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.