Pendahuluan transistor

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


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


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


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


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


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.

Sandi. (2013). http://sndelektronik.blogspot.com/2013/01/transistor-bipolar.html. Dipetik december 06, 2014, dari http://sndelektronik.blogspot.com.

Pendahuluan transistor

Documents

Transcript of Pendahuluan transistor