KARAKTERISTIK BJT

Praktikan: Nicholas Melky S Sianipar (13206010)

Asisten: Deden
Waktu Percobaan: 17 Maret 2009
EL2140 Praktikum Elektronika
Laboratorium Dasar Teknik Elektro
Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB

Abstrak
Pada praktikum ini praktikan mencoba kit
praktikum yang berisi rangkaian percobaan
karakteristik BJT yaitu transistor beserta
resistor-resistor
variabelnya.
Dengan
menggunakan
3
buah
multimeter,
praktikan dapat memahami dan mengamati
karakteristik transistor yaitu tegangan dan
arus diantara diketiga kakinya. Dengan
mengubah-ubah kondisi rangkaian, seperti
resistansi
yang
akan
mengakibatkan
perubahan tegangan, maka praktikan dapat
memproyeksikan data-data tersebut pada
kurva yang dapat menghasilkan beberapa
kesimpulan.
Namun
juga,
praktikan
mencoba
rangkaian-rangkaian
lainnya
seperti rangkaian percobaan early effect
dan pengaruh bias pada kerja transistor.
Dan dari hasil pengamatan tersebut,
praktikan dapat mengamati bagaimana
hasil output rangkaian pada bermacammacam mode kerja transistor.

2. Dasar Teori
2.1

Transistor BJT

Transistor merupakan salah satu komponen

elektronika paling penting. Terdapat dua
jenis transistor berdasarkan jenis muatan
penghantar listriknya, yaitu bipolar dan
unipolar. Dalam hal ini akan kita pelajari
transistor bipolar. Transistor bipolar terdiri
atas dua jenis, bergantung susunan bahan
yang digunakan, yaitu jenis NPN dan PNP.
Simbol hubungan antara arus dan tegangan
dalam transistor ditujukkan oleh gambar
berikut ini.

Transistor BJT NPN

1. Pendahuluan

Transistor BJT PNP

Gambar 2.11 Simbol Hubungan pada Transistor

Terdapat suatu hubungan matematis antara

besarnya arus kolektor (IC), arus Basis (IB),
dan arus emitor (IE), yaitu beta () =
penguatan arus DC untuk common emitter,
alpha ()= penguatan arus untuk common
basis, dengan hubungan matematis sebagai
berikut [1].
dan

IC
IB

=
1
+1

IC
IE

sehingga [2]

Karakteristik sebuah transistor biasanya

diperoleh dengan pengukuran arus dan
tegangan
pada
rangkaian
dengan

Halaman

Pada Praktikum Elektronika EL2140 yang

kedua ini, bertujuan agar praktikan dapat
melakukan percobaan dan pengamatan
secara langsung mengenai komponen
elektrik, yaitu transistor. Jenis transistor
yang digunakan pada praktikum adalah
Bipolar Junction Transistor / BJT yang
bertipe 2N2222. Dan karakteristik yang
diukur praktikum ini adalah IB, IC, VBE, dan
VCE dari transistor. Dari data-data pecobaan
praktikan akan mencoba memamahai
keterkaitan antara kondisi karakteristik
arus-tegangan tersebut. Untuk tegangan
yang digunakan adalah VCC sebesar 10V
dari power supply. Dan untuk percobaan
memahami teknik bias dengan sumber arus
konstan, digunakan sumber arus/ current
source yang telah tersedia. Sedangkan
untuk pengaruh bias pada berbagai mode
kerja transistor, Vin adalah sebesar 50 Vpp
dengan frekuensi 1KHz. Dengan berbagai
rangkaian tersebut, diharapkan praktikan
dapat memahami karakteristik BJT dan
aplikasinya.

konfigurasi common emitter (kaki emitter

terhubung
dengan
ground),
seperti
ditunjukkan pada gambar berikut ini.

1.2

Kurva Karakteristik IC-VCE

Arus kolektor juga bergantung pada

tegangan kolektoremitor. Titik kerja (mode
kerja) transistor dibedakan menjadi tiga
bagian, yaitu daerah aktif, saturasi, dan cut
off. