Dasar Transistor

download Dasar Transistor

of 22

  • date post

    28-Jun-2015
  • Category

    Documents

  • view

    619
  • download

    6

Embed Size (px)

Transcript of Dasar Transistor

MODUL DASAR TRANSISTORI. TEORI DASAR Konstruksi Dari susunan bahan semikonduktor yang digunakan, transistor dapat dibedakan menjadi dua buah tipe yaitu transistor tipe PNP dan transistor tipe NPN. Pada prinsipnya transistor sama dengan dua buah dioda yang disusun saling bertolak belakang, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini :

Struktur PNP

Struktur NPN

Transistor Transistor adalah komponen elektronika multitermal, biasanya memiliki 3 terminal. Secara harfiah, kata Transistor berarti Transfer resistor, yaitu suatu komponen yang nilai resistansi antara terminalnya dapat diatur. Secara umum transistor terbagi dalam 3 jenis : 1. Transistor Bipolar 2. Transistor Unipolar 3. Transistor Unijunction Transistor bipolar bekerja dengan 2 macam carrier, sedangkan unipolar satu macam saja, hole atau electron. Beberapa perbandingan transistor bipolar dan unipolar :

Pada transistor bipolar, arus yang mengalir berupa arus lubang (hole) dan arus electron atau berupa pembawa muatan mayoritas dan minoritas. Transistor dapat berfungsi sebagai penguat tegangan, penguat arus, penguat daya atau sebagai saklar. Ada 2 jenis transistor yaitu PNP dan NPN. Transistor di desain dari pemanfaatan sifat diode, arus menghantar dari diode dapat dikontrol oleh electron yang ditambahkan pada pertemuan PN diode. Dengan penambahan elekdiode pengontrol ini, maka diode semikonduktor dapat dianggap dua buah diode yang mempunyai electrode bersama pada pertemuan. Junction semacam ini disebut transistor bipolar dan dapat digambarkan sebagai berikut:

Struktur PNP

Struktur NPN

Transistor dapat bekerja apabila diberi tegangan, tujuan pemberian tegangan pada transistor adalah agar transistor tersebut dapat mencapai suatu kondisi penghantar atau menyumbat. Baik transistor NPN maupun PNP tegangan antara emitor dan basis adalah forward bias, sedangkan antara basis dengan kolektor adalah reverse bias.

Rangkaian Bias Transistor Bias Basis

Gambar diatas merupakan rangkaian bias basis. Biasanya catu daya basis sama dengan catu daya kolektor ; VBB = VCC. Bias Emitter Untuk mengatasi perubahan dc maka digunakan rangkaian

Prategangan Umpan Balik Emitter. Rangkaiannya sebagai berikut :

RE berfungsi untuk mengimbangi perubahan dc.

Prategangan Pembagi Tegangan (Voltage Divider)

Rangkaian diatas adalah rangkaian pembagi tegangan, disebut juga prategangan semesta (universal). Rangkaian ini banyak digunakan dalam rangkaian-rangkaian linier. Disebut pembagi tegangan karena berasal dari pembagi tegangan pada R1 dan R2. Tegangan yang melintasi R2 memberi tegangan maju pada dioda emitter. Prategangan pembagi tegangan bekerja sebagai berikut. Garis Beban Persamaan garis beban untuk rangkaian prategangan pembagi gangan adalah : IC =VCC VCE RC + RE VCC RC + RE

(8)

Untuk IC saturasi VCE = 0 IC saturasi = (9)

Untuk VCE cut-off adalah IC = 0 VCE cut-off = VCC (10)

Rangkaian transistor sebagai switch adalah sebagai berikut :

Jika transistor dalam keadaan saturasi maka VCE = 0 artinya pada terminal C dan E akan terhubung sehingga arus mengalir dan transistor menjadi ON. Jika transistor dalam keadaan cut-off maka IC = 0, dan terminal C dan E akan terbuka sehingga tidak ada arus yang mengalir melalui transistor dan transistor menjadi OFF.

Bias dalam Transistor BJTAnalisis atau disain terhadap suatu penguat transistor memerlukan informasi mengenai respon sistem baik dalam mode AC maupun DC. Kedua mode tersebut bisa dianalisa secara terpisah. Dalam tahap disain maupun sintesis, pilihan parameter untuk level DC yang dibutuhkan akan mempengaruhi respon AC-nya. Demikian juga sebaliknya. Persamaan mendasar dalam transistor yang penting adalah :

Dalam mencari solusi dari suatu rangkaian, umumnya nilai arus basis IB yang pertama dihitung. Ketika IB sudah diperoleh, hubungan persamaan di atas bisa digunakan untuk mencari besaran yang diinginkan. Bias : pemberiaan tegangan DC untuk membentuk tegangan dan arus yang tetap. Tegangan dan arus yang dihasilkan menyatakan titik operasi (quiescent point) atau titik Q yang menentukan daerah kerja transistor. Pada gambar di bawah ditunjukkan 4 buah titik kerja transistor. Rangkaian bias bisa di-disain untuk memperoleh titik kerja pada titik-titik tersebut, atau titik lainnya dalam daerah aktif. Rating maksimum ditentukan oleh Icmax dan VCE max. Daya maksimum dibatasi oleh kurva Pcmax. BJT bisa di-bias di luar batasan maksimum tersebut, tapi bisa memperpendek usia piranti atau bahkan merusaknya. Untuk kondisi tanpa bias, piranti tidak bekerja, hasilnya adalah titik A dimana arus dan tegangan bernilai nol.

1. .Jika arus emitter sebesar 6 mA dan arus kolektor sebesar 5,75 mA, berapakah besarnya arus bias? Berapakah nilai dari dc ? Dik : IE = 6 mA Ic = 5.75 mA Dit : IB = ? dc = ? Jawab : IE = IB +Ic IB = IE Ic IB = 6 5.75 = 0.25 mA dc= Ic/Ie dc = 0,985

2. .Sebuah transistor mempunyai dc sebesar 150. Jika arus kolektor sama dengan 45 mA, berapakah besarnya arus basis? Dik : dc = 150 Ic = 45 mA Dit : IB = ? Jawab : dc = IC/IB IB = Ic/ dc = 0.3mA 3. Sebuah transistor 2N3298 mempunyai dc khusus sebesar 90. Jika arus emitter sebesar 10mA, hitunglah kira-kira besarnya arus kolektor dan arus basis. Dik : dc = 90 IE = 10 mA Dit : IB = ? IC = ? Jawab : IB = Ic/ dc , IC = IE - IB IB dc = IE - IB IB (dc + 1) = IE , IB = Ie/ dc+1 IB = 10mA/91= 0.19 mA

3.Sebuah transistor mempunyai dc = 400. Berapakah besarnya arus basis, jika arus kolektor sama dengan 50 mA ? 4.Gambar 5-26a menunjukkan salah satu dari kurva kolektor. Hitunglah besarnya dc pada titik A dan titik B.

Gambar 5-26 Dari gambar kita dapat mengetahui nilai IC dan IB Maka ; dc = IC/IB Untuk di titik A, dc = 20mA/0,1mA = 200 Untuk di titik B, dc = 20.5mA/0,1mA= 205 5.Buatlah skets kurva kolektor untuk sebuah transistor dengan spesifikasi berikut : VCE lebih kecil daripada 1 V, dc = 200, VCEO = 40 V dan ICEO = 50 mA. Tunjukkanlah 5 kurva yang terletak diantara IB = 0 dan IB yang dibutuhkan untuk menghasilkan arus kolektor 50 mA. Tunjukkanlah di mana daerah saturasi, daerah aktif, daerah breakdown dan daerah cutoff. 6.Transistor 2N5346 mempunyai variasi dc seperti ditunjukkan gambar 5-26b. berapakah besarnya dc jika IC = 1A dan IC =7 A? Dari gambar kita dapat menghitung besarnya IB dc = IC/IB , IB = Ic/ dc untuk 1 ampere, IB = 1000mA/200= 5mA untuk 7 ampere, IB = 7000mA/200=35mA 7.Gambar 5-27 menunjukkan suatu rangkaian transistor dengan kawat penghubung basis terbuka. Jika kita mengukur VCE = 9 v, berapakah nilai dari ICEO ?

8.Sebuah transistor mempunyai kurva kolektor seperti pada gambar 5-27c. jika transistor ini digunakan pada rangkaian pada gambar 5-27d, berapakah besarnya VCE ? Dari gambar dapat kita cari nilai VCE dengan menggunakan rumus berikut : IC = Vcc-Vce/Rc Untuk garis beban dengan mengambil VCE sama dengan nol. Maka : IC = 20-0/100000= 0,0002 A 0,0002 = 20-Vce/100000 VCE = -20-20 = -40V 9.Sebuah transistor mempunyai arus kolektor sebesar 10 mA dan tegangan kolektor emitter sebesar 12 V. berapakah besarnya disipasi dayanya?

10.Transistor 2N3904 mempunyai rating daya sebesar 310mW pada temperature ruangan (250c). jika tegangan kolektor emitter sebesar 10 V, berapakah arus maksimum yang dapat dilakukan pada transistor tanpa melampaui rating dayanya? Dengan rumus daya maka kita dapatkan besarnya nilai arus yang dihasilkan transistor: I = P/V = 310/10= 31 mA 11.Gambarkanlah garis beban dari gambar 5-28a. berapakah arus saturasinya? Berapakah tegangan cutoff nya? 12.Berapakah besarnya arus kolektor maksimum yang mungkin, pada garis beban gambar 5-28b? jika tegangan basis dihilangkan, berapakah besarnya VCE? IC = Vcc/Rc= 8/470= 0,0106 A VCE = IC.RC = 0,0106x470 = 5 Artinya dalam kondisi ini VCE=VCC

13.Berapakah besarnya arus basis pada gambar 5-28a? Tegangan Kolektor-emitter? Apakah transistor berada pada keadaan Hard saturation? 14.Misalkan kita hubungkan sebuah LED seri dengan tahanan 10k dari gambar 528a. berapakah besarnya arus LED? Berikanlah komentar tentang terangnya LED. Jawab : Besarnya arus LED sama dengan besarnya arus pada arus kolektor atau IC, karena tegangan jatuh yang dimiliki LED, tidak diketahui IC = Vcc-VLED-VCE/Rc Maka ketika kita mngetahui nilai jatuh tegangan pada LED, arus LED = Arus kolektor dapat dihitung. 15.Berapakah besarnya arus basis pada gambar 5-28b? Arus Kolektor? Tegangan kolektor-emitter? 16.Gambarkanlah garis beban untuk gambar 5-29a. Berapakah besarnya nilai saturasi dari arus kolektor? Tegangan cutoff? IC = Vcc/Rc= 20/10000 = 0,002 A = 2 mA Nilai IC diatas menggunakan rumus tersebut, karena IB = 0 (dalam keadaan cutoff) 17.Berapakah besarnya arus kolektor yang ada pada gambar 5-29a? berapakah besarnya tegangan antara kolektor dan tanah? Tegangan kolektor-emitter? 18.Berapakah arus kolektor maksimum yang mungkin pada gambar 5-29b? jika VBB = 2 V, berapakah tegangan kolektor ke tanah? IC = Vcc-Vbb+VBe = 10-2+0,7/910= 0,009 A = 9mA VCE = VCC-VBB = 10-2 = 8 V 19.Pada gambar 5-29b, VBB = 10 V. berapakah besarnya tegangan kolektor-emitter?

20.Jika VBB pada gambar 5-29c sama dengan 5 V, berapakah arus LED? Tegangan kolektor ke tanah? Kita ambil nilai VLED = 1,5 Volt IC = = = 0,028 A Karena ILED = IC maka ILED = 0,028 A RLED = = 53,5 IE = = 0,043 A Maka nilai VC = VCC - ILED.RLED+IE.RE Vc = 15 0,028 . 53,5 + 0,043 . 100 VC = 9,2 Volt 21.Gambar 5-30a menunjukkan sebuah optocoupler 4N33 yang digunakan untuk mengisolasi suatu rangkaian tegangan rendah (input) dari suatu rangkaian tegangan tinggi (common pada +1000V). gambar 5-30b merupakan karakteristik transfer 4N33 untuk phototransistor yang tidak saturasi. Jawablah pertanyaan berikut ini : a.Berapakah arus maksimum yang mungkin dari pothotransistor? b.Berapakah besarnya arus LED yang ada, jika VBB = +5V? berapakah besarnya tegangan kolektor-emitter dari phototransistor untuk keadaan ini? c