MODUL 2 (BJT)

Lab. Teknik Fisika II

MODUL 2

BJT (BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR)

Nama

: Christopher

NIM

: 1400510020

Tgl. Praktikum

: 4 MAY 2016

I

Rekan Kerja : 1. Reinhart A. 2. Joshua G. L.

TUJUAN PRAKTIKUM 

Mengetahui karakteristik dari transistor BJT.



Memahami transistor BJT sebagai penguat berkonfigurasi common base, base, common emiter dan dan common collector .

II

PRINSIP PENGUKURAN

2.1 DASAR TEORI Transistor merupakan komponen elektronika yang berbahan dasar semikonduktor dengan bahan dasar tipe N dan tipe P serta mempunyai tiga lapisan elektroda (Trioda). Trioda). Transistor memiliki 3 buah kaki dimana terdiri dari E (Emitter), B (Base) dan C (Collector) serta terdiri dari dari 2 jenis yaitu tipe NPN dan tipe PNP. PNP. Transistor juga bersikap seperti dioda dimana transistor juga mempunyai depletion region, region, misalakan untuk dioda tipe NPN kutub base base - emitter akan akan bertindak seperti forward seperti forward bias dengan bias dengan tegangan aktif berkisar 0,6V dan base – collector sebagai reverse bias. bias.

(a)

(b)

Gambar 2.1 Perbandingan tipe NPN (a) dan tipe PNP (b)

2 || Christopher [1400510020] [1400510020]


Ketiga bahan lapisan elktroda dari transistor mempunyai sebutan dan fungsi masing-masing, sebagai berikut : 

Base (B) Lapisan yang mengatur banyaknya muatan yang akan mengalir.



Collector (C) Lapisan yang menampung elektron.



Emitter (E) Lapisan yang melepas muatan.

Untuk tipe NPN (Gambar 2.1 a) base akan mengalirkan arus yang kecil sehingga diperlukan pemasangan resistor, ketika base mendapatkan tegangan minimum untuk aktif maka arus akan mengalir dari collector menuju emitter dan arus dari base juga akan masuk menuju emitter dapat dikatakan short circuit , namun ketika tidak mendapatkan tegangan minimum pada kaki base, transistor tiper NPN tidak akan mengalirkan arus sehingga dapat dikatakan open circuit . Hal ini berbalikan dengan tipe PNP (gambar 2.1 b), pada transistor tipe PNP arus akan mengalir dari emitter menuju collector dan base menuju collector . Pada transistor tipe PNP ketika tidak mendapatkan tegangan arus akan tetap mengalir dapat dikatakan short circuit dan ketika mendapatkan tegangan arus akan berhenti mengalir dapat dikatakan open circuit . Terdapat suatu hubungan matematis besaran antara arus I c dengan arus IE yaitu β sebagai penguat arus DC untuk common emitter dan α sebagai penguat arus untuk common base dengan hubungan matematis sebagai berikut :  =

 

 =

 

 =  + 

=

 

=

 

Arus collector juga bergantung pada tegangan collector-emittor . Titik kerja transistor dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu daerah aktif, saturasi dan cut off . Persyaratan kondisi ketiga mode kerja sebagai berikut :

Tabel 2.1 Titik kerja transistor Dari tabel tersebut dapat ditunjukan karakteristik dari transistor (gambar 2.2) dimana merah ditunjukan sebagai daerah saturasi dimana menunjukan transistor mengalirkan arus dari collector menuju emitter dimana arus yang mengalir adalah 2 || Christopher [1400510020]


arus maximum dapat dikatakn juga sebagai short circuit (sambungan C-E terhubung). Selanjutnya daerah cut-off (warna kuning pada gambar 2.2) dimana menujukan arus tidak dapat mengalir dari collector menuju emittor yang disebabkan transistor tidak mendapatkan tegangan untuk membuka saklarnya atau dapat dikatakan sebagai open gate. Karakter terakhir yakni daerah aktif, pada daerah tersebut transistor digunakan sebagai penguat sinyal, transistor dikatakan bekerja pada daerah aktif hal ini ditujukan untuk menghasilkany sinyal keluaran yang tidak cacat daerah tersebut terletak diantara daerah aktif dan saturasi.

