Karakteristik Transistor Bipolar
Karakteristik Transistor Bipolar
Karakteristik Transistor Bipolar
LATAR BELAKANG
Walter H. Brattain dan John Bardeen pada akhir Desember 1947 di Bell Telephone
Laboratories berhasil menciptakan suatu komponen yang mempunyai sifat menguatkan yang
disebut dengan Transistor. Transistor merupakan komponen dasar untuk sistem penguat.
Keuntungan komponen transistor ini dibanding dengan 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 ini membutuhkan sumber daya yang kecil serta serta efesiensi yang tinggi.
Untuk bekerja sebagai penguat, transistor harus berada dalam keadaan aktif. Kondisi aktif
dengan memberi bias pada resistor, ada tiga macam konfigurasi dari rangkaian penguat
transistor yaitu Common Emitter (CE), Common Base (CB), dan Common Colector (CC).
Penguat Common Base adalah penguat yang kaki basis transistor digunakan atau ditanahkan,
lalu input dimasukan dan output diambil pada kaki kolektor. Penguat Common Emitter
adalah penguat yang kaki emitor transistor digunakan, lalu input dimasukan kebasis dan
output diambil pada kaki kolektor. Penguat Common Colector adalah penguat yang kaki
kolektor transistor digunakan, lalu input dimasukan kebias dan output diambil pada kaki
emitor.
Terdapat tiga karakteristik transistor yaitu karakteristik input, ouput dan karakteristik
transfer. Karakteristik dari transistor biasanya disebut juga karakteristik statik, yang
digambarkan dalam suatu kurva yang menghubungkan antara selisih arus dc dan tegangan
pada transistor. Kurva karakteristik statik tersebut sangat membantu dalam mempelajari
operasi dari suatu transistor ketika diterapkan dalam suatu rangkaian.
Berdasarkan penjelasan diatas maka kami melakukan praktikum ini guna agar praktikan
dapat memahami metode pemberian bias tegangan dan arus pada transistor, dapat
menentukan dan membedakan karakteristik input, output dan karakteristik transfer arus
konstan dari transistor, dan mengetahui cara menginterpretasi kurva karakteristik transistor.
Pada praktikum ini, kami mengkhususkan pada transistor bipolar.
RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana metode pemberian bias tegangan dan arus pada transistor bipolar?
2. Bagaimana menentukan dan membedakan karakteristik input, karakteristik output
dan karakteristik transfer arus konstan dari transistor bipolar?
3. Bagaimana cara menginterpretasi kurva karakteristik transistor bipolar?
TUJUAN PERCOBAAN
1. Mengetahui metode pemberian bias tegangan dan arus pada transistor bipolar.
2. Mengetahui cara menentukan dan membedakan karakteristik input, karakteristik
output dan karakteristik transfer arus konstan dari transistor bipolar.
3. Mengetahui cara menginterpretasi kurva karakteristik transistor bipolar.
KAJIAN TEORI
Pada tahun 1951, William Schoktly menemukan transistor pertama, komponen
semikonduktor yang dapat menguatkan sinyal elektronik seperti sinyal radio dan televisi.
Transistor telah banyak menghasilkan penemuan alat semikonduktor lain termasuk rangkaian
terpadu (Integrated Circuit, IC), suatu komponen kecil yang mengandung ribuan transistor
miniatur (Bakri, 2016).
Transistor adalah suatu komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor (Bakri,
2016). Transistor memiliki tiga sambungan yaitu sambungan kolektor, basis, dan sambungan
emitor (Blocher, 2004). Suatu transistor persambungan terdiri dari kristal silikon (atau
germanium) dimana satu lapisan silikon tipe-n diapit di antara dua lapisan silikon tipe-p.
Kemungkinan lain, transistor terdiri dari satu lapisan bahan tipe-p diapit oleh dua lapisan
transistor yang pertama disebut transistor p-n-p dan yang terakhir disebut transistor n-p-n.
Sistem lapisan semikonduktor ini sangat kecil dan ditutup rapat-rapat terhadap uap air dalam
kotak logam atau plastic (Milman dan Halkias, 1986).
Ada dua macam transistor, yaitu transistor dwikutub (bipolar) dan transistor efek medan
(Field Effect Transistor-FET). Transistor digunakan di dalam rangkaian untuk memperkuat
isyarat, artinya isyarat lemah pada masukan diubah menjadi isyarat yang kuat pada keluaran
(Sutrisno, 1986).
Transistor dwikutub dibuat dengan menggunakan semikonduktor ekstrinsik jenis p dan
jenis n, yang disusun seperti pada Gambar 1. berikut.
B (Base) B (Base)
Gambar 1. Susunan Transistor Dwikutub (a) Transistor pnp (b) Transistor npn
(
Pada dasarnya ada tiga jenis rangkaian dasar (yang disebut konfigurasi) untuk
mengoperasikan transistor.
1. Basis ditanahkan (Common Base CB)
2. Emiter ditanahkan (Common Emitter CE)
3. Kolektor ditanahkan (Common Collector - CC)
Karakteristik dari transistor biasanya disebut juga karakteristik statik, yang digambarkan
dalam suatu kurva yang menghubungkan antara selisih arus dc dan tegangan pada transistor.
Kurva karakteristik statik tersebut sangat membantu dalam mempelajari operasi dari suatu
transistor ketika diterapkan dalam suatu rangkaian. Ada tiga karakteristik yang sangat
penting dari suatu transistor, yaitu :
1. Karakteristik input.
2. Karakteristik output.
3. Karakteristik transfer arus konstan.
Dengan notasi atau simbol, skema dasar bias transistor bipolar dalam konfigurasi emitter
ditanahkan ditunjukkan pada Gambar 2. berikut.
(a) (b)
Gambar 2. Rangkaian bias transistor, (a) transistor NPN, (b) transistor PNP
Analisis setiap konfigurasi BJT selalu mengacu pada hubungan-hubungan dasar berikut:
= 0,7 [1]
= ( + 1) =
[2]
= [3]
Berdasarkan Pers. [1], [2] dan [3], nilai IB, IC dan IE sangat bergantung pada nilai , yaitu
faktor penguatan arus BJT. Dalam mode dc, nilai IC dan IB dihubungkan oleh kuantitas dan
didefinisikan sebagai berikut.
=
[4]
di mana nilai IB dan IC ditentukan dari titik operasi pada kurva karakteristik. Untuk
penggunaan praktis, nilai untuk berbagai jenis transistor berkisar dari 50 sampai 400.
Untuk transistor dengan nilai sebesar 200, arus kolektor sebesar 200 kali dari pada arus
basis berdasarkan Pers. [3]. Untuk mode ac, beta () didefinisikan sebagai :
= |
[5]
=
Penamaan formal untuk adalah emitter ditanahkan (common emitter), arus arah maju
(forward current), faktor penguatan. Pada lembar data spesifikasi transistor, biasanya
dinyatakan dengan dan dengan .
Grafik 1. Penentuan dc dan ac dari karakteristik output
Grafik 1. menunjukkan kurva karakteristik keluaran (Output) transistor bipolar konfigurasi
kolektor ditanahkan (Bakri, 2016).
METODE PERCOBAAN
Alat dan Bahan
1. Power supply 1 buah
2. Voltmeter 1 buah
3. Amperemeter 1 buah
4. Transistor bipolar NPN 1 buah
5. Resistor batu 2 buah
6. Potensiometer 2 buah
7. Kabel penghubung 8 buah
Identifikasi Variabel.
Kegiatan 1. Karakteristik Input
Variable kontrol : Tegangan sumber, vS (volt) dan tegangan kolektor-emitor,vCE (volt)
Variabel manipulasi : Tegangan basis-emitor, vBE (volt)
Variable respon : arus basis, IB (A)
Prosedur Kerja
Pertama-tama alat dan bahan yang akan digunakan, disiapkan terlebih dahulu.
Kemudian alat dan bahan tersebut dirangkai berdasarkan percobaan Common Emitter (CE).
Lalu power supply dinyalakan untuk menentukan tegangan sumber sebesar 12 volt. Pada
percobaan ini kita langsung menggunakan transistor yang telah dirangkai pada sebuah papan
seperti pada Gambar 3 berikut.
+ C + VCC
VBB VR1
_ VR2
_
Q
B
Analisis Data
Kegiatan 1. Karakteristik Input
110
105
100
95
90
85
80
75
70
65
0v
60
55 2v
IB (A)
50 4v
45 6v
40
8v
35
30 10 v
25
20
15
10
5
0
-0.05 1.29E-15
-5 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65
-10
VBE (volt)
Titik Kerja
Q = Vcc
Q = 11
Q = 5,5 V
4.5
40 A
4
60 A
3.5
80 A
3
100 A
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5
-0.5
VCE (volt)
2 1
= =
2 1
0,46 0
m=
0,01 0
0,46
m= 0.01
m = 46
11
10.5
10
9.5
9 y = 0,089x - 0,647
8.5 R = 0,989
8
7.5
7
6.5
6
Ic (mA)
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120
IB (A)
KESIMPULAN
1. Kita mengetahui metode tegangan bias dan arus dalam transistor bipolar, di mana
saluran-P pada listrik dihubungkan engan saluran-P pada potensiometer dan sesuai
masing-masing alat dan bahan dihubungkan dengan polaritas.
2. Telah dapat mendefinisikan dan membedakan karakteristik input, output dan
karakteristik transfer dari transistor bipolar. Karakteristik input suatu transistor bipolar
menggambarkan kerja yang mirip dengan prinsip dioda. Karakteristik output transistor
bipolar adalah pemberian kenaikan tegangan (VCE) tidak memberi pengaruh yang
besar terhadap arus kolektor sehingga arus kolektor hanya dipengaruhi oleh arus basis.
Dan pada karakteristik transfer ialah arus kolektor (Ic) sebanding dengan Arus basis
(IB).
3. Dari kurva karakteristik ouput terlihat bahwa transistor dalam keadaan mati pada
tegangan 0 Volt, keadaan saturasi saat tegangan naik hingga 2 Volt, dan keadaan aktif
saat tegangan naik melebihi 2 Volt. Diperoleh faktor penguatan arus () transistor
sebesar 0,5. Sedangkan pada kurva karakteristik transfer terlihat bahwa hubungan
antara Arus Basis (IB) berbanding lurus dengan arus Collector (IC) , dimana semakin
besar Arus Basis (IB) maka Arus Collector (IC) juga akan semakin besar.
DAFTAR PUSTAKA
Blocher, Richard. 2004. Dasar Elektronika. Yogyakarta: ANDI Yogyakarta.
Bakri, Abdul Haris dan Muh. Saleh. 2016. Penuntun Praktikum Elektronika Dasar 1.
Universitas Negeri Makassar.
Sutrisno, 1986. Elektronika : Teori dan Penerapannya, Jilid I. Bandung : Penerbit ITB.