TRANSISTOR BIPOLAR Oleh DANNY KURNIANTO ST SEKOLAH TINGGI

TRANSISTOR BIPOLAR Oleh : DANNY KURNIANTO, ST SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM PURWOKERTO

IDE DASAR TRANSISTOR • Transistor merupakan salah satu komponen aktif yang dibuat dari bahan semikonduktor jenis N dan P dengan susunan NPN atau PNP.

• Rangkaian ekivalen dioda transistor • Bentuk fisik transistor

KONFIGURASI TRANSISTOR • Terdapat tiga konfigurasi dasar dari sebuah transistor, yaitu ü Basis bersama ü Emitor bersama ü Kolektor bersama Basis bersama Emitor bersama Kolektor bersama

q. Konfigurasi Basis Bersama üSinyal input dimasukkan ke emitor dan sinyal output diambil dari kolektor dengan basis sebagai ground. üFaktor penguatan arus pada basis bersama disebut sebagai α (alfa). üα(dc) adalah perbandingan antara arus IC dan arus IE pada titik kerja. üα(ac) atau α adalah perbandingan antara arus IC dan IE pada tegangan VCB tetap.

• Berdasarkan aliran arus pada gambar diatas, dapat diketahui bahwa nilai α kurang dari 1, karena IE sebagian kecil dilewatkan ke basis menjaid IB dan sebagian besar lagi dilewatkan ke kolektor menjadi IC. IE = IB + IC • Harga tipikal α sekitar 0. 9 hingga 0. 998.

q. Konfigurasi Emitor Bersama üSinyal input diumpankan ke basis dan sinyal output diperoleh dari kolektor dengan emitor dipakai sebagai ground. üFaktor penguatan arus pada emitor bersama disebut sebagai β (beta). üPenguatan arus disini juga dikenal dengan dua sitilah yaitu β(dc) dan β(ac). üDefinisi β(ac) atau β adalah : üUmumnya, transistor mempunyai harga β dari 50 hingga 600 tergantung jenis transistornya.

• Hubungan antara α dan β adalah sebagai berikut : • Apabila nilai IB dan IE diatas dimasukkan kedalam persamaan berikut ini : IE = IB + IC Maka diperoleh :

• Dengan memasukkan arus bocor ICBO, maka besarnya arus kolektor IC adalah sebagai berikut : • (β+1)ICBO sering dikenal dengan istilah ICEO

q Konfigurasi Kolektor Bersama ü Sinyal input diumpankan ke basis dan sinyal output diperoleh dari emitor dengan kolektor sebagai ground. ü Faktor penguatan arus pada kolektor bersama disebut sebagai ɣ (gamma).

q Kurva Karakteristik Transistor üKurva karakteristik input hubungan basis bersama seperti pada gambar dibawah ini (untuk transistor NPN). Kurva hubungan antara arus emitor input (IE) dengan tegangan input VBE dengan tegangan output VCB sebagai parameter.

üKurva karakteristik output basis bersama, kurva dibawah ini menggambarkan hubungan antara arus output IC terhadap tegangan output VCB untuk berbagai variasi arus input IE. § Pada kurva disamping, menunjukkan adanya tiga daerah kerja transistor, yaitu daerah aktif, jenuh, mati. § Daerah kerja transistor ditentukan berdasarkan pemberian tegangan bias pada masing-masing persambungan. § Agar transistor dapat bekerja sbg penguat linier, maka harus berada pada daerah aktif.

üKurva karakteristik input pada hubungan Emitor bersama seperti pada gambar dibawah ini (untuk transistor NPN). • Kurva ini menunjukkan hubungan antara arus basis input IB dengan tegangan input VBE untuk variasi tegangan output VCE. • Pada tegangan sekitar 0. 7 V, transistor dapat dianggap bekerja pada daerah aktif. • Perubahan tegangan VCE tidak begitu mempengaruhi kurva ini.

üKurva karakteristik output untuk konfigurasi emitor bersama ditunjukkan pada gambar dibawah ini. • Kurva ini menunjukkan hubungan antara arus output IC dengan tegangan output VCE dengan variasi arus input IB. • Pada kurva terlihat bahwa meskipun arus input IB = 0 atau transistor pada daerah mati, pada keluaran masih terdapat arus bocor ICEO = (β+1)ICBO.

