Dasar Transistor(1)

5/12/2018 Dasar Transistor(1) - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/dasar-transistor1 1/22

MODUL

DASAR TRANSISTOR

I. 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 semi-konduktor 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 β dc maka digunakan rangkaian “Prategangan

Umpan Balik Emitter”.

Rangkaiannya sebagai berikut :

RE berfungsi untuk mengimbangi perubahan β 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 R 1 dan

R 2. 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 = E C

CE CC

R R

V V

+

−

… (8)

Untuk IC saturasi VCE = 0

IC saturasi = E C

CC

R R

V

+… (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 BJT

Analisis atau disain terhadap suatu penguat transistor memerlukan informasimengenai 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 αdc ?

Dik : IE = 6 mA Ic = 5.75 mA

Dit : IB = ……? αdc = ……?

Jawab :

IE = IB +Ic

IB = IE – Ic IB = 6 – 5.75 = 0.25 mA

αdc= Ic/Ie

αdc = 0,985

2. .Sebuah transistor mempunyai βdc sebesar 150. Jika arus kolektor sama

dengan 45 mA, berapakah besarnya arus basis?



Dik : βdc = 150

Ic = 45 mA

Dit : IB = ……?

Jawab :

βdc = IC/IB

IB = Ic/ βdc = 0.3mA

3. Sebuah transistor 2N3298 mempunyai βdc khusus sebesar 90. Jika arus

emitter sebesar 10mA, hitunglah kira-kira besarnya arus kolektor dan arus

basis.

Dik : βdc = 90 IE = 10 mA

Dit : IB = …? IC = …?

Jawab :

IB = Ic/ βdc , IC = IE - IB

IB βdc = IE - IB

IB (βdc + 1) = IE , IB = Ie/ βdc+1

IB = 10mA/91= 0.19 mA

3.Sebuah transistor mempunyai βdc = 400. Berapakah besarnya arus basis, jika arus

kolektor sama dengan 50 mA ?

4.Gambar 5-26a menunjukkan salah satu dari kurva kolektor. Hitunglah besarnya βdc



pada titik A dan titik B.

Gambar 5-26

Dari gambar kita dapat mengetahui nilai IC dan IB

Maka ; βdc = IC/IB

Untuk di titik A, βdc = 20mA/0,1mA = 200

Untuk di titik B, βdc = 20.5mA/0,1mA= 205

5.Buatlah skets kurva kolektor untuk sebuah transistor dengan spesifikasi berikut :

VCE lebih kecil daripada 1 V, βdc = 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 βdc seperti ditunjukkan gambar 5-26b.

berapakah besarnya βdc jika IC = 1A dan IC =7 A?

Dari gambar kita dapat menghitung besarnya IB

βdc = IC/IB , IB = Ic/ βdc 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 10kΩ dari gambar 5-

28a. 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 = = 53,5Ω

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.Jika VBB = 0, berapakah besarnya tegangan kolektor-emitter dari phototransistor?

22.Pada gambar 5-28a, tegangan kolektor ke tanah adalah +120V. yang mana dari

pernyataan ini yang mungkin merupakan penyebab dari kerusakan?a.Terminal kolektor dan emitter terhubung singkat

b.Tahanan 10k terbuka

c.Tahanan 47kΩ terbuka

d.Terminal kolektor-basis terhubung singkat

Jawabannya adalah (a&d), karena apabila terminal Kolektor-Basis atau terminal

Kolektor-emitter terhubung singkat, artinya transistor tersebut sudah mengalami

breakdown atau batas kepekaan transistor dalam perannya sebagai transistor

23.Tegangan kolektor-ke-tanah dari gambar 5-29a membaca kira-kira 3 V. yang mana

dari pernyataan ini merupakan asal dari kerusakan?

a.Tahanan 10kΩ terhubung singkat

b.Tahanan 1,8kΩ terbuka



c.Terminal basis-emiter terhubung singkat

d.Terminal kolektor-emitter terhubung singkat

24.Pada gambar 5-28b, jika tegangan basis dihilangkan, maka tegangan kolektor-

emitter kira-kira nol. Sebutkan beberapa kemungkinan penyebabnya.

Yang menyebabkan tegangan kolektor-emitter nol (VCE = 0) adalah terjadinya cutoff

(IB = 0) sehingga arus basis nol dan arus kolektor sangat kecil, sehingga dapat

dikatakan VC=0. Oleh karena itu, VCE = 0, tidak ada tegangan (terjadi arus bocor)

dan transistor tidak dapat bekerja dengan baik.

