juga karakteristik statik, yang
digambarkan dalam suatu kurva yang
menghubungkan antara selisih arus dc dan
tegangan pada transistor. Kurva karakteristik
statik tersebut sangat membantu dalam
mempelajari operasi dari suatu transistor
ketika diterapkan dalam suatu rangkaian.
Ada tiga karakteristik yang sangat penting
dari suatu transistor, yaitu :
1. Karakteristik input.
2. Karakteristik output.
3. Karakteristik transfer aruskonstan.
(Tim Elektronika Dasar, 2013).
Transistor BJT terdiri dari dua
semikonduktor sambungan PN yaang
dibentuk dalm satu kristaal, dngan jarak
antara kedua sambungan lebih kecil dari
lebar difusi. Tergantung dari type
semikonduktor yang berada ditengah ,
dimungkinkan adanya dua jenis transistor
yaitu transistor PNP dan transistor NPN.
Dengan menyebut transistor pada
umumnya yang dimaksud adalah
tranistor BJT
Penentuan Titik Operasi
Sinyal keluaran dari sebuah penguat,
selain di harapkan menjadi lebih besar,
juga mempunyai bentuk serupa dengan
masukannya. Untuk maksud ini transistor
harus dioperasikan padaa daerah yang
paling linear yaitu daerah aktif. Titik
operasi tidak lain adalah harga dari arus
dan tegangan dari transistor sebelum
adanya sinyal masukan. Harga-harga ini
ditentukan oleh harga dari tahanan dan
sumber tegangan luar yang dipasang pada
rangkaian (Purwadi, B. 144-157).
2. Identifikasi Variabel
Kegiatan 1. Karakteristik Tegangan
Output
a. Variabel Manipulasi: Tegangan Jepit
kolektor-Emiter (VCE) (V), Arus Basis
(IB) (µA), dan Tegangan Sumber 10 volt
b. Variabel Respon: Arus kolektor (IC)(mA)
c. Variabel Kontrol: Resistansi resistor ()
Gambar 7.2.Rangkaian bias transistor(a)
transistor NPN, (b) transistor PNP
Kegiatan 2. Karakteristik Ciri Alih
transfer arus konstan
a. Variabel Manipulasi: Arus Basis (IB)
(µA)
b. Variabel Respon: Arus kolector (IC)(mA)
c. Variabel Kontrol: Resistansi resistor (),
Tegangan Jepit kollektor-Emitter (VCE) 5
volt, dan Tegangan Sumber 10 volt
3. Definisi Variabel
a. Tegangan Sumber 10 volt adalah
tegangan maksimum yang digunakan
pada praktikum ini, diukur dengan
menggukan voltmeter dan memiliki
satuan volt.
b. Resistansi merupakan hambatan yang
digunakan untuk mengatur arus listrik
yang akan masuk ke Basis, satuannya
adalah ohm (Ω), besar resistansi yang di
gunakan dalam praktikum ini adalah 100
kiloohm (KΩ) dengan toleransi 5%.
c. Tegangan jepit kolektor-Emiter
merupakan tegangan yang dimanipulasi
dengan cara memutar-mutar
potensiometer, diukur dengan
menggunakan voltmeter dan memiliki
satuan volt.
d. Arus Basis merupakan arus yang lewat
pada kaki Basis Transistor diukur dengan
menggunakan Ampermeter dan memiliki
satuan amper.
e. Arus kolekor merupakan arus yang lewat
pada kaki kolektor Transistor diukur
dengan menggunakan Ampermeter dan
memiliki satuan amper.
4. Alat dan Bahan
a. Power Supply 12 Vdc, 1 buah
b. Resistor, 1 buah
c. Voltmeter 0 – 10 Vdc, 1 buah
d. Amperemeter 0 – 1 Adc, 2 buah
e. Transistor Bipolar NPN, 1 buah
f. Kabel penghubung.