üKurva transfer pada Emitor bersama seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini (transistor NPN). • Kurva disamping menunjukkan hubungan antara arus output IC dengan tegangan input VBE. • Transistor akan mati (cut-off) jika VBE = 0 atau basis dalam keadaan hubung singkat dengan emitor. Saat itu, kolektor akan mengalir arus bocor sebesar ICES. • Apabila basis terbuka atau IB=0, yg mana VBE = 0. 06 V , maka kolektor akan mengalir arus bocor ICEO. • Tegangan VBE = 0. 7 V menyebabkan transistor berada pada daerah aktif. • Tegangan VBE >= 0. 8 V menyebabkan transistor berada pada daerah jenuh atau saturasi.

ü Kurva karakteristik input kolektor bersama ditunjukkan pada gambar dibawah ini q Gambar disamping menunjukkan grafik arus input basis (Ib) terhadap tegangan input (Vcb) untuk nilai tegangan output (VCE) tetap. q Nilai tegangan input Vcb sangat tergantung dari nilai Vce. q Arus basis (Ib) akan turun jika tegangan Vcb naik.

ü Kurva karakteristik output kolektor bersama ditunjukkan pada gambar dibawah ini. q Grafik disamping menunjukkan arus output Ie terhadap tegangan output Vce dengan nilai arus input (Ib) tetap. q Grafik output menunjukkan tiga daerah kerja transistor tsb, yaitu daerah aktif, saturasi dan cutoff.

ü Kurva karakteristik transfer arus q Kurva disamping menunjukkan arus output (IE) terhadap arus input (IB). q Penguatan arus

Konfigurasi Common Emitor (CE) q Diatas telah dijelaskan mengenai konfigurasi CE serta karakteristiknya. Konfigurasi CE adl konfigurasi yang paling banyak digunakan dalam rangkaian elektronika. q Berikut ini adalah pembehasan mengenai garis beban DC. q Garis beban DC dapat memberikan gambaran mengenai bagaimana transistor bekerja dan di daerah mana transistor tersebut bekerja. q Gambar berikut ini adl konfigurasi transistor NPN untuk memberikan garis beban DC.

q Persamaan garis beban DC ……………. Persamaan garis beban DC

q Arus saturasi ü Suatu keadaan atau titik dimana arus kolektor mencapai nilai maksimum. ü Untuk menentukan arus saturasi IC-sat (arus maksimum), dapat diperoleh dari persamaan garis beban DC saat nilai VCE = 0 (short circuit pada kolektor-emitor) q Tegangan Cut-Off ü Suatu keadaan atau titik dimana transistor berhenti menghantar. ü Tegangan cut-off (VCE-cut) juga dapat diperoleh dari persamaan garis beban DC saat nilai IC = 0 (open circuit pada kolektor-emitor)

Gambar grafik garis beban DC sebuah transistor

q Transistor sebagai sakelar ü Salah satu contoh aplikasi sederhana dari sebuah transistor adalah sebagai sebuah sakelar. ü Dengan mengoperasikan transistor pada salah satu titik, yaitu saturasi atau cutoff. Asalkan tidak berada pada daerah aktif.

q Analisis arus basis (IB) dapat dicari dengan melihat loop input dengan memberikan : q Jika arus basis (IB) lebih besar atau sama dengan IB(sat), maka transistor beroperasi pada titik saturasi dan transistor berfungsi seperti sebuah saklar tertutup. q Sebaliknya jika arus basis sama dengan nol (IB=0) , maka transistor beroperasi pada titik cut-off dan transistor berfungsi sebagai saklar terbuka.

q Gambar ilustrasi transistor sebagai sakelar

Contoh : Pada gambar dibawah ini ditunjukkan rangkaian transistor sebagai saklar yang digerakkan oleh tegangan step. Hitung nilai arus saturasi pada kolektor ?

q Transistor sebagau sumber arus ü Rangkaian LED pada gambar diatas akan bekerja dengan baik jika tegangan catunya besar. Tapi jika tegangan catunya rendah, hal itu akan mempengaruhi arus yang mengalir di LED, sehingga cahaya LED menjadi redup. ü Cara terbaik untuk menggerakkan LED adalah dengan menggunakan transistor sebagai sumber arus. ü Rangkaian transistor sebagai sumber arus ditunjukkan pada gambar berikut ini.

• Persamaan tegangan pada loop output adalah sebagai berikut : ……… Persamaan ini adl persamaan garis beban DC pada transistor sebagai sumber arus

ü Mengeset arus kolektor menjadi arus yang konstan. Perhatikan loop inputnya : Jawab : Arus emitor : Contoh : Perhatikan bahwa tegangan jatuh di LED tidak Hitunglah arus LED pada Gambar dibawah ini diperhitungkan atau tidak mempengaruhi besarnya arus kolektor IC.