Gambar 2.2 Kurva karakteristik transistor BJT

2.2 ALAT DAN BAHAN Pada percobaan tersebut digunakan alat dan bahan sebagai berikut : 1. Power Supply (Catu daya 0 – 12V) 2. Digital / analog multimeter 3. Osiloskop 4. Transistor NPN 3904 5. Frequency generator 6. Breadboard 7. Kabel Jumper 8. Resistor 9. Resistor Variabel (Potentiometer ) 10. Kapasitor

2 || Christopher [1400510020]


2.3 PROSEDUR PERCOBAAN Percobaan I (Karakteristik BJT)

Gambar 2.3 Rangkaian percobaan 1 1. Rangkailah percobaan seperti gambar 2.3 Perhatikan konfigurasi kaki dari transistor berdasarkan data sheet dari tipe transistor yang digunakan. 2. Aturlah VIN pada tegangan 12V kemudian atur tegangan V BB dengan cara memutar potentiometer . 3. Ukurlah tegangan V RB, VRC, VRE, VBE dan VCE. 4. Carilah nilai dari IB, IC, IE, α dan β 5. Gambarkan kurva karakteristik dari masing-masing arus dan V CE

Percobaan II (Common Emitter )

Gambar 2.4 Rangkaian percobaan 2 1. Rangkailah percobaan seperti gambar 2.4 2. Berikanlah signal dari FG, V IN sinus dengan frekuensi 1kHz, aturlah ampiltudo VIN hingga didapatkan sinyal tidak cacat (tidak terpotong) pada V OUT. 3. Amati dan gambarkan V IN (Coupling AC) dan VOUT(Coupling AC). 4. Kemudian ganti R7 dengan R 4K7. 5. Catat VIN (Vpp), VOUT, Gain AV dan beda fase. 2 || Christopher [1400510020]


Percobaan III (Common Collector )

Gambar 2.5 Rangkaian Percobaan 3 1. Rangkailah percobaan seperti gambar 2.5 2. Berikan sinyak dari FG, V IN seinus dengan frekuensi 1kHz dengan 2 V PP. 3. Amati dan gambarkan V IN (Coupling AC) dan VOUT (Coupling AC). 4. Catat VIN (Vpp), VOUT, Gain AV dan beda fase.

2 || Christopher [1400510020]


III

DATA EKSPERIMEN Percobaan I (Karakteristik BJT) NO

Vbb (V)

Vrb (mV)

Vrc (mV)

Vre (mV)

Vbe (mV)

Vce (V)

1

0

0

0

0

213

17,65

2

0,53

1,9

2,4

2,14

546

17,69

3

0,81

8,3

174

179

628

17,35

4

1,06

18,7

412

398

640

16,9

5

1,52

37,1

841

836

647

16

6

2,06

58,8

1362

1330

649

14,96

7

2,54

77

1824

1840

651

13,91

8

3,03

95,65

2280

2330

660

12,88

Tabel 2.2 Data percobaan 1

Percobaan II (Common emitter ) Dengan resistor 1K ohm

Gambar 2.6 Percobaan 2 Channel 1

2 || Christopher [1400510020]



Dengan resistor 4K7 ohm

Gambar 2.8 Percobaan 2 Channel 1 dengan R 4K7 ohm

2 || Christopher [1400510020]


Gambar 2.9 Percobaan 2 Channel 2 dengan R4K7



2 || Christopher [1400510020]



2 || Christopher [1400510020]


IV

PENGELOLAHAN DATA Percobaan I (Karakteristik BJT) NO 1 2 3 4 5 6 7 8

α β Ic (mA) Ie (mA) 0 0 0 0 0,02087 0,01861 1,1215 10,94 1,513043 1,55652 0,97207 181,565 3,582609 3,46087 1,03518 190,817 7,313043 7,26957 1,00598 196,329 11,84348 11,5652 1,02406 200,614 15,86087 16 0,9913 205,161 19,82609 20,2609 0,97854 206,448 Tabel 2.3 Data pengelolahan percobaan 1

Ib (mA) 0 0,0019 0,0083 0,0188 0,0372 0,059 0,0773 0,096

Ie (theory) 0 0,022777 1,521377 3,601384 7,350292 11,90251 15,93818 19,92212

Ie (error) 0,0% 18,3% 2,3% 3,9% 1,1% 2,8% 0,4% 1,7%

Vbe VS Ic 700

628

649

647

640

651

660

600 546 500 e b V

400 300 213 200 100 0 0

5

10

15

20

25

Ic

Gambar 2.12 Grafik perbandingan V BE VS IC

Vce VS Ib 2017,65 17,69 17,35 16,9 18

16

16 14

14,96

13,91

12,88

12 e c 10 V

8 6 4 2 0

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

Ib

Gambar 2.13 Grafik perbandingan V CE VS IB

2 || Christopher [1400510020]