25.Apakah LED pada Gambar 5-29c hidup atau mati untuk setiap keadaan berikut ini:

a.Terminal kolektor-emitter terhubung singkat

hidup

b.Tahanan 100Ω terbuka

hidup

c.Terminal kolektor-emitter terbuka

mati

d.Tahanan 100Ω tidak tersolder betul dengan tanah

hidupβdc IC/IBIB = Ic/ βdc = 0.3mA

1. Sebuah transistor daya 2N5067 mempunyai r’b = 10Ω. Berapakah besarnya

tegangan jatuh IBrb. jika IB = 1 mA? jika IB = 10 mA ? jika IB = 50 mA?

2.Sebuah transistor 2N3298 mempunyai βdc khusus sebesar 90. Jika arus emitter

sebesar 10mA, hitunglah kira-kira besarnya arus kolektor dan arus basis.

Dik : βdc = 90 IE = 10 mA

Dit : IB = …? IC = …?

Jawab :

IB = Ic/ βdc , IC = IE - IB

IB βdc = IE - IB

IB (βdc + 1) = IE , IB = Ie/ βdc+1



IB = 10mA/91= 0.19 mA

3.Sebuah transistor mempunyai βdc = 400. Berapakah besarnya arus basis, jika arus

kolektor sama dengan 50 mA ?

4.Gambar 5-26a menunjukkan salah satu dari kurva kolektor. Hitunglah besarnya βdc

pada titik A dan titik B.

(a) (b)

Dari gambar kita dapat mengetahui nilai IC dan IB

Maka ; βdc = IC/IB

Untuk di titik A, βdc = 20mA/0,1mA = 200

Untuk di titik B, βdc = 20.5mA/0,1mA= 205

5.Buatlah skets kurva kolektor untuk sebuah transistor dengan spesifikasi berikut :

VCE lebih kecil daripada 1 V, βdc = 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 βdc seperti ditunjukkan gambar 5-26b.

berapakah besarnya βdc jika IC = 1A dan IC =7 A?

Dari gambar kita dapat menghitung besarnya IB

βdc = IC/IB , IB = Ic/ βdc 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 10kΩ dari gambar 5-

28a. 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 = = 53,5Ω

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.Jika VBB = 0, berapakah besarnya tegangan kolektor-emitter dari phototransistor?

22.Pada gambar 5-28a, tegangan kolektor ke tanah adalah +120V. yang mana dari

pernyataan ini yang mungkin merupakan penyebab dari kerusakan?

a.Terminal kolektor dan emitter terhubung singkat

b.Tahanan 10k terbuka

c.Tahanan 47kΩ terbuka

d.Terminal kolektor-basis terhubung singkat

Jawabannya adalah (a&d), karena apabila terminal Kolektor-Basis atau terminal

Kolektor-emitter terhubung singkat, artinya transistor tersebut sudah mengalami

breakdown atau batas kepekaan transistor dalam perannya sebagai transistor

23.Tegangan kolektor-ke-tanah dari gambar 5-29a membaca kira-kira 3 V. yang mana



dari pernyataan ini merupakan asal dari kerusakan?

a.Tahanan 10kΩ terhubung singkat

b.Tahanan 1,8kΩ terbuka

c.Terminal basis-emiter terhubung singkat

d.Terminal kolektor-emitter terhubung singkat

24.Pada gambar 5-28b, jika tegangan basis dihilangkan, maka tegangan kolektor-

emitter kira-kira nol. Sebutkan beberapa kemungkinan penyebabnya.

Yang menyebabkan tegangan kolektor-emitter nol (VCE = 0) adalah terjadinya cutoff

(IB = 0) sehingga arus basis nol dan arus kolektor sangat kecil, sehingga dapat

dikatakan VC=0. Oleh karena itu, VCE = 0, tidak ada tegangan (terjadi arus bocor)

dan transistor tidak dapat bekerja dengan baik.

25.Apakah LED pada Gambar 5-29c hidup atau mati untuk setiap keadaan berikut ini:

a.Terminal kolektor-emitter terhubung singkat

hidup

b.Tahanan 100Ω terbuka

hidup

c.Terminal kolektor-emitter terbukamati

d.Tahanan 100Ω tidak tersolder betul dengan tanah

hidup

3. Sebuah transistor mempunyai Ic sebesar 100 mA dan IB sebesar 0.5 mA,

berapakah besar arus bias? Berapakah nilai dari αdc ?

1. Sebuah transistor daya 2N5067 mempunyai r’b = 10Ω. Berapakah besarnya

tegangan jatuh IBrb. jika IB = 1 mA? jika IB = 10 mA ? jika IB = 50 mA?

Dasar Transistor(1)

Documents

Transcript of Dasar Transistor(1)