5. Prosedur Kerja
a. Merangkaidan mempelajari kit percobaan
Common Emitter (CE) berikut.
b. Mengukur karakteristik input,
menyatakan bagaimana arus base IB
bervariasi dengan tegangan base –
emitter VBEketika tegangan kolektor –
emiter VCE dibuat konstan. Pertama,
tegangan VCE dibuat konstan dengan
suatu nilai tertentu lalu variasikan VBE
dan IB akan meningkat dalam setiap
rentan nilai. Mencatat nilai-nilai
tersebut. Selanjutnya, mengulangi
prosedur ini untuknilai VCE yang lebih
besar.
c. Mengukur karakteristik Output,
menunjukkan bagaimana arus collector
IC bervariasi dengan perubahan VCE
ketika IB dibuat konstan. Pertama, IB diset
pada suatu nilai yang konstan lalu VCE
divariasikan secara linier, IC akan
menunjukkan nilai tertentu dan mencatat
nilai ini. Selanjutnya, VCEmengembalikan
ke keadaan nol dan IB diset pada nilai yang
lain dan seterusnya.
d. Mengukur karakteristik ciri alih atau
transfer arus konstan, menunjukkan
bagaimana IC bervariasi dengan perubahan
IB dengan VCE dibuat konstan
6. Hasil Praktikum dan Analisis Data
a. Hasil Praktikum
Vs = 10 V
R = 5W100J
Tipe Potensiometer 1= Potensiometer 2=
B10K
Kegiatan 1: Karakteristik Output
Tabel 1. Hubungan antara VCE dengan IC
dengan IB dibuat konstan
No VCE
Nilai IC (mA) Untuk IB
0
µA
20
µA
40
µA
60
µA
80
µA
100
µA
1 0 0 0.01 0.03 0.05 0.06 0.08
2 2 0 1.03 2.31 3.7 5.14 6.63
3 4 0 1.04 2.32 3.72 5.19 6.67
4 6 0 1.05 2.34 3.8 5.23 6.72
5 8 0 1.06 2.37 3.84 5.35 6.9
6 10 0 1.07 2.44 3.9 5.53 7.1
Kegiatan 2. Karakteristik Transfer Arus
VCE = 5 V
VS = 10 V
Tabel 2. Hubungan antara IB (µA) terhadap IC
(mA)
No. IB (µA) IC (mA)
1 0 0
2 10 0.94
3 20 2.06
4 30 3.21
5 40 4.47
6 50 5.77
7 60 7.03
8 70 8.41
9 80 9.76
10 90 11.32
11 100 12.67
b. Gambar Grafik
Kegiatan 1: Karakteristik Output
Grafik 1. Hubungan antara VCE terhadap IC dengan IB dibuat Konstan
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
I C (m
A)
VCE (V)
IB = 80 µA
IB = 60 µA
IB = 40 µA
IB = 20 µA
IB = 0 µA
IB = 100 µA
∆IC ∆IB
Kegiatan 2: Karakteristik Transfer Arus
Grafik 2. Hubungan antara IB (µA) terhadap IC (mA)
y = 0.128x - 0.438R² = 0.997
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
I C (m
A)
IB (µA)
∆IB
∆IC
c. Analisis Grafik
Kegiatan 1: Karakteristik Tegangan
Output
𝛽 =∆𝐼𝐶∆𝐼𝐵
𝛽 = 2.31 − 1.03 𝑚𝐴
(40 − 20)𝜇𝐴
𝛽 =1,28 𝑥 103
20
𝛽 = 64
Kegiatan 2: Karakteristik Arus Transfer
Arus Konstan
𝛽 = 𝑚
𝑡𝑎𝑛 𝜃 =∆𝑦
∆𝑥
𝑡𝑎𝑛 𝜃 =∆𝐼𝐶∆𝐼𝐵
𝑡𝑎𝑛 𝜃 = 𝑚
𝑚 =∆𝐼𝐶∆𝐼𝐵
𝛽 =∆𝐼𝐶∆𝐼𝐵
𝛽 =∆𝐼𝐶∆𝐼𝐵
𝛽 = 11,00 − 7,00 𝑚𝐴
0,09 − 0,06 𝑚𝐴
𝛽 =4 𝑚𝐴
0,03 𝑚𝐴
𝛽 = 133
7. Pembahasan
Pada percobaan kali ini, ada dua
kegiatan yang dilakukan, kegiatan I
yaitu pengukuran karakteristik output
dan kegiatan 2 pengukuran karakteristik
transver arus konstan. Dimana, kegiatan
I menunjukkan variabel nilai arus
kolektor IC dengan memanipulasi
tegangan kolektor-emiter VCE atau arus
base IB dibuat konstan, sedangkan
kegiatan II, menunjukkan IC bervariasi
dengan perubahan IB dengan VCE dibuat
konstan.