Vce VS Ic 2017,65 17,6917,35 16,9 18

16

14,96

16

13,91

14

12,88

12 e c 10 V

8 6 4 2 0 0

5

10

15

20

25

Ic

Gambar 2.14 Grafik perbandingan V CE VS IC

Percobaan II (Common Emitter ) Dengan resistor 1K ohm


2 || Christopher [1400510020]



Dengan resistor 4K7 ohm

Gambar 2.8 Percobaan 2 Channel 1 dengan R 4K7 ohm

2 || Christopher [1400510020]


Gambar 2.9 Percobaan 2 Channel 2 dengan R4K7



2 || Christopher [1400510020]



2 || Christopher [1400510020]


V

PEMBAHASAN Percobaan I Pada percobaan ini digunakan transistor bertipe NPN, seperti yang diketahui bahwa transistor tersusuan dari bahan dasar semikonduktor. Dari percobaan ini dapat dibuktikan bahwa transistor NPN memiliki tegangan aktif dari grafik perbandingan VBE dan IC. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa transistor mengalirkan arus IC ketika kaki base mendapatkan tegangan kurang lebih 0,6V dan arus IC akan mengalir dari Collector menuju Emitter hal ini layaknya seperti dioda akan menjadi aktif ketika mendapatkan tegangan minimum ( short circuit ). Namun pada transistor bertipe NPN arus yang mengalir berasal dari 2 sumber yakni arus dari collector dan base dimana arus base lebih kecil dibandingkan dengan arus dari collector .

Kemudian perbandingan antara V CE dengan IB dapat dilihat bahwa ketika tegangan pada trasnsitor (VBB) adalah 0 maka tegangan V CE sama dengan tegangan input (VIN). Sehingga dari grafik menunjukan ketika transistor mendapat tegangan maka nilai tegangan dari V CE akan berkurang dan terbagi dengan tegangan untuk mengaktifkan transistor dimana kaki base akan dialiri arus sehingga harus diberi hambatan yang lebih besar dibandingkan dengan hambatan yang diberikan pada kaki collector dikarenakan kaki base sangat sensitive dan arus harus lebih besar pada collector dibandingkan arus yang melewati base. Dari grafik perbandingan VCE dan IC dapat dilihat bahwa arus yang melewati IC lebih besar dibandingkan dengan arus yang melewati I E dikarenakan fungsi resistor yang membagi tegangan sehingga arus yang lewat menuju collector lebih besar dibandingkan dengan arus yang masuk kedalam base.

Dari percobaan tersebut diperoleh juga nilai α dan β, dimana β merupakan nilai kali penguat arus untuk common emitter dan α merupakan nilai kali penguat arus untuk common base. Hal ini menunjukan bahwa transistor menguatkan arus sehingga penguat arus karena arus yang melewati collector dikuatkan hingga 200 kali dari arus yang menuju kaki base.

2 || Christopher [1400510020]


Percobaan II Pada percobaan kedua dilakukan pengujian dimana kaki dari emitter di Grounded atau dapat dikatakan dihubungkan ke ground. Dari tegangan input yang masuk menuju base dan tegangan output yang masuk menuju kaki collector . Dari data menunjukan VIN yang masuk sebesar 4,96V dan V OUT sebesar 5,04V. Dari percobaan menujukan bahwa gelombong output yang keluar dari rangkaian mempunyai beda fase dengan gelombang input hal ini dikarenakan efek penggunaan capacitor . Rangkaian pada percobaan ini digunakan sebagai rangkaian amplifier transistor dimana menggunakan input tegangan AC. Pada rangkaian tersebut sinyal input masuk melalui kaki base dan emitter dikarenakan sinyal AC yang mempunyai siklus positif dan negatif. Tegangan DC yang digunakan sebagai saklar untuk membuat transistor aktif, sementara sinyal output dari rangkaian berasal dari kaki emitter dan collector . Pada rangkaian ini dapat dikatakan terjadinya penguat tegangan dan penguat arus serta beda fase dari sinyal output -nya. Penggunaan sinyal input AC membutuhkan rangkaian penguat

yang disebut dengan “biasing” dimana hal tersebut diperlukan untuk menetapkan titik operasi yang benar dan siap untuk menerima sinyal sehingga output dari rangkaian terkurang dari distorsi. Common emitter juga menunjukan dimana emitter digunakan bersama-sama oleh base dan collector . Untuk resistor 4K7 tegangan terbagi kembali sehingga input tegangan sebesar 720mV dan output sebesar 960mV. Hal tersebut menujukan bahwa rangkaian tersebut bertindak sebagai penguat tegangan dan arus. Dari gelombang output yang dihasilkan menunjukan bahwa rangkaian tersebut mempunyai gelombang beda fase dengan tegangan input -nya.

Percobaan III Pada percobaan ketiga dilakukan percobaan common collector dimana kaki dari collector dihubungkan ke ground , sehingga sinyal input berasal dari kaki basis dan sinyal keluaran berasal dari kaki emitter . Dari percobaan yang diperoleh menunjukan gelombang input dan output yang sefase. Dari percobaan yang dilakukan didapatkan data bahwa tidak terjadi perubahan tegangan dari sinyal input dan sinyal output, namun pada percobaan ini dihasilkan bahwa arus semakin meningkat sehingga dapat dikatakan konfigurasi seperti ini disebut

2 || Christopher [1400510020]


dengan emitter follower dimana hasil dari tegangan input sama dengan tegangan output .

VI

KESIMPULAN Dari percobaan yang dilakukan dengan menggunakan transistor tipe NPN 3904 menunjukan bahwa transistor dapat digunakan sebagai gate yang dapat dikatakan dapat mengatur arus yang akan lewat, hal tersebut dapat terjadi dikarenakan sifat material dasar seperti dioda yaitu semikonduktor. Ketika mendapat tegangan minimum (±0,6V dalam percobaan) maka transistor akan aktif dimana emitter akan dialiri arus yang berasal dari base dan collector . Dari percobaan juga menujukan bahwa transitor sebagai penguat arus dimana dalam percobaan didapatkan data transistor menguatkan arus hingga ±200 kali dari kaki base pada collector dan juga menguatkan tegangan output . Dari percobaan didapakan juga bahwa transistor memiliki 3 konfigurasi, yakni : 

Base Configuration Base Configuration, dimana kaki base dihubungkan dengan ground dan digunakan bersama untuk input maupun output sehingga sinyal input berasal dari collector dan output berasal dari emitter . Konfigurasi ini menunjukan bahwa transistor menguatkan tegangan dari sinyal input .



Collector Configuration Collector Configuration, dimana kaki collector dihubungkan dengan ground dan digunakan bersama untuk input maupun output sehingga sinyal input berasal dari base dan output melalui emitter . Konfigurasi ini menunjukan bahwa transistor sebagai penguat arus, namun tegangan dari ouput tetap sama dengan tegangan input .



Emitter Configuration Emitter Configuration, dimana kaki emitter dihubungkan dengan ground dan digunakan juga bersama untuk input maupun ouput sama seperti collector & base configuration sehingga sinyal input berasal dari base dan output melalui collector . Pada konfigurasi ini menujukan bahwa transistor sebagai penguat tegangan dan juga arus dari sinyal input , namun sinyal output dari rangkaian memiliki beda fase dengan sinyal input .

2 || Christopher [1400510020]


REFERENCES Coates, Eric. 2016. March 31. Accessed May 7, 2016. http://www.learnaboutelectronics.org/Semiconductors/bjt_03.php. Kho,

Dickson. 2015. september 8. Accessed May 9, http://teknikelektronika.com/tiga-jenis-konfigurasi-transistor-bipolar/.

Loku,

Richkey. 2015. 10 March. Diakses May 7, 2016. http://werdenforscher.blogspot.co.id/2015/03/pengertian-transistor-jenis-dan.html.

Nugroho, Mathius. 2015. April 7. Accessed May 8, https://www.academia.edu/12831647/konfigurasi_Common_Emittor.

2016.

2016.

Tanoto, Eko Wahyu. 2010. October 26. Accessed May 7, 2016. https://tanotocentre.wordpress.com/2010/10/26/bipolar-junction-transistorbjt/.

2 || Christopher [1400510020]

MODUL 2 (BJT)

Recommend Documents