Click to edit Master subtitle style

5/25/12

Pendahuluan Transistor bipolar terdiri dari 3 lapisan sandwich dari material semikonduktor ekstrinsik, yaitu P-N-P atau N-P-N. Setiap layer pembentuk transistor memiliki nama spesifik dan setiap layer dilengkapi dengan kawat kontak untuk koneksi (hubungan) ke rangkaian.

Untuk kondisi kerja tertentu, arah arus dan polaritas tegangan transistor secara eksak (pasti) berlawanan satu sama lain. Transistor bipolar bekerja sebagai regulator arus terkendali (current controlled current regulators). Dalam kata lain, transistor membatasi arus menurut arus yang lebih kecil, yaitu arus pengendali. Arus utama yang dikendalikan mengalir dari kolektor ke emiter, atau dari emitor ke kolektor, bergantung pada jenis transistornya (P-N-P atau N-P-N masing-masingnya). Arah aliran 5/25/12 elektron selalu berlawanan dengan arah anak panah transistor.

Transistor bipolar, dikatakan bipolar karena aliran elektron yang melaluinya terjadi dalam dua jenis material semi konduktor : P dan N, sementara arus utama mengalir dari emitter ke kolektor (atau sebaliknya). Dalam kata lain, kedua type pembawa muatan, elektron dan hole terdiri dari arus yang melalui transistor. Terlihat pada gambar, arus pengontrol dan arus yang dikontrol selalu saling berhubungan melalui kawat emitter dan elektronnya selalu mengalir berlawanan arah anak panah transistor. Arus pengontrol (controlling current) biasanya merupakan arus base karena arus ini hanya bersirkulasi pada kawat basis transistor saja. Sebaliknya, arus yang dikontrol, dinyatakan sebagai arus kolektor karena arus ini hanya mengalir pada kawat kolektor saja. Arus emitter merupakan penjumlahan arus base dan arus kolektor, sesuai dengan hukum Kirchhoff tentang arus. Jika tidak ada arus yang melalui basis transistor, maka transistor tidak menyala (open switch) dan mencegah arus melalui kolektor. Jika arus base ada, maka transistor menyala (closed switch) dan memperbolehkan arus mengalir melalui kolektor secara proporsional. Arus kolektor terutama dibatasi oleh arus basis, 5/25/12 berapapun tegangan yang dikenakan.

Ulasan :

Transistor bipolar . Dinamakan demikian karena arus yang dikontrol harus mengalir melalui dua jenis material semikonduktor P dan N. Arus terdiri dari elektron dan hole yang mengalir dalam bagian-bagian yang berbeda dari transistor. Transistor bipolar terdiri dari lapisan semikonduktor P N P atau N P N. Ketiga kawat (kaki) transistor bipolar disebut emitter, basis dan kolektor. Fungsi transistor sebagai regulator dengan arus yang kecil mengontrol arus yang lebih besar. Jumlah arus yang diijinkan mengalir di antara kolektor dan emitter terutama ditentukan oleh sejumlah arus yang mengalir di antara basis dan emitter. Sebagai regulator arus, arus pengontrol (basis) dan arus yang dikontrol (kolektor) harus mengalir dalam arah sedemikian sehingga saling menjumlahkan pada emitter dan mengalir dalam arah yang berlawanan dengan arah anak panah simbol. 5/25/12

Transistor sebagai saklar Karena arus kolektor dibatasi secara proporsional oleh arus basis, maka transistor dapat digunakan sebagai saklar pengontrol arus. Aliran elektron yang relatif kecil mengalir melalui basis transistor memiliki kemampuan untuk mengontrol aliran elektron yang lebih besar melalui kolektror. Misalkan kita memiliki lampu yang ingin kita nyalakan dan padamkan dengan bantuan saklar, rangkaian yang sangat sederhana adalah sebagai berikut (gb.(a)).

(a (b (c ) ) ) Sebagai ilustrasi, kita sisipkan transistor sebagai pengganti saklar untuk menunjukkan bagaimana ia dapat mengontrol aliran elektron yang melalui lampu. Ingat, bahwa arus yang dikontrol melalui transistor beroperasi di antara kolektor dan emitter. Karena arusnya melalui lampu yang ingin kita kontrol, kita harus memposisikan kolektor dan emitor seperti halnya saklar. Harus kita yakini bahwa arus lampu mengalir dalam arah berlawanan dengan arah simbol anak panah emitter untuk meyakinkan bahwa bias junction transistor adalah benar. Jika digunakan transistor NPN, rangkaian ekivalennya adalah seperti gambar (b). 5/25/12 Transistor PNP dapat juga digunakan untuk keperluan ini.

Kembali ke transistor NPN dalam contoh di atas, kita dihadapkan pada kebutuhan untuk menambahkan sesuatu untuk memperoleh arus basis. Tanpa hubungan ke kawat basis transistor, arus basis adalah nol dan transistor tidak dapat menyala (turn on) yang menyebabkan lampu tidak menyala. Ingat, bahwa untuk transistor NPN, arus basis harus terdiri dari elektron yang mengalir dari emiter ke basis (berlawanan dengan arah panah emiter, seperti halnya arus lampu). Mungkin sesuatu yang paling sederhana adalah dengan menggunakan saklar di antara basis dan kolektor seperti pada gambar berikut.

(a ) Jika saklar terbuka, basis transistor

apapun) dan tidak ada arus yang mengalir melaluinya. Dalam keadaan ini, transistor dikatakan cutoff (gambar (a)). Jika saklar ditutup, elektron akan mengalir dari emitter ke basis melalui saklar menuju basis melalui saklar ke sisi kiri lampu menuju ke kutub positif baterai. Arus basis ini mungkin mengalirkan elektron jauh lebih besar dari emiter ke kolektor, yang selanjutnya menyalakan lampu. Dalam keadaan arus maksimum ini, transistor 5/25/12

(b ) floating (tidak terhubung ke

(a )

(b )

Apa bedanya dengan rangkaian original yang menggunakan saklar biasa untuk mengendalikan lampu ? Ada beberapa point yang secara aktual diperoleh dalam rangkaian ini. Dengan menggunakan cara ini, pertama saklar hanya mengatur nilai arus basis yang kecil yang hanya digunakan untuk menyalakan transistor, sementara transistor sendiri mengatur arus lampu. Pemikiran yang penting dalam hal ini adalah cara pengontrolan transistor memungkinkan kita untuk menggunakan sesuatu yang berbeda total dengan on atau off lampu. 5/25/12

Perhatikan contoh rangkaian berikut ini.

(a )

(b )

(c ) Gambar (a) : transistor dalam kondisi jenuh (menghantar), switch on. Gambar (b) : solar sel, digunakan untuk mengontrol transistor, yang selanjutnya mengontrol lampu. Gambar (c) : termokopel, digunakan untuk menimbulkan arus 5/25/12 basis guna menyalakan

Sebuah mikrofon dengan tegangan tertentu dan arus outputnya dapat digunakan untuk menyalakan transistor, output nya disearahkan dari ac ke dc sehingga PN junction emitter-basis dalam transistor selalu memperoleh arus maju (forward bias) :

Jelas bahwa sebuah sumber dc dapat digunakan untuk menyalakan (turn on) transistor dan sumber arus yang digunakan hanya merupakan bagian dari sejumlah arus yang digunakan untuk mengenergize lampu. Terlihat di sini bahwa fungsi transistor tidak hanya sebagai saklar tetapi juga sebagai penguat (amplifier), menggunakan sinyal daya yang relatif rendah untuk mengontrol sejumlah daya yang relatif besar. Ingat, bahwa daya aktual untuk penerangan lampu berasal dari baterai di sisi kanan skema rangkaian. Tidak seperti sinyal arus yang kecil dari solar sel, thermokopel atau mikrophone yang secara ajaib di transformasi ke sejumlah daya yang lebih besar. Intinya, sumber 5/25/12 daya yang kecil tersebut secara sederhana mengontrol daya baterai

Ulasan Transistor dapat digunakan sebagai elemen sakelar (switching elements) untuk mengontrol daya DC ke beban. Arus yang dikontrol mengalir di antara emiter dan kolektor, sedangkan arus pengontrol mengalir di antara emitor dan basis. Saat arus transistor adalah nol, dikatakan bahwa transistor tersebut dalam keadaan cutoff (fully nonconducting). Saat nilai arus yang mengalir melalui transistor maksimum, dikatakan bahwa transistor berada dalam keadaan jenuh

5/25/12

Alat Ukur Transistor Transistor bipolar tersusun atas 3 lapisan semikonduktor (sandwich), sebagai PNP atau NPN. Transistor secara umum digambarkan sebagai dua dioda yang dihubungkan back to back ketika diuji dengan multimeter fungsi resistance atau dioda check.

Di sini kita menganggap dengan hanya sebuah single cintinuity range (resistance) function guna mengukur (menguji) resistansi PN junction. Beberapa multimeter dilengkapi dengan dua fungsi pengukuran yang terpisah, yaitu resistance dan diode check denga 5/25/12 kegunaan masing-masingnya secara terpisah. Jika alat ukur

Both meters show continuity (low resistance) through collector-base and emitter-base PN penggunaan multimeter junctions.

Both meters show noncontinuity (high resistance) through collector-base and emitter-base PN junctions.

Pembacaan meter secara eksak berlawanan, untuk transistor NPN, dengan kedua sisi sambungan PN, seperti pada gambar. Jika multimeter dengan fungsi diode check digunakan dalam pengujian ini, akan diperoleh bahwa junction emitor - basis memiliki drop tegangan forward yang sedikit lebih besar dari junction basis kolektor. Perbedaan tegangan forward ini disebabkan oleh perbedaan dalam konsentrasi doping antara daerah emitor dan kolektor dari transistor tersebut. Emitter 5/25/12 memperoleh doping yang jauh lebih banyak dibandingkan dengan

Dengan mengetahui hal di atas, adalah mungkin untuk mengetahui kawat mana dari ketiga kaki transistor yang tidak ditandai. Ini adalah penting karena transistor yang tidak di standardkan (dibakukan). Semua transistor bipolar memiliki tiga kaki, tetapi posisi dari ketiga kawat pada pembentukan yang aktual secara fisik tidak diatur secara umum yang standard. Andaikan seorang teknisi menemukan sebuah transistor bipolar dan ingin mengukur secara kontinu dengan multimeter yang diatur ke mode diode ckeck. Pengukuran antara pasangan kawat dan pencatatan nilai-nilai yang ditampilkan oleh alat ukur, akan diperolehnya : Meter yang menyentuh kawat 1 (+) dan 2 (-) : OL Meter yang menyentuh kawat 1 (-) dan 2 (+) : OL Meter yang menyentuh kawat 1 (+) dan 3 (-) : 0,655 V Meter yang menyentuh kawat 1 (-) dan 3 (+) : OL Hanya kombinasi-kobinasi dari titik-titik uji yang memberikan dan Meter yang menyentuh kawat 2 (+) pembacaan meter yaitu kawat 1 : 0,621 V 3 (-) dan 3 (kawat merah ke angka 1 dan kawat hitam ke angka 3) dan kawat 2 dan 3 ( kawatkawat 2 angka 2 Meter yang menyentuh dua ke (-) dan 3 dan kawat hitam ke angka 3). Kedua (+) : OL pembacaan ini harus 5/25/12 menunjukkan forward biasing dari emitter to base junction (0,655 V)

Sekarang kita lihat satu kawat bersama pada kedua perangkat pembacaan konduktif. Ia harus terhubung ke basis transistor, karena basis merupakan lapisan bersama dari ketiga lapisan untuk kedua perangkat PN junction (emitter-basis dan kolektor-basis). Dalam contoh ini, kawat ini adalah nomor 3. Dalam hal kedua pembacaan meter, kawat hitam (-) menyentuh kawat 3, yang menunjukkan pada kita bahwa basis transistor terbuat dari material semikonduktor type N (hitam=negatif). Selanjutnya, transistor adalah jenis PNP dengan pasis pada kawat 3, emitter pada kawat 1 dan kolektor pada kawat 2, seoerti pada gambar berikut :

Dengan mengetahui bahwa transistor bipolar memiliki dua dioda back to back , engujian dengan meter konduktivitas sangat membantu untuk mengenali (mengidentifikasi) transistor yang belum diketahui dengan pembacaan meter. Jika seorang teknisi tidak memperoleh data pengukuran yang dapat dijadikan sebagai referensi untuk meyakinkan identifikasi, berarti transistor tersebut 5/25/12

Bagaimana cara transistor bekerja sebagai penguat ?

Anak panah berwarna abu-abu yang berarah diagonal menunjukkan arah aliran elektron melalui junction emitter basis. Bagian ini memberikan pengertian, karena elektron mengalir dari emitter type N ke basis type P, maka jelas junction di forward bias. Namun, basis-collector junction berbeda. Anak panah berarah ke atas menyatakan arah aliran elektron dari basis ke kolektor. Dengan basis dibuat dari material type P dan kolektor type N, jelas arahnya berlawanan dengan yang normalnya. Namun, ketika transistor jenuh, ada perlawanan yang sangat kecil terhadap elektron dari 5/25/12 emitter ke kolektor seperti yang ditunjukkan oleh cahaya lampu.

Dua dioda disusun back to back.!!! Jadi transistor gak, ya? Sambungan anodanya di energize lewat solar cell, katodanya di energize dengan baterai.

5/25/12

.. ??? Berarti penggunaan 2 dioda tidak dapat menjelaskan bagaimana transistor dapat berprilaku sebagai sakelar pengontrol.

Yang terjadi dalam transistor adalah reverse bias dari base-collector junction mencegah arus kolektor ketika transistor berada dalam cutoff mode (kondisi jalan pintas). Namun, ketika base-emitter junction di forward bias oleh sinyal pengontrol, normally blocking action dari base-collector junction dilawan dan arus diperbolehkan melalui kolektor, walaupun kenyataannya bahwa elektron mengalir pada arah yang salah melalui PN junction tersebut. Aksi ini bergantung pada fisika kuantum dari semiconductor junction dan hanya terjadi ketika kedua junction ditempatkan pada posisi yang benar dan konsentrasi doping dari ketiga lapisan (layer) dengan porsi yang tepat. Dua dioda dihubung seri akan gagal memenuhi kriteria ini dan selanjutnya, dioda atas tidak akan pernah menyala (turn on) ketika di reverse bias, tidak perduli berapa banyak arus yang mengalir melalui dioda bawah dalam loop kawat basis. Konsentrasi doping yang memegang peranan sangat penting dalam kemampuan transistor selanjutnya dibuktikan oleh kenyataan bahwa kolektor dan emitor tidak dapat bertukar (interchangeable).

5/25/12

Ulasan Pengujian dengan multimeter dalam mode resistance atau dioda check, sebuah transistor berprilaku seperti dua junction PN (dioda) back to back. Junction PN emitter-base memiliki jatuh tegangan forward yang sedikit lebih besar dari collector-base PN junction. Hal ini disebabkan karena konsentrasi doping lapisan semikonduktor emitter l sedikit lebih besar. Reverse-biased base-collector junction secara normal menahan sejumlah arus yang melalui transistor di antara emitter dan kolektor. Namun, junction tersebut mulai menghantar jika ada arus mengalir melalui kawat basis. Arus basis dapat ditinjau sebagai opening gate untuk sejumlah tertentu arus yang melalui kolektor. 5/25/12

Operasi Transistor (active mode operation) Bila transistor berada dalam kondisi off (seperti halnya open switch), transistor dikatakan cutoff. Jika sebaliknya, transistor konduktif di antara emitter dan kolektor (mengalir seperti arus yang melalui kolektor oleh sumber daya kolektor, transistor dikatakan jenuh (saturated). Ini adalah dua mode operasi yang akan diteliti dalam penggunaan transistor sebagai sakelar. Namun demikian, transistor tidak memiliki pembatasan kedua mode operasi ini. Seperti telah dijelaskan sebelumnya, arus base opens a gate berfungsi untuk membatasi arus yang melalui kolektor. Jika batasan arus terkontrol adalah lebih besar dari nol tapi kurang dari nilai maksimum yang diijinkan oleh power supply dan beban, transistor akan throttle menahan (memperlambat) arus kolektor. Mode operasi ini disebut active mode. Sebuah analogi automotive untuk operasi transistor adalah sebagai berikut : cutoff adalah kondisi dimana tidak ada gaya gerak yang dibangkitkan oleh bagian mekanik dari mobil untuk membuatnya bergerak. Dalam mode cutoff, rem tertahan (zero base current), pencegahan gerak (collector current). Active mode adalah kondisi ketika mobil meluncur pada kecepatan konstan dan terkontrol (constant, controlled collector current) seperti yang diatur oleh 5/25/12 driver. Saturasi (kejenuhan) adalah kondisi ketika automobile

Active mode operasion Q adalah simbol standard untuk transistor dalam diagram skematik. Dalam rangkaian ini, transistor NPN dicatu oleh baterai (V1) dan dikontrol oleh arus yang melalui sumber arus (I1). Setiap kurva dalam grafik merefleksikan arus kolektor dari transistor, di plot pada suatu batasan tegangan kolektor ke emiter guna untuk memberikan sejumlah nilai arus base.

5/25/12

5/25/12

5/25/12

5/25/12

5/25/12

5/25/12

5/25/12

5/25/12

Transistor sebagai penguat

5/25/12