Kegiatan analisis data pada kedua
pengukuran diatas digunakan grafik
untuk memperoleh nilai faktor
penguatan pada transistor. Hasil
pengamatan yang diperoleh dari
kegiatan I (pengukuran karakteristik
output) diperoleh IC dalam mA yang
meningkat dengan VCE berubah dari
rentang nilai 0-10 V, IB dibuat konstan
(dari 20 µA-100 µA). IC meningkat
secara signifikan dan nilai yang besar
dari arus base yang kecil. Melalui hasil
penghitungan penguatan transistor dari
grafik diperoleh β = 64.
Dari grafik kegiatan I, terlihat ada
beberapa daeran yang menunjukkan
daerah kerja transistor. Pertama adalah
saturasi, lalu daerah cut-off, kemudian
daerah aktif dan seterusnya daerah
breakdown. Daerah saturasi VCE = 0 V
sampai 2,0 V (transistor silikon), yaitu
akibat dari efek dioda kolektor-basis
dengan tegangan VCE belum mencukupi
untuk dapat menyebabkan aliran
elektron. Untuk penentuan daerah cut-
off jika kemudian tegangan tegangan
VCC dinaikkan perlahan-lahan, samapai
tegangan VCE tertentu tiba-tiba arus IC
mulai konstan. Pada saat perubahan ini,
daerah kerja transistor berada pada
keadaan cut-off yaitu dari keadaan
saturasi (OFF) lalu menjadi (ON).
Daerah kerja transistor yang normal
adalah pada daerah aktif, dimana arus IC
konstan terhadap berapapun nilai VCE.
Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus
IC hanya tergantung dari besar arus IB.
daeah kerja ini biasa juga disebut daerah
linear (linier region). Dari grafik terlihat
kita tidak bisa menentukan daerah
breakdown karena VCE hanya dibatasi
hingga 10 V. jika terjadi breakdown,
transistor tidak boleh bekerja lagi dalam
daerah ini karena akan menimbulkan
kerusakan pada transistor.
Untuk kegiatan 2, dari hasil
perolehan data juga diperoleh
peningkatan IC yang siginifikan dari 0 -
12.67 mA untuk rentang 0-100 µA, VCE
dibuat konstan sebesar 5 V. Melalui
hasil penghitungan diperoleh titik
penguatan β = 133, sedangkan dari nilai
pada grafik diperoleh penguatan
transistor dari persamaan garis lurus
bahwa y = mx + c, sehingga nilai m =
nilai β = 128. Hasil yang diperoleh
secara teori dengan paraktikum hanya
memiliki sedikit perbedaan. Hal ini
disebabkan beberapa faktor, seperti
ketidakstabialn alat ukur yang
digunakan serta masih dibutuhkan
tingkat ketelitian praktikan.
8. Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan dan
analisis perhitungan dapat disimpulkan
bahwa kurva karakteristik output dari
transistor dibagi menjadi tiga daerah
yaitu daerah saturasi, cutt-off, aktif.
Sedangkan kurva karakteristik dari
transfer arus konstan menunjukkan
grafik kesebandingan antara IC dan IB
yaitu garik fungsi linear. sedangkan
faktor penguat yang diperoleh sebesar
𝛽 = 64. Untuk karakteristik transfer
arus konstan berdasarkan perbandingan
IC dengan IB faktor penguat yang
diperoleh sebesar 𝛽 = 133
9. Daftar Pustaka
Bakri, A. Haris, dkk. (2008). Dasar-
dasarElektronika. Makassar: Badan
Penerbit Universitas Negeri Makassar.
Purwadi, Bambang. dkk. Elektronika 1.
Jakarta: Depertemen Pendidikan dan
Kebudayaan.
Tim Elektronika Dasar. (2013).
Penuntun Praktikum Elektronika Dasar
1. Makassar: Penerbit Laboratorium unit
Elektronika dan Instrumental Jurusan
Fisika FMIPA UNM.