TRANSISTOR BIPOLAR (BJT) D I S U S U N
NAMA : KRISNA NIM : 4113240016 JURUSAN : FISIKA NONDIK 2011
Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan Medan 2014
KATA PENGANTAR By’ KRISNA singh
Page i
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya, rahmat-Nya, kita dapat melaksanakan aktivitas keseharian tanpa kekurangan suatu apapun. Atas terselesaikannya makalah ini, kami mengucapkan terima kasih kepada orangtua yang telah memberikan dukungan moril dan materil. Kami juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak Dosen Eidi Sihombing, M.Si yang telah memberikan bimbingan pada mata kuliah Piranti Semikonduktor. Makalah ini mengulas tentang transistor bipolar (BJT). Sehingga dengan terselesaikannya makalah ini, akan menambah wawasan penulis dan pembaca untuk mengetahui karakteristik dari transistor bipolar dan dapat mengetahui fungsi dan peran transistor dalam suatu rangkaian. Kami menyadari bahwa makalah ini masih memiliki banyak kekurangan baik itu dari segi redaksi, isi maupun simpulan yang kami susun. Maka dari itu kami menerima kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk menyempurnakan makalah ini kedepannya.
Medan, 16 April 2014
KRISNA NIM. 4113240016 4113240016
By’ KRISNA singh
Page ii
DAFTAR ISI
Kata Pengantar
.............................................................................................
Ii
Daftar Isi
.............................................................................................
Iii
BAB I PENDAHULUAN PENDAHULUAN
.............................................................................................
1
1. LATAR BELAKANG BELAKANG
.............................................................................................
1
2. TUJUAN
.............................................................................................
1
BAB II PEMBAHASAN PEMBAHASAN
.............................................................................................
2
2.1 Konstruksi Transistor Bipolar
.....................................................................................
3
2.2 Aliran Arus Listrik pada
.....................................................................................
4
.............................................................................................
4
transistor NPN dan PNP 2.3 Prisip kerja BJT
2.4 Karakteristik Karakteristik Transfer Transistor
.....................................................................................
10
2.5 Penguat Dalam Keadaan Diam
.....................................................................................
13
CONTOH SOAL
.....................................................................................
14
BAB III KESIMPULAN & SARAN
.............................................................................................
18
DAFTAR PUSTAKA
.............................................................................................
19
By’ KRISNA singh
Page iii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pembahasan Transistor
Dewasa ini, perkembangan teknologi semakin pesat. Dari dulunya yang masih menggunakan teknologi lama seperti mesin tik atau pager dan sekarang dapat menggunakan computer, notebook, atau laptop. Perkembangan teknologi tersebut juga mangalami perkembangan komponen-komponen di dalamnya. Sama seperti penjelasan di atas, teknologi lama menggunakan komponen yang sangat sederhana sedangkan teknologi sekarang menggunakan komponen-komponen yang lebih canggih dan merangkainya merangkainya lebih rumit.
Komponen-komponen pada suatu alat elektronika adalah semua alat atau bahan penyusun suatu alat. Alat yang digunakan seperti resistor, transistor, dioda dan lain sebagainya sebagainya ditambah dengan sumber daya dan keluaran. Komponen-komponen yang dirangkai akan membentuk rangkaian. Rangkaian terdiri dari komponen yang disolder di atas PCB dan disambungkan dengan menggunakan kabel atau timah yang sebelumnya sebelumnya telah disolder.
Ada suatu komponen elektronika yang menarik perhatian. Karena resistor yang fungsinya membatasi arus dan dioda sebagai penyearah arus sudah biasa dan sudah sering ditemukan, maka transistor akan dibahas pada makalah ini . Walter H. Brattain dan John Bardeen pada akhir Desember Desember
1947
di
Bell Telephone Laboratories berhasil menciptakan menciptakan suatu komponen yang
mempunyai mempunyai sifat menguatkan menguatkan yaitu yang disebut dengan Transistor. Keuntungan komponen komponen transistor ini dibanding dengan pendahulunya, pendahulunya, yakni tabung hampa, adalah ukuran fisiknya yang sangat kecil dan ringan. Bahkan dengan teknologi sekarang ini ratusan ribu transistor dapat dibuat dalam satu keping silikon. Disamping itu komponen semikonduktor semikonduktor ini membutuhkan membutuhkan sumber daya yang kecil serta serta efesiensi yang tinggi. Pada makalah ini akan dibahas struktur transistor bipolar dan karakteristiknya. karakteristiknya. Pemberian bias yang benar akan dapat menentukan daerah kerja transistor. Beberapa macam konfigurasi transistor juga dikenalkan.
1.2 Tujuan Pembahasan Transistor
Mempelajari Mempelajari tentang transistor bipolar
Mengetahui tentang teori transistor bipolar
Menjelaskan konsep hubungan antara arus basis, emilter, dan kolektor
Mengetahui aliran arus listrik pada transistor PNP dan NPN
Mengetahui prinsip kerja transistor PNP dan NPN
Mengetahui transistor sebagai saklar elektronik
By’ KRISNA singh
Page 1
BAB II PEMBAHASA P EMBAHASAN N
Pengertian Transistor adalah komponen elektronika terbuat dari alat semikonduktor yang banyak di pakai sebagai penguat, pemotong (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi lainnya. Pengertian Transistor pada alat semikonduktor mempunyai 3 elektroda (triode), yaitu dasar (basis), pengumpul (kolektor) dan pemancar (emitor).
Pada dasarnya transistor juga memiliki banyak kegunaan, salah satunya adalah berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET) memungkinkan mengalirkan arus listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.Tegangan yang memiliki satu terminal contohnya adalah Emitor yang dapat di pakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar dari pada input basis. Dalam sebuah rangkaian analog, komponen transistor dapat di gunakan dalam penguat (amplifier). Komponen yang terdapat dalam rangkaian analog antara lain pengeras suara, sumber listrik stabil dan penguat sinyal radio. Jadi pengertian transistor dapat di bilang sebagai pemindahan pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi penghantar pada suhu tertentu.
Cara kerja transistor hampir mirip dengan cara kerja resistor, yang juga memiliki tipe tipe dasar yang modern. Pada saat ini ada 2 tipe dasar transistor modern, yaitu tipe Bipolar Junction Transistor (BJT) dan tipe Field Effect Transistor (FET) yang memiliki cara kerja berbeda beda tergantung dari kedua jenis tersebut. t ersebut.
Jenis-Jenis Transistor yang paling umum di bedakan menjadi dua jenis, yaitu Transistor Bipolar dan Transistor Efek Medan. Jenis-Jenis Transistor ini sangat menentukan sekali dalam pembuatan rangkaian elektronika. Terutama untuk pembuatan rangkaian amplifier, rangkaian saklar, general purpose, rangkaian audio, tegangan tinggi dan masih banyak lagi yang lainnya.
Transistor Bipolar atau nama lainnya adalah transistor dwikutub adalah jenis transistor paling umum di gunakan dalam dunia elektronik. Di dalam transistor ini terdapat 3 lapisan material semikonduktor yang terdiri dari dua lapisan inti, yaitu lapisan P-N-P dan lapisan N-P-N. Transistor bipolar juga memiliki 3 kaki yang masing masing di beri nama Basis (B), Kolektor (K) dan Emiter (E). Perbedaan antara fungsi dan jenis-jenis transisor ini terlihat pada polaritas pemberian tegangan bias dan arah arus listrik yang berlawanan.
By’ KRISNA singh
Page 2
2.1 Konstruksi Transistor Bipolar
Transistor adalah komponen komponen semikonduktor semikonduktor yang terdiri terdiri atas sebuah sebuah bahan type type p dan diapit oleh dua bahan tipe n (transistor NPN) atau terdiri atas sebuah bahan tipe n dan diapit oleh dua bahan tipe p (transistor PNP). Sehingga transistor mempunyai mempunyai tiga terminal yang berasal dari masing-masing masing-masing bahan tersebut. tersebut. Struktur dan simbol simbol transistor bipolar dapar dapar dilihat pada gambar. gambar. Disamping itu yang perlu diperhatikan adalah bahwa ukuran basis sangatlah tipis dibanding emitor dan kolektor. Perbandingan Perbandingan lebar lebar basis ini dengan lebar lebar emitor dan kolektor kolektor kurang lebih adalah 1 : 150. Sehingga ukuran basis yang sangat sempit ini nanti akan mempengaruhi mempengaruhi kerja transistor. Simbol transitor bipolar ditunjukkan pada gambar 1.
Pada kaki emitor terdapat tanda panah yang nanti bisa diketahui bahwa itu merupakan arah arus konvensional. Pada transistor npn tanda panahnya menuju keluar sedangkan pada transistor pnp tanda panahnya menuju kedalam.
Gambar 1. Struktur dan simbol transistor bipolar
Ketiga terminal transistor tersebut dikenal dengan Emitor (E), Basis (B) dan Kolektor (C). Emitor merupakan merupakan bahan semikonduktor yang diberi tingkat doping sangat tinggi. Bahan kolektor diberi doping doping dengan dengan tingkat yang yang sedang. sedang. Sedangkan basis adalah adalah bahan dengan dengan doping yang sangat rendah. Perlu diingat bahwa semakin semakin rendah tingkat doping suatu bahan, maka semakin kecil konduktivitasnya. Hal ini karena jumlah pembawa mayoritasnya mayoritasnya (elektron untuk bahan n; dan hole untuk bahan bahan p) adalah adalah sedikit.
By’ KRISNA singh
Page 3
2.2 Aliran Arus Listrik pada Transistor PNP dan NPN
Pada transistor baik baik untuk tipe NPN atau atau PNP anak panah panah selalu ditempat ditempat emitor artinya anak panah menunjuk arus listrik konvensional dimana arahnya berlawanan berlawanan denga arah arus electron Transistor PNP: Arus listrik l istrik yang besar akan mengalir dari emitter ke collector. Apabila ada arus kecil yang mengalir dari emitter ke base.
Transistor NPN: Arus listrik li strik yang besar akan mengalir dari collector ke emitter, apabila ada arus kecil yang mengalir dari base ke emitter. Dalam hal ini transistor mirip dengan amplifier, yang mengontrol jumlah arus dari collector ke emitter oleh arus yang mengalir dari base. Transistor juga mirip dengan fungsi sakelar. Transistor akan bekerja pada posisi ON, yaitu arus akan mengalir dari collector ke emitter apabila arus kecil mengalir dari base. Sedangkan Sedangkan transistor akan berada pada pada posisi OFF, apabila tidak ada ada arus yang mengalir dari base.
2.3 Prinsip Kerja dari Transistor
A. Cara kerja Transistor
Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect transistor (FET), yang masing-masing masing-masing bekerja secara berbeda. Transistor bipolar dinamakan dinamakan demikian karena kanal konduksi
utamanya menggunakan menggunakan dua polaritas polarita s pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk
By’ KRISNA singh
Page 4
membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut. FET (juga dinamakan d inamakan transistor tran sistor unipolar) u nipolar) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron (elektr on atau hole, tergantung ter gantung dari tipe ti pe FET). Dalam FET, arus listrik listri k utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan (di bandingkan dengan transistor tra nsistor bipolar dimana d imana daerah Basis Basi s memotong arah
arus listrik listr ik utama).
Dan
ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut. Apabila pada terminal transistor tidak diberi tegangan bias dari luar, maka semua arus akan nol atau tidak ada arus yang mengalir. Sebagai mana terjadi pada persambungan dioda, maka pada persambungan persambungan emiter dan basis (JE) serta pada persambungan persambungan basis dan kolektor (JC) terdapat daerah pengosongan. Tegangan penghalang (barrier potensial) potensial ) pada masing-masing masing-masi ng persambungan dapat dilihat pada gambar 2. Penjelasan kerja berikut ini didasarkan pada transistor jenis PNP (bila NPN maka maka semua polaritasnya polaritasnya adalah adalah sebaliknya). sebaliknya).
Gambar 2 Penjelasan kerja berikut ini didasarkan pada transistor jenis PNP (bila NPN maka semua polaritasnya adalah sebaliknya).
Pada diagram potensial terlihat bahwa terdapat perbedaan potensial antara kaki emitor dan basis sebesar Vo, juga antara kaki basis dan kolektor. Oleh karena potensial ini berlawanan dengan muatan pembawa pada masing-masing masing-masing bahan tipe ti pe P dan N, maka arus rekombinasi hole-elektron tidak akan mengalir. Sehingga pada saat transistor tidak diberi tegangan bias, maka arus tidak akan
By’ KRISNA singh
Page 5
mengalir. Selanjutnya apabila apabila antara terminal terminal emitor dan basis diberi diberi tegangan bias maju maju (emitor positip dan basis negatip) serta antara terminal basis dan kolektor diberi bias mundur (basis positip dan kolektor negatip), maka transistor disebut mendapat mendapat bias aktif (lihat gambar). gambar). Setelah transistor diberi tegangan bias aktif, maka daerah pengosongan pada persambungan emitor-basis menjadi semakin sempit karena mendapatkan bias maju. Sedangkan daerah pengosongan pada persambungan persambungan basis-kolektor basis-kolektor menjadi menjadi semakin semakin melebar karena karena mendapat mendapat bias mundur. mundur. Pemberian tegangan tegangan bias seperti seperti ini menjadikan menjadikan kerja transistor berbeda berbeda sama sekali sekali bila dibanding dengan dua dioda yang disusun berbalikan, meskipun sebenarnya sebenarnya struktur transistor adalah mirip seperti dua dioda yang disusun berbalikan, yakni dioda emitor-basis (P-N) dan dioda basis-kolektor (N-P). (N-P).
Gambar3. Transistor dengan dengan tegangan bias aktif
Bila mengikuti mengi kuti prinsip kerja dua du a dioda yang berbalikan, berbali kan, maka dioda emitorbasis emitorbasi s yang mendapat bias maju akan mengalirkan arus dari emitor ke basis dengan cukup besar. Sedangkan dioda basis-kolektor basis-kolekt or yang mendapat bias mundur praktis tidak mengalirkan arus. Dengan demikian terminal emitor dan basis akan mengalir arus arus yang besar dan terminal kolektor tidak mengalirkan arus. Namun yang terjadi pada transistor tidaklah demikian. Hal ini disebabkan karena dua hal, yaitu: ukuran fisik basis yang sangat sempit (kecil) dan tingkat doping basis yang sangat rendah. Oleh karena itu konduktivitas basis sangat rendah atau dengan kata lain jumlah pembawa mayoritasnya (dalam hal ini adalah elektron) sangatlah sedikit dibanding dengan pembawa mayoritas emitor (dalam hal ini adalah hole). Sehingga jumlah hole yang berdifusi ke basis sangat sedikit dan sebagian besar tertarik ke kolektor dimana dimana pada kaki kaki kolektor ini terdapat terdapat tegangan negatip yang relatif besar.
By’ KRISNA singh
Page 6
Prinsip kerja transistor ini akan lebih jelas lagi apabila dilihat gambar potensial pada gambar 4.
Gambar 4. Diagram potensial pada transistor dengan bias aktif Tegangan bias maju yang diberikan pada dioda emitor-basis (VEB) akan mengurangi potensial penghalang Vo, sehingga pembawa muatan mayoritas pada emitor akan mudah untuk berekombinasi berekombinasi ke basis. Namun karena konduktivitas basis yang rendah dan tipisnya basis, maka sebagian besar pembawa muatan akan tertarik ke kolektor. Disamping itu juga dikuatkan oleh adanya
beda
potensial
pada basiskolektor basiskolekt or yang semakin tinggi sebagai akibat penerapan bias
mundur VCB.
Dengan demikian arus dari emitor (IE) sebagian kecil dilewatkan ke basis (IB) dan sebagian besar lainnya diteruskan kolektor (IC). Sesuai dengan hukum Kirchhoff maka diperoleh persamaan persamaan yang sangat penting yaitu: IE = IC + IB
Karena besarnya arus IC kira-kira 0,90 sampai 0,998 dari arus IE, maka dalam praktek umumnya dibuat IE ≅ IC. Disamping ketiga macam arus tersebut yang pada
dasarnya adalah
disebabkan karena aliran pembawa pembawa mayoritas, di dalam transistor sebenarnya masih terdapat aliran arus lagi yang relatif sangat kecil yakni yang disebabkan oleh pembawa minor-itas. Arus ini sering disebut dengan arus bocor atau ICBO (arus kolektor-basis dengan emitor terbuka). Namun dalam berbagai analisa praktis arus ini sering diabaikan. Seperti halnya pada dioda, bahwa dalam persambungan persambungan PN yang diberi bias mundur mengalir arus bocor Is karena pembawa minoritas. Demikian juga dalam trannsistor dimana persambungan persambungan kolektor-basis yang diberi bias mundur VCB akan mengalir arus bocor (ICBO). Arus bocor ini sangat peka terhadap temperatur, yakni akan naik dua kali untuk setiap kenaikan temperatur 10 OC. By’ KRISNA singh
Page 7
Diagram aliran arus IE, IB, IC dan ICBO dalam transistor transisto r dapat dilihat pada gambar 5. Dari gambar tersebut
terlihat
bahwa
arus
kolektor
merupakan merupakan penjumlahan dari arus pembawa
mayoritas dan arus pembawa minoritas, yaitu IC = ICmayoritas+ ICBOminoritas.
Gambar 5. Diagram aliran arus dalam transistor t ransistor
B. Cara Kerja Transistor
1. Akan mengalir arus pada terminal kolektor dan emiter (Ic) apabila ada arus yang mengalir pada terminal basis emiter (IB). dalam keadaan ini transmiter “on” 2. Perbandingan antara Ic dan IB disebut sebagai “Bandingan “Bandingan hantaran maju” (Forward (Forward current ratio) disebut HFE
HFE disebut juga sebagai „penguatan‟ transistor atau “α” atau β. • Untuk Ic dan IB searah ditulis HFE • Untuk Ic dan IB searah ditulis Hfe
3. Pada transistor daya: hFE = + 25 kali 4. Untuk penguatan frekwensi tinggi hFE = 100 kali
By’ KRISNA singh
Page 8
Parameter Transistor
1. Parameter transistor tidaklah sama meskipun dalam dalam tipe yang sama sekalipun 2. Tapi dalam prakteknya, parameter dianggap sama (konstan) 3. Konduktansi (daya hantar)
Dimana ie
: Arus sinyal ac antar kolektor – kolektor – emiter emiter
Vbe : tegangan sinyal ac antara basis – basis – emiter emiter
4. Dalam rangkaian penguat untuk sinyal kecil, berlaku penguatan tegangan sebagai berikut; A = Gm x RL Dimana RL = RC // RBb
Parameter lainnya
1. Impedansi masukan (impedansi input) dimana Vb = tegangan sinyal yang masuk ke basis ib = arus sinyal pada basis 2. Impedansi keluaran (impedansi output) a. tanpa isyarat (sinyal) di basis
dimana : Ve = tegangan sinyal di kolektor ic = arus sinyal di kolektor b. Dengan adanya adanya sinyal di basis dimana : Ic = arus kolektor
By’ KRISNA singh
Page 9
2.4 Transistor Sebagai Penguat Arussebagai penguat :
• Transistor bekerja bekerja pada mode mode aktif. • Transistor berperan berperan sebagai sebuah sumber sumber arus yang dikendalikan oleh tegangan tegangan (VCCS). • Perubahan pada tegangan base-emitter,vBE, base -emitter,vBE, akan menyebabkan perubahan pada arus collector, iC. • Transistor dipakai untuk membuat membuat sebuah penguatan transkonduktansi. transkonduktansi. • Penguatan tegangan dapat diperoleh dengan melalukan arus collector ke sebuah resistansi, RC. • Agar penguat menjadi penguat linier, transistor harus diberi bias, dan sinyal akan ditumpangkan pada tegangan bias dan sinyal yang akan diperkuat harus dijaga tetap kecil. Dengan arus IB yang kecil dapat menghasilkan arus kolektor IC yang besar. Jika arus basis IB kita anggap sebagai input dan arus kolektor IC sebagai output, maka transistor dapat kita anggap sebagai penguat arus atau sering kita sebut penguat arus (current amplimeter) amplimeter) Hfe. Karena arus IC lebih besar dari arus keluaran IB jadi penguatan arus / Hfe dapat didefenisikan sebagai perbandingan antara arus keluaran IC dan arus masukan IB Rumus =
karena
Kegunaan lain transistor
1. Saklar elektronik Gambar transistor ini dapat dianalisa sebagai saklar berikut;
By’ KRISNA singh
Page 10
dari gambar analogi saklar tersebut, bila basis diberi sinyal maka saklar akan terdorong sehingga akan menutup, dengan demikian arus akanmengalir dar C ke E bila dalam rangkaian digambarkan sebagai berikut;
Keterangan VR
= resistor variable = Lampu pijar
tegangan positif akan masuk ke transistor yaotu ke kolektor melalui R1 dan ke basis melalui R2 dan VR (resistor variable) R3 berfungsi sebagai umpan negatif agar arus mesuk ke basis. Bila VBE telah tercapai, maka transistor akan di „on” sebagai saklar, sehingga arus akan mengalir dari kolektor ke emiter dan lampu akan menyala.
2. Penguat Sinyal Penguatan sinyal pada transistor “bila kaki kolektor dan emiter diberi tegangan dan basis diberi sinyal input maka transistro akan „on‟ sehingga arus mengalir dari C ke E. sinyal basis akan diperkuat oleh arus tersebut yang dapat dideteksi melalui output pada C dan E. ICB0 : arus bocor pada transistor yang mengalir dari kolektro kemudian kemudian ke basis, lalu ke netral Basis : Kaki transistor transistor untuk memasukkan memasukkan input sinyal yang yang akan diperkuat Keadaan Keadaan jenuh : Suatu keadaan dimana apabila sinyal input diperbesar maka sinyal output tidak akan naik lagi.
By’ KRISNA singh
Page 11
Karakteristik Transfer Transistor
Transistor merupakan alat dengan tiga terminal seperti yang diperlihatkan oleh simbol sirkuit pada gambar. gambar. Setelah bahan bahan semikonduktor semikonduktor diolah, terbentuklah terbentuklah bahan semikonduktor semikonduktor jenis jenis p dan n. Walapun proses pembuatannya sangat banyak, pada dasarnya transistor merupakan tiga lapis gabungan kedua jenis bahan tadi, yaitu PNP dan NPN. Prinsip kerja kedua tipe ini sama, perbedaan hanyalah keberadaannya dalam kondisi pancaran DC
Gambar Gambar sirkuit untuk simbol transistor (a) PNP, (b) NPN Gambar dibawah memperlihatkan
karakteristik karakterist ik keluaran yang menghubungkan arus IC
dengan tegangan Vce untuk harga arus IB tertentu. Kurva ini menyajikan hubungan antar arus masukan disatu sisi dan arus serta tegangan keluaran di sisi lain. Parameter yang sangat penting bagi transistor adalah penguat arus DC yang dikenal sebagai oenguat arus statis hfe. Ini adalah penguatan transistor pada keadaan stasioner, yaitu tanpa sinyal masukan, tidak mempunyai satuan (karena suatu perbandingan. Transistor NPN kolektor dan emiter merupakan bahan semikonduktor jenis p. transistor bekerja dalam satu arah, yaitu dari kolektor menuju emitter, karena kedua terminal tersebut terbuat t erbuat dari bahan yang sama. Pada dasarnya transistor dapat dianggap sebagai suatu piranti yang beroperasi karena adanya arus. Kalau alat mengalir kedalam basis dan melewati sambungan basis emitter, suatu suplay positif pada kolektor akan menyebabkan arus mengalir antara kolektor dan emitter. Dua hal yang harus diperhatikan pada arus kolektor ini adalah: a. untuk arus basis nol, arus kolektor turun sampai pada tingkat arus kebocoran, yaitu kurang dari 1 mikro ampere dalam kondisi normal (untuk transistor dengan bahan dasar silikon). B. untuk arus basis tertentu, arus kolektor yang mengalir akan jauh lebih besar daripada arus basis itu. Arus kolektor tersebut dicapai dengan Ic = hfe x Ib. 3. Transistor sebagai saklar cara termudah untuk menggunakan sebuah transistor adalah sebuah saklar, artinya bahwa kita mengoperasikan mengoperasikan transistor pada salah satu saturasi atau titik sumbat, tetapi tidak di tempat-tempat tempat-tempat sepanjang garis beban. Jika sebuah t ransistor berada dalam keadaan saturasi, transistor
By’ KRISNA singh
Page 12
tersebut seperti sebuah saklar yang tertutup dari kolektor ke emiter. Jika transistor tersumbat (cutoff), transistor seperti sebuah saklar yang terbuka.
2.5 Penguat dalam Keadaan Diam
Ketika pada rangkaian penguat belum diberi sinyal masukan AC, maka rangkaian penguat disebut berada dalam keadaan diam. Supaya bekerja maka transistor harus dipanjar dengan tegangan DC. Cara transistor dalam keadaan diam adalah 1. Matikan sinyal generator untuk sementara. 2. Hidupkan catu dayadaya, minimumkan bias kontrol (p tensiometer 10 k). Baca harga, VCE dan IC Petakan sebagai titik pada kertas graf karakteristik transistor. Titik tersebut adalah salah satu titik garis beban. 3. Atur potensiometer 10 k sehingga arus basis sebesar 10 µ A. Catat harga VCE dan Ic Hargaharga ini adalah harga titik kerja. 4. Petakan karakteristik Ic/VCE transistor. 5. Variasikan arus basis menjadi 5µA dan 15µA Untuk masing-masing harga arus basis petakan nilai yang diperoleh. Semua titik-titik ini harus terletak pada garis lurus (garis beban) 6. Atur arus basis menjadi 10 µA kembali. Hidupkan sinyal generator dan atur untuk menghasilkan sinyal 1 Vp-p pada 1 kHz. Gunakan osiloskop untukmengamati bentuk gclombang input dari sinyal generator dan bentuk gelombang output pada kolektor transistor gambarkan kedua bentuk gelombang gelombang tersebut. 7. Atur potcnsiometer ke posisi minimum dan gambarkan bentuk gelombang output. 8. Kemudian atur ke posisi maksimum dan catat pula bentuk gelombang output.
By’ KRISNA singh
Page 13
CONTOH SOAL : 1. Berapa arus emiter DC pada gambar dibawah ini dan tegangan output AC nya? +20 V +20 V
Dik : Seperti gambar di atas, dengan VBE = 0.7 V Dit : IE = .......? dan Av = ........? Jawab : IE =
20 V – V – 0.7 0.7 V
=
39 k
r e‟ =
25 mV
=
IE IE =
VIN
=
r e‟ IC IE, Maka
19.3 V
0.4948 mA =
39 k 25 m V
= 0.4948 m A 1mV
=
50.52
0. 01979 m A
50.52 Vo = IC ( R C // R L ) = 0.01979 m A ( 33 k + 10 k ) = 0.01979 m A ( 7.674 k ) = 0.15187 V
Sehingga,
Vo Av =
0.15187 V =
Vin
= 151,88 kali
1mV
Av = 152 kali
By’ KRISNA singh
Page 14
2. Lembar data untuk 3NI28 menunjukan bahwa ini adalah MOSFET jenis pengosongan dengan kebocoran gerbang – 50pA untuk tegangan gerbang -8V. Hitung resistensi gerbang dari D MOSFET ini ? Rgs = Vgs/Ig = 8 / 50 (10-12) = 160.0000 160.0000 M ohm Arus bocoran gerbang dalam MOSFET jauh lebih kecil daripada dalam FET karena gerbang yang diisolasi. Lagipula arus bocoran FET naik secara eksponensial dengan naiknya temperatur karena sambungan pn yang dibias reverse arus bocoran MOSFET jauh lebih kurang peka terhadap temperatur. Karena itu jika anda memerlukan resistansi input yang sangat tinggi untuk jangkauan temperatur yang sangat besar, MOSFET lebih disukai daripada JFET. 3. Pada gambar di bawah ini, Tentukan persamaan IC, VC, dan VE ? +10 V
Penyelesaian : Dik : seperti gambar yang diatas Dit : nilai IE=......? IC =.......? V E = .......? dan VC = ......? Jawab : Tegangan pada 330 Ohm adalah : 330
V=
x 10 V
=
2.87 V
820 + 330 VBE = 0.7 V Sehingga,
VE = V (pada R=330 ) – V VBE VE = 2.87 V – V – 0.7 0.7 V = 2.17 V
VE
2.17 V =
IE = R E IE
= 0.0028933 A = 2.893 m A 750
IC
By’ KRISNA singh
Page 15
Vc = Vcc – Vcc – Ic.Rc Ic.Rc = 10 V – V – 2.893 2.893 mA x 1 k = 10 V – V – 2.893 2.893 V Vc = 7.107 V
4. Gambar dibawah ini menunjukan penguat dua tingkat. Tentukan persamaan IC dan VC untuk masing-masing masing-masing tingkat?
Penyelesaian :
Dik : seperti gambar diatas Dit : Ic = .......? Vc =........? Jawab : Untuk menjawab pertanyaan penguat dua tingkat, kita perlu melakukan dua tahap. Tahap 1: Tegangan pada R = 10 k 10 k
V=
x 20 V
=
6.25 V
10 k + 22 k Dengan VBE = 0.7 V Sehingga,
VE1 = V (pada R=10 k ) – V VBE VE = 6.25 V – V – 0.7 0.7 V = 5.55 V
Maka : VE1 IE1 =
5.55 V =
R E IE
= 1.423 m A 3.9 k
IC
By’ KRISNA singh
Page 16
+20 V
Tegangan kolektor ground DC : Vc1 = Vcc – Vcc – Ic.Rc Ic.Rc = 20 V – V – 1.423 1.423 mA x 2.4 k = 20 V – V – 3.415 3.415 V Vc1 = 16.585 V Tahap 2:
Tegangan pada R = 2 k 2k
V=
x 20 V
=
3.9215 V
8.2 k + 2 k Dengan VBE = 0.7 V Sehingga,
VE2 = V (pada R=2 k ) – V VBE VE2 = 3.9215 V – V – 0.7 0.7 V = 3.2215 V
Maka : VE2 IE2 =
3.2215 V =
= 0.006854 A = 6.854 mA
R E IE
470 IC
Tegangan kolektor ground DC : Vc2 = Vcc – Vcc – Ic.Rc Ic.Rc = 20 V – V – 6.854 6.854 mA x 1 k = 20 V – 6.854 6.854 V = 13.146 V
5. Dari gambar dibawah ini, jika IE = 1 Ma, RE = 1 k , dan RL = 5,6 k . Berapa penguat tegangan pada pengikut emitter? Solusi : Kita cari dulu nilai re‟ : Re‟ = 25 mV = 25 1 mA Berikutnya kita tentukan nilai rE : rE = RE // RL = 1 k // 5,6 k = 848 Kemudian kita kita hitung penguat penguat tegangan tegangan :
By’ KRISNA singh
Page 17
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan
Dari pembahasan diatas, secara jelas kita dapat mengetahui bahwa transistor adalah komponen yang sangat diperlukan dari sebuah perangkat perangkat elektronika sedangkan sedangkan elektronika elektronika sendiri tidak dapat dipisahkan dri kehidupan sehari-hari. Transistor adalah alat semikonduktor yangdipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit, pemutus, penyambung penyambung (switching), (switching), stabilisasi tegangan, tegangan, modulasi modulasi sinyal dan lain lain sebagainya. sebagainya. Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.
3.2 Saran
Sebagai calon guru fisika kita harus menguasai dan mengetahui penggunaan transistor serta berbagai prinsip kerjanya, agar kita bisa menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari.
By’ KRISNA singh
Page 18
DAFTAR PUSTAKA
Malvino, Albert Paul. 1984. Prinsip-Prinsip Elektronika. Jakarta; Erlangga Millman, Jacob & Cristos C. Jalkias. 1986. Elektronika Terpadu. Jakarta; Erlangga Http:\\.id.wikipedia.org/wi Http:\\.id.wikipedia.org/wiki/transistor” ki/transistor” kategori transistor
By’ KRISNA singh
Page 19