5/11/2018 makalah elktrnk - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-elktrnk 1/4

 

Aplikasi Transistor sebagai Saklar

Rani Nurlinda

 Jurusan Teknik Elektro Polines

 Jln. Prof. Sudarto Tembalang Semarang INDONESIA

I.  PENDAHULUAN 

Transistor merupakan komponen elektronika yang sangat

dibutuhkan, Banyak sekali fungsi-fungsi dari transistor yang

bisa digunakan, ada yang digunakan sebagai saklar, penyearaharus, pembangkit frekuensi, stabilisasi tegangan, modulasi

sinyal, dll.Pada makalah ini akan dibahas mengenai transistor

sebagai saklar. Makalah ini disusun bertujuan untuk 

melengkapi tugas dan sebagai bahan rangkuman belajar

mahasiswa. Namun, makalah ini masih jauh dari

kesempurnaan, karena masih banyak kekurangan, terutama

dalam hal kelengkapan materi, oleh karena itu, untuk mengetahui lebih jelas mengenai materi transistor sebagai

saklar, silakan membuka web atau buku mengenai materi ini.

II.  PEMBAHASAN 

A.  Asal Usul Transistor 

Transistor berasal dari kata transfer resistor, pirantielektronik jenis ini dikembangkan oleh Berdeen, Schokley

dan Brittam pada tahun 1948 di perusahaan elektronik Bell

Telephone Laboratories. Penamaan ini berdasarkan pada

prinsip kerjanya yakni mentransfer atau memindahkan arus.

Dipertengahan 1940-an sekelompok ilmuan yang bekerja

di Bell Telephone Labs di Murray Hill, New Jersey, merintis

penemuan divais untuk menggantikan teknologi tabung

hampa (vacuum tube) . Tabung hampa menjadi satu- satunya

teknologi saat itu untuk menguatkan sinyal atau sebagai saklardalam elektronika.Kemudian dengan perkembangan zaman

ditemukan transistor. Transistor lebih mudah diproduksi dan

sederhana dari pada tabung hampa. Namun pada dasarnya,

transistor dan tabung vakum memiliki fungsi yang serupa,

keduanya mengatur jumlah aliran arus listrik.

B.  Materi 

Transistor daya memiliki karakteristik kontrol menyaladan mati. Transistor digunakan sebagai elemen saklar,dioperasikan dalam wilayah saturasi, menghasilkan drop

tegangan kondisi ON yang rendah, pada umumnya transistor

berfungsi sebagai suatu switching (kontak on-off), dan kerja

transistor sebagai switching selalu berada pada daerah jenuh

(saturasi) dan daerah cut off.

Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakanberdasarkan banyak kategori: 

* Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium

Arsenide

* Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole

Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain

* Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT,

MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta

pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated Circuit)

dan lain-lain.* Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel

* Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power,

High Power* Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High

Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain

* Aplikasi: amplifier, saklar, general purpose, audio,tegangan tinggi, dan lain-lain. 

Transistor adalah piranti elektronik yang menggantikan

fungsi tabung elektron-trioda,  BJT (Bipolar Junction

Transistor) adalah salah satu dari jenis transistor. Cara kerjaBJT dapat dibayangkan sebagai dua dioda yang terminal

positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal

atau mempunyai tiga elektroda , yaitu Emitter, Collector dan

Base. Transistor memiliki dua sambungan atau junction, yangpertama merupakan sambungan antara emitter dan base, yang

kedua merupakan sambungan antara kolektor dan basesehingga sebuah transistor seperti dua buah diode yang saling

bertolak belakang yaitu diode emitter-base atau disingkat

dengan emitter diode dan diode kolektor-base atau disingkat

dengan diode kolektor. Transistor ini disebut transistor bipolar,

karena struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari

perpindahan electron di kutub negative mengisi kekurangan

electron (hole) di kutub positif, bi berarti 2 (dua) dan polar

berarti kutub Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada

terminal basis dapat menghasilkan perubahan arus listrik 

dalam jumlah besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah

yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguatelektronik. Rasio antara arus pada koletor dengan arus pada

 basis biasanya dilambangkan dengan β atau hFE. β biasanya

berkisar sekitar 100 untuk transistor-transisor BJT.

Selain BJT, MOSFET MOS Field-Effect Transistors

(MOSFETs) juga dapat berfungsi sebagai switch.

Dibandingkan dengan BJT, sifat switch dari MOSFET juga

lebih unggul karena membutuhkan arus yang sangat kecil

untuk operasinya. Ada dua tipe MOSFET menurut tegangan

kerjanya yaitu n-Channel MOSFET (n-MOS) dan p-Channel

MOSFET (p-MOS). Dimana n-MOS bekerja dengan

5/11/2018 makalah elktrnk - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-elktrnk 2/4

 

memberikan tegangan positif pada gate, dan sebaliknya, p-

MOS bekerja dengan memberikan tegangan negatif di gate. n-

MOS berlaku sebagai switch dengan membuatnya bekerja di

sekitar daerah saturasinya. Daerah kerja dari n-MOS dapat

dilihat pada gambar berikut

Gambar 1, Rangkaian dan daerah kerja n-MOS

Dan jika n-MOS dan p-MOS digabungkan, akan

dihasilkan devais CMOS(Complementary MOS) yang rangkaian gabungan dan daerah

kerjanya dapat dilihat pada

gambar 2. Dan untuk devais CMOS ini, untuk membuatnya

bekerja sebagai switch, kitaharus mengubah-ubah daerah

kerjanya antara cut-off dan saturasi.

Gambar 2, CMOS (gabungan n-mos dan p-mos)

Fungsi utama atau tujuan utama pembuatan transistoradalah sebagai penguat (amplifier), namun dikarenakan

sifatnya, transistor ini dapat digunakan dalam keperluan lain

misalnya sebagai suatu saklar elektronis pada komputer atau

peralatan kontrol lainnya. Seperti yang sudah dijelaskan

sebelumnya, susunan fisik transistor adalah merupakan

gandengan dari bahan semikonduktor tipe P dan N. Kedua

 jenis PNP dan NPN tidak ada bedanya, kecuali hanya padacara pemberian biasnya saja yaitu bias maju dan bias mudur.

Bentuk fisik transistor ini bermacam-macam kemasan, namun

pada dasarnya karena transistor ini tidak tahan terhadap

temperatur, maka tabungnya biasanya terbuat dari bahan

logam sebagai peredam panas bahkan sering dibantu dengan

pelindung (peredam) panas (heat-sink).

Untuk dapat bekerja, sebuah transistor membutuhkan

tegangan bias pada basisnya. Kebutuhan tegangan bias ini

berkisar antara 0.5 sampai 0.7 Volt tergantung jenis dan bahansemikonduktor  yang digunakan. Untuk transistor NPN,

tegangan bias pada basis harus  lebih positif   dari emitor. Dan

untuk transistor PNP, tegangan bias pada basis harus lebihnegatif dari emitor. Semakin tinggi arus bias pada basis, maka

transistor semakin jenuh (semakin ON) dan tegangan

kolektor-emitor (VCE) semakin rendah.

Suatu saklar adalah suatu alat dengan dua sambungan dan

bisa memiliki dua keadaan, yaitu keadaan on dan keadaan off.

Keadaan off / tutup merupakan suatu keadaan yang mana

tidak ada arus yang mengalir. Keadaan on / buka merupakan

suatu keadaan yang mana arus bisa mengalir dengan bebas

atau dengan kata lain tidak ada resistivitas dan besar tegangan

5/11/2018 makalah elktrnk - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-elktrnk 3/4

 

saklar sama dengan nol. Dari grafik rangkaian seri transistor

dengan resistor, yaitu grafik output transistor (grafik Ic 

terhadap Vce) dengan grafik resistor beban, terlihat bahwa

transistor bisa memiliki sifat saklar tersebut. Ketika arus basis

nol, tidak ada arus kolektor, berarti transistor tutup. Titik itu

 juga disebut transistor dalam keadaan putus atau cutoff  dan

merupakan saklar terbuka. Kalau arus basis bertambah besar,

arus kolektor bertambah besar sampai garis beban memotong

garis output  (Ic terhadap Vce) terakhir. Pada titik itu arus

kolektor tidak bisa bertambah lagi walau pun arus basis terus

naik. Titik itu disebut titik jenuh (saturation point ). Kalau arus

basis lebih besar daripada yang diperlukan untuk mencapai

titik jenuh atau saturasi, dikatakan transistor dalam keadaansaturasi dan over saturation, tegangan kolektor-emitor kecil

(0,2-0,3 Volt). Itu berarti dalam situasi ini transistor

merupakan saklar tertutup. 

Kalau transistor dipakai hanya pada dua titik tersebut (titik putus atau titik saturasi) berarti transistor dipakai sebagai

saklar. Daya yang diserap oleh transistor pada dua titik ini

kecil (bahkan nol atau titik putus), tetapi dalam keadaan aktif daya yang diserap transistor lebih besar. Sebab itu dalam

banyak pemakaian yang mana arus besar harus diusahakan

supaya daerah aktif dilewati dalam waktu yang singkat dantransistor tidak menjadi terlalu panas. Agar transistor dalam

keadaan jenuh atau jenuh berlebihan, arus basis harus minimal

sebesar arus kolektor maksimal dibagi dengan penguatan arus

hfe dari transistor.

Arus kolektor maksimal terdapat dari tegangan sumber

(Vcc) dibagi dengan resistivitas dari resistor kolektor (Rc),

berarti arus kolektor maksimal adalah arus yang paling besar

yang bisa mengalir ketika tegangan kolektor-emitor nol.

Saat transistor berada dalam kondisi saturasi, berarti

transistor tersebut merupakan saklar tertutup dari kolektor ke

emitor. Jika transistor tersumbat (cut off) berarti transistor

seperti sebuah saklar yang terbuka”. 

Rangkaian switching transistor ditunjukkan pada gambar

berikut ini :

Gambar3, (a) Rangkaian Transistor sebagai Penyaklar, (b) Penggambaran

Transistor yang Lazim, (c) Garis Beban DC

Tegangan disekitar loop input memberikan :

IB.RB + VBE – VBB = 0 Persamaan (1) sehingga diperoleh :

IB = (VBB – VBE)/ RB Persamaan (2)

Gambar (b) menjelaskan karakteristik transistor sebagai

saklar. Pada saat VBB / VS yang masuk melalui RB negatif,

maka sambungan basis-emitor mendapat bias mundur dan

mengakibatkan transistor menjadi cut off sehingga secara

ideal tidak ada arus kolektor yang mengalir. Hal ini juga

terjadi bila VS sama dengan nol. Jika VS positif dan lebih

besar dari turn-on voltage, maka sambungan basis-emitor

akan mendapat bias maju. Pada saat VS mencapai tegangansekitar 0,5  –  0,7 V, transistor akan aktif, dan jika dinaikkan

terus transistor akan mengalami kejenuhan/saturasi. Dalam

kondisi ini secara ideal besarnya VCE sama dengan nol dan

dalam kondisi jenuh, penambahan VS tidak akan berpengaruh

lagi pada nilai VCE.

Berdasarkan prinsip kerja tersebut, maka switching

transistor dapat digunakan sebagai pengemudi aliran arus

listrik untuk mengendalikan motor. Dengan menganggap

transistor adalah gabungan dua buah dioda, maka dapat

menguji kemungkinan kerusakan suatu transistor dengan

menggunakan ohmmeter dari suatu multitester. Kemungkinan

terjadinya kerusakan transistor ada tiga penyebab yaitu :

a. Salah pemasangan pada rangkaian

b. Penanganan yang tidak tepat saat pemasangan

c. Pengujian yang tidak professional

Sedangkan kemungkinan kerusakan transistor juga ada tiga

 jenis, yaitu :a. Pemutusan

b. Hubung singkat

c. Kebocoran

Pada pengujian transistor kita tidak hanya menguji antarakedua dioda tersebut, tapi kita juga harus melakukan

pengujian pada elektroda kolektor dan emiternya. Dengan memanfaatkan sifat hantar transistor yang tergantung

dari tegangan antara elektroda basis dan emitter (Ube), maka

kita dapat menggunakan transistor ini sebagai sebuah saklar

elektronik, dimana saklar elektronik ini mempunyai banyak 

kelebihan dibandingkan dengan saklar mekanik, seperti :

a. Fisik relative jauh lebih kecil,

b. Tidak menimbulkan suara dan percikan api saat

pengontakan.

c. Lebih ekonomis.

Untuk mengetahui cara kerja transistor sebagai saklar, kita

lakukan percobaan pada rangkaian berikut ini.

5/11/2018 makalah elktrnk - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-elktrnk 4/4

 

 Gambar 4, Saklar keadaan terbuka

Pada kondisi saklar S1 dalam keadaan off atau terbuka,

tidak ada sumber tegangan yang terpasang pada terminal basistransistor, sehingga tidak akan ada arus yang mengalir pada

rangkaian, dengan kata lain lampu tidak akan menyala.

Gambar 5, Saklar keadaan tertutup

Pada kondisi saklar S1 dalam keadaan on atau tertutup,

sumber tegangan terpasang pada terminal basis transistor,

sehingga akan ada arus yang mengalir didalam rangkaian,

dengan kata lain lampu akan menyala.

III. KESIMPULAN (PENUTUP)Transistor macamnya ada banyak, bisa dibedakan

berdasarkan, materi semikonduktor, kemasan fisik, tipe,

polaritas, maximum kapasitas, maximum frekwensi kerja

aplikasi. Transistor umumnya memiliki tiga bagian yaitu base,

kolektor dan emitor.Sebuah switch atau saklar ideal harus

mempunyai karakteristik pada keadaan “off” ia tidak dapatdialiri arus listrik sama sekali dan pada keadaan “on” ia tidak 

mempunyai tegangan drop.

REFERENSI 

[1]  (2002) The IEEE website. [Online]. Available: http://www.ieee.org/ 

[2]  Eri. (2010)  [Online]. Available:http://eritristiyanto.wordpress.com/2010/01/18/rangkaian-aplikasi-

transistor-sebagai-saklar/  [3]  [Online]. Available: http://annml.wordpress.com/2010/09/27/aplikasi-

dasar-transistor-sebagai-saklar/  

[4]  [Online]. Available:http://4shared.com/file/1XHJ2IPH/U_N_T_U_K__MAHASISWA.htm

l 

[5]  [Online]. Available: http://youtube.com./transistor-as-a-switch/  [6]  [Online]. Available:

http://bendink.wordpress.com/2010/08/03/pengertian-transistor/