Post on 27-Feb-2023
LAPORAN PENDAHULUAN
PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR
MODUL KE-6
TRANSISTOR BIPOLAR
NAMA : AGAM SURYA GUMLAR
NIM : 10213052
KELOMPOK : B
TGL.PRAKTIKUM : 08 OKTOBER 2014
JAM PRAKTIKUM : 12.30 – 13.45
TGL.PENGUMPULAN : 08 OKTOBER 2014
DOSEN : SELIWATI,S.kom
NILAI :
JURUSAN TEKNIK KOMPUTER
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
2014
Maksud dan Tujuan
1. Mengetahui cara menentukan kaki-kaki transistor
menggunakan ohm meter
2. Mengetahui karakteristik transistor bipolar
3. Mampu merancang rangkaian sederhana menggunakan
transistor bipolar
4. Mampu menganalisa rangkaian sederhana transistor
bipolar
Dasar teori
Transistor adalah bagian dari semikonduktor dalam
part elektronik di mana “transist” arus dan tegangan
untuk kemudian berubah bentuk atau besaran-besarannya
dalam daya tertentu. Transistor menjadi komponen aktif
yang utama di semua rangkaian elektronik.
Transistor umumnya dibuat dari bahan silikon dan
sebagian (terutama transistor-transistor type lama)
dibuat dari bahan germanium. Transistor dalam rangkaian
elektronik berfungsi antara lain sebagai penguat
(amplifier), oscillator, converter tegangan DC, loading-
driver (pengemudi beban), phase-shifter (perubah fasa),
dan lain-lain.
Transistor bipolar adalah transistor yang paling
banyak dan umum digunakan dalam berbagai rangkaian
elektronik. Ada dua jenis transistor bipolar : NPN dan
PNP. Transistor bipolar mempunyai tiga kaki elektroda :
basis (b), emittor (e), dan collector (c).
T
ransistor symbol 1
Pada transistor NPN, kolektor (c) diberi potential
positif (+) terhadap emitor (tegangan c-e atau Vce).
Contoh : jika kolektor +6V (dari ground/ 0V), maka
tegangan emitor harus kurang dari itu (terhadap ground),
bisa 5V, 3V, 1V atau 0V. Dengan demikian kolektor harus
lebih positif terhadap emitor.
Basis (b) diberi tegangan bias positif dan akan
tetap tegangan pada basis ini terhadap emitor (tegangan
b-e atau Vbe), yaitu sekitar +0,6V pada transistor
silikon dan sekitar +0,2V pada transistor germanium.
Pada transistor PNP, kolektor diberi potential
negatif (-) terhadap emitor. Basis diberi tegangan bias
negatif dan akan tetap tegangan pada basis ini terhadap
emitor (Vbe), yaitu sekitar -0,6V pada transistor
silikon dan sekitar -0,2V pada transistor germanium.
Kurva Basis
kurva karakteristik basis merelasikan antara arus
basis IB dan tegangan basis-emiter VBE dengan tegangan
kolektor-emiter sebagai parameter seperti terlihat pada
kurva berikut.
Gambar 6
Gambar 1
Pada rangkaian gambar 1 kita dapat memperoleh data
untuk membuat grafik IB vs VBE. Gambar 5 menunjukkan
grafik yang mirip dioda, karena bagian emiter – basis
dari transistor merupakan dioda. Karena bertambah
lebarnya lapisan pengosongan dengan bertambahnya tegangan
kolektor, arus basis berkurang sedikit karena lapisan
pengosongan kolektor menangkap beberapa lagi elektron
basis.
Pada gambar 6, terlihat dengan menghubung singkat
kolektor – emiter (VCE = 0) dan emiter diberi bias maju,
karakteristik basis dioda. Semakin tinggi tegangan
reverse, maka semakin tipis lebar basis dan semakin
tinggi beta DC. Pada suatu saat tegangan reverse
dinaikkan, hingga lebar basis menyempit maka daerah
tersebut dinamakan breakdown. Kondisi inilah yang
dinamakan early effect.
Titik ambang (threshold)atau tegangan lutut (VK) untuk
transistor germanium adalah sekitar 0,1 sampai 0,2 V,
sedang untuk transistor silikon sekitar 0,5 sampai 0,6 V,
nilai VBE di daerah aktif adalah 0,2 V untuk germanium
dan 0,7 V untuk silikon.
Jika hukum ohm diterapkan pada loop base diketahui adalah
IB = (VBB – VBE) / RB
........................................................
.(1.1)
Contoh Soal
IB = (VBB – VBE) / RB
= (2V – 0,7 V)/100 K
= 13µA
Dengan b = 200 maka dapat di ketahui bahwa arus
kolektor adalah :
IC = bIB = 200 x 13 µA = 2,6 mA
Kurva kolektor
Data kurva kolektor CE diperoleh dengan cara
membangun rangkaian seperti gambar 1 atau dengan
menggunakan transistor curve tracer (alat yang dapat
menggambarkan kurva transistor). Ide dari kedua cara
tersebut adalah dengan mengubah catu tegangan VBB dan VCC
agar diperoleh tegangan dan arus transistor yang berbeda
– beda.
Prosedurnya yaitu biasanya dengan men set harga IB
dan menjaganya tetap dan VCC diubah – ubah. Dengan
mengukur IC dan VCE dapat agar dapat memperoleh data
untuk membuat grafik IC vs VCE. Misalnya, anggap dalam
gambar 1 IB = 10µA. Kemudian VCC diubah dan ukur IC dan
VCE. Selanjutnya kita akan dapat gambar 2. Pada kurva IB
= 10µA dibuat tetap selama semua pengukuran.
Gambar 2
Pada gambar 2, jika VCE nol, dioda kolektor tidak
terbias reverse, oleh sebab itu arus kolektor sangatlah
kecil. Untuk VCE antara 0 dan 1 V, arus kolektor
bertambah dengan cepat dan kemudian menjadi hampir
konstan. Ini sesuai dengan memberikan bias reverse dioda
kolektor. Kira – kira diperlukan 0,7 V untuk membias
reverse dioda kolektor. Setelah level ini, kolektor
mengumpulkan semua elektron yang mencapai lapisan
pengosongan.
Di atas knee, harga yang eksak dari VCE tidaklah
begitu penting karena dengan membuat bukit kolektor lebih
curam tidaklah dapat menambah arus kolektor yang berarti.
Sedikit pertambahan pada arus kolektor dengan
bertambahnya VCE disebabkan oleh lapisan pengosongan
kolektor menjadi lebih lebar dan menangkap beberapa
elektron basis sebelum mereka jatuh ke dalam hole.
Gambar 3
Dengan mengulangi pengukuran IC dan VCE untuk IB =
20µA, sehingga diperoleh gambar 3. Kurvanya hampir sama,
kecuali di atas knee, arus kolektor kira – kira sama
dengan 2 mA. Juga kenaikan VCE menghasilkan pertambahan
arus kolektor sedikit karena pelebaran lapisan
pengosongan menangkap tambahan elektron basis sedikit.
Gambar 4
Jika beberapa kurva dengan IB yang berbeda
diperlihatkan dalam gambar 4 karena menggunakan
transistor dengan βdc kira – kira 100, arus kolektor kira
– kira 100 kali lebih besar daripada arus basis untuk
setiap titik di atas knee dari kurva tersebut. Oleh
karena arus kolektor sedikit bertambah dengan
bertambahnya VCE, βdc sedikit bertambah dengan
bertambahnya VCE
Daerah jenuh (saturasi)
Daerh jenuh adalah daerah dengan VCE kurang dari
tegangan lutut (knee) VK. Daerah jenuh terjadi bila
sambungan emiter dan sambungan basis dibias maju. Pada
daerah jenuh arus kolektor tidak bergantung pada nilai
IB. Tegangan jenuh kolektor – emiter, VCE(sat) untuk
transistor silikon adalah 0,2 V, sedangkan untuk
transistor germanium adalah 0,1 V.
Daerah aktif
Daerah antara tegangan lutut VK dan tegangan dadal
(breakdown) VBR serta di atas IB = ICO. Daerah aktif
terjadi bila sambungan emiter diberi bias maju dan
sambungan kolektor diberi bias balik. Pada daerah aktif
arus kolektor sebanding dengan arus basis. Penguatan
sinyal masukan menjadi sinyal keluaran terjadi pada
daerah aktif.
Jika hukum kirchhoff tegangan dan arus diterapkan pada
loop kolektor ( rangkaian CE), maka dapat diperoleh
hubungan:
VCE = VCC – IC.RC
Dapat dihitung disspasi daya transistor adalah
PD = VCE . IC
Rumus ini mengatakan bahwa jumlah disspasi daya
transistor adalah tegangan kolektor-emitor dikali jumlah
arus yang melewatinya.Disspasi daya ini berupa panas yang
menyebabkan naiknya temperatur transistor.
Daerah cut – off (putus)
Titik cut-off transistor adalah titik dimana
transistor tidak menghantarkan arus dari kolektro ke
emitor, atau titik dimana transistor dalam keadaan
menyumbat. Pada titik ini tidak ada arus yang mengalir
dari kolektor ke emitor. Titik Cutoff didefinisikan juga
sebagai keadaan dimana IE = 0 dan IC = ICO, dan diketahui
bahwa bias mundur VBE.sat = 0,1 V (0 V) akan membuat
transistor germanium (silikon) memasuki daerah cutoff.
Titik cut-off transistor ini dapat dianalogikan sebagai
saklar dalam kondisi terbuka (Off) sebagai berikut.
Titik cut-off transistor terjadi pada saat
transistor tidak mendapat bias pada basis, sehingga
transistor tidak konduk atau mengalirkan arus dari
kolektor ke emitor. Titik cut-off transistor ini memiliki
VCE yang maksimum yaitu mendekati VCC seperti ditunjunkan
pada grafik titik cut-off pada garis beban transistor
berikut
Short-Circuited Base
Andaikan bahwa basis dihubungkan langsung ke emitor
sehingga VE = VBE = 0. Maka, IC ≡ ICES tidak akan naik
melebihi nilai arus cutoff ICO.
Open-Circuited Base
Jika basis dibiarkan “mengambang” (tidak dihubungkan
ke manapun) sehingga IB = 0, didapatkan bahwa IC ≡ ICEO.
Pada arus rendah α ≈ 0,9 (0) untuk germanium (silikon),
dan dengan demikian IC ≈10 ICO(ICO) untuk Ge (Si). Nilai
VBE untuk kondisi open-base ini (IC = -IE) adalah
sepersepuluhan milivolt berupa bias maju.
Cutin Voltage
Karakteristik volt-amper antara basis dan emitor
pada tegangan kolektor-emitor konstan tidak serupa dengan
karakteristirk volt-amper junction dioda sederhana. Jika
junction emitor mendapat bias mundur, arus basis menjadi
sangat kecil, dalam orde nanoamper atau mikroamper,
masing-masing untuk silikon dan germanium. Jika junction
emitor diberi bias maju, seperti pada dioda sederhana,
tidak terdapat arus basis hingga junction emitor mendapat
bias maju sebesar |VBE| > |Vγ|, dengan Vγ adalah tegangan
cutin (cutin voltage). Karena arus kolektor secara
nominal proportional terhadap arus basis, maka pada
kolektorpun tidak terdapat arus, hingga terdapat arus
pada basis. Oleh karena itu, plot arus kolektor terhadap
tegangan basis-emitor akan memperlihatkan tegangan cutin,
seperti halnya pada dioda.
Contoh yang lain seperti rangkaian ini
Misalkan pada rangkaian driver LED di atas,
transistor yang digunakan adalah transistor dengan b =
50. Penyalaan LED diatur oleh sebuah gerbang logika (logic
gate) dengan arus output high = 400 uA dan diketahui
tegangan forward LED, VLED = 2.4 Volt. Lalu pertanyaannya
adalah, berapakah seharusnya resistansi RL yang dipakai.
IC = bIB = 50 x 400 uA = 20 mA
Arus sebesar ini cukup untuk menyalakan LED pada
saat transistor cut-off. Tegangan VCE pada saat cut-off
idealnya = 0, dan aproksimasi ini sudah cukup untuk
rangkaian ini.
RL = (VCC - VLED - VCE) / IC
= (5 - 2.4 - 0)V / 20 mA
= 2.6V / 20 mA
= 130 Ohm
Daerah Breakdown
Dari kurva kolektor, terlihat jika tegangan VCE
lebih dari 40V, arus IC menanjak naik dengan cepat.
Transistor pada daerah ini disebut berada pada daerah
breakdown. Seharusnya transistor tidak boleh bekerja pada
daerah ini, karena akan dapat merusak transistor
tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai tegangan
VCEmax yang diperbolehkan sebelum breakdown bervariasi.
VCEmax pada data sheet transistor selalu dicantumkan
juga.
Alpha DC
Perbandingan arus kolektor dengan arus emitter hampir
sama, alpha dc sebagai definisi perbandingan kedua arus
tersebut.
αDC=ICIE
≈1..........................................(4)
Beta DC
Arus kolektor telah dihubungkan dengan arus emiter
dengan menggunakan αDC . Juga menghubungkan arus kolektor
dengan arus basis dengan mendefnisikan beta DC transistor
:
βDC=ICIB .............................................(5)
Hubungan antara αDC dan βDC
Hukum kirchoff menyatakan : IE=IC+IB ................(6)
Dengan aljabar maka dapat disusun menjadi :
βDC=
αDC1−αDC ........................................(7)
b atau hFE
Pada system analisa rangkaian dikenal juga parameter h,
dengan meyebutkan hFE sebagai bdc untuk mengatakan
penguatan arus.
bdc = hFE
.........................................................
............................................ (8)
Sama seperti pencantuman nilai bdc, di datasheet umumnya
dicantumkan nilai hFE minimum (hFE min ) dan nilai
maksimunya (hFE max).
Mencari kaki basis,kolektor,emiter tipe NPN dan PNP
Cara menentukan kaki basis, kolektor, dan emitor
tipe NPN cara menentukannya adalah sebagai berikut:
Cara menentukan kaki kolektor
1. Hubungkanlah saklar avometer pada fungsi ohmmeter
2. Hubungkan probe merah pada kaki emitor dan probe
hitam pada basis maka jarum tidak bergerak.
Kedua hubungkanlah probe merah, pada kaki basis dan
probe hitam pasa kaki emitor maka jarum akan bergerak.
Cara menentukan kaki emitor
1. Hubungkanlah saklar avometer pada fungsi ohmmeter
2. hubungkan probe merah pada kaki basis dan probe
hitam pada kolektor maka jarum tidak bergerak.
Kedua hubungkanlah probe merah, pada kaki kolektor
dan probe hitam pasa kaki basis maka jarum akan bergerak.
Cara menentukan kaki basis
1. Hubungkanlah saklar avometer pada fungsi ohmmeter
2. Hubungkan probe merah pada kaki kolektor dan
kabel hitam pada emitor maka jarum tidak bergerak.
Kedua hubungkanlah kabel merah, pada kaki emitor dan
probe hitam pasa kaki kolektor maka jarum akan bergerak.
Cara menentukan kaki basis, kolektor dan emitor tipe
PNP cara menentukannya adalah sebagai berikut:
cara menentukan kaki kolektor
1. Hubungkanlah saklar avometer pada fungsi ohmmeter
2. Hubungkan probe merah pada kaki emitor dan probe
hitam pada basis maka jarum bergerak.
Kedua hubungkanlah probe merah, pada kaki basis dan
probe hitam pasa kaki emitor maka jarum tidak akan
bergerak.
Cara menentukan kaki emitor
1. Hubungkanlah saklar avometer pada fungsi ohmmeter
2. Hubungkan probe merah pada kaki basis dan probe
hitam pada kolektor maka jarum bergerak.
Kedua hubungkanlah probe merah, pada kaki kolektor
dan probe hitam pasa kaki basis maka jarum tidak akan
bergerak.
Cara menentukan kaki basis
1. Hubungkanlah saklar avometer pada fungsi ohmmeter
2. Hubungkan probe merah pada kaki kolektor dan
probe hitam pada emitor maka jarum bergerak.
Kedua hubungkanlah probe merah, pada kaki emitor dan
probe hitam pasa kaki kolektor maka jarum tidak akan
bergerak.
Jawaban tugas pendahuluan
1. Faktor penguatan arus pada basis bersama disebut
dengan ALPHA (α). αdc (alpha dc) adalah
perbandingan arus IC dengan arus IE pada titik
kerja. Sedangkan αac (alpha ac) atau sering juga
disebut alpha (α) saja merupakan perbandingan
perubahan IC dengan IE pada tegangan VCB tetap
berlaku rumusan.
Faktor penguatan arus pada emitor bersama disebut
dengan BETA (β). Seperti halnya pada α, istilah β
juga terdapat βdc (beta dc) maupun βac (beta ac).
Definisi βac(atau β saja) dengan VCE konstan
adalah:
2. Mengukur dan Membuat Tabel Pengukuran
Misal nya kita mengukur transistor tipe tipe C945
Siapkan multitester dan atur posisi kenop putar
pada fitur test dioda
Bayangkan atau gambarkan posisi kaki transistor
dengan urutan angka 1, 2, dan 3
Buat tabel pengukuran dengan 6 buah titik ukur,
yaitu 1 - 2, 1 - 3, 2 - 3, 2 - 1, 3 - 1, dan 3 -
2
Tetapkan probe warna hitam (probe negatif) untuk
angka pertama, dan probe warna merah (probe
positif) untuk angka kedua, contoh: pada titik
ukur 1 - 2, probe hitam pada titik 1, dan probe
merah pada titik 2
Catat hasil tiap kali pengukuran
2. Menentukan Kaki dan Jenis Transistor
Misal nya setelah tabel pengukuran kita peroleh,
ada dua buah titik pengukuran yang mendapatkan
hasil, yaitu titik 1 - 3 sebesar 0,720 VDC dan
titik 2 - 3 sebesar 0,716 VDC (lihat gambar di
atas). Maka saatnya kita menentukan kaki dan
jenis transistor, dengan cara:
- Basis merupakan angka yang sama yang terdapat
pada dua buah titik ukur
- Jenis NPN atau PNP nya bisa kita tentukan
dengan melihat probe mana yang terhubung kaki
basis. Apabila titik basis terhubung probe
hitam, maka transistor jenis PNP, dan bila
titik basis terhubung probe merah, maka
transistor jenis NPN
- Bias maju Emitter-Base lebih besar dari
Collector-Base, atau E-B > C-B, pada transistor
jenis PNP. Bias maju Base-Emitor lebih besar
dari Base-Collector, atau B-E > B-C, pada
transistor jenis NPN
-
Sehingga kita dapatkan kesimpulan:
Pada titik 3 kaki basis transistor C945
Transistor C945 merupakan jenis NPN, basis
berada diprobe merah
Pada titik 1 kaki emitor dan pada titik 2
kaki kolektor transistor C945, karena titik
1 - 3 > 2 – 3
Seperti Gambar transistor C945 seperti
terlihat dibawah ini
3. Pada daerah aktif, perubahan arus kolektor
(IC)pada hakekatnya tidak
tergantung dari perubahan tegangan kolektor dan
hanya tergantung oleh
perubahan arus emitor (-ɑ.IE). Pada daerah ini
perubahan nilai dari arus
keluaran kolektor (IC) paling peka terhadap
perubahan sinyal masukan
dan apabila transistor akan digunakan sebagai
penguat tanpa adanya
distorsi yang berarti, maka operasi titik kerja
sebaiknya dipilih dan
dibatasi pada daerah kerja aktif.
Karakteristik dan hubungan arus basis (IB)pada
rangkaian emitor
bersama (common emitter) dapat dinyatakan sebagai
berikut:
IB = -(IC + IE) (1)
Dengan menggabungkan persamaan (2) ke dalam
persamaan
IC = IcBO - ɑ.IE diperoleh hubungan persamaan
berikut:
IB = (ICBO/1- ɑ)+( ɑ.IB/1- ɑ)
Dengan
β=ɑ
1−ɑMaka persamaan (3)
IC = (1+β)-ICBO + β.IB
Oleh karena arus balik jenuh arus basis IB>>ICBO,
dengan demikian
(1+β ).ICBO bernilai kecil untuk selanjutnya
dapat diabaikan. Dengan (ɑ) merupakan konstanta,
maka berdasarkan persamaan (2.265), kemiringan
kurva arus kolektor tidak tergantung oleh
tegangan (VCE). Pengaruh ini disebut dengan Early
effect (efek awal) (ɑ), yang menunjukan suatu
pengaruh numerik yang kecil terhadap nilai (ɑ)
akan menyebabkan perubahan nilai penguatan arus (
β) yang relatif besar. Gambar di halaman
selanjutnya memperlihatkan karakteristik keluaran
transistor arus kolektor (IC) terhadap tegangan
kolektor emitor (VCE).
Karakteristik keluaran IC=f(VCE)
4.
Arus yang melewati resistor menuju kaki
kolektor
VCE = 500 MA
Tegangan antara kaki kolektor ke kaki emiter
DAFTAR PUSTAKA
http://duniasetrum.blogspot.com/2012/05/menentukan-jenis-kaki-transistor.html. (2012, may 26). Dipetik december 06, 2014, dari http://duniasetrum.blogspot.com.
http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/titik-cut-off-transistor/. (2012, june 05). Dipetik december 06, 2014, dari http://elektronika-dasar.web.id.
Humairoh, S. (2011, april 10). http://mamaynisaa.blogspot.com/2011/04/karakteristik-transistor.html. Dipetik december 06, 2014, dari http://mamaynisaa.blogspot.com.
Munir, A. (2013, july 03). http://agusmunir.mywapblog.com/cara-menentukan-kaki-basis-kolektor-dan.xhtml. Dipetik december 06, 2014, dari http://agusmunir.mywapblog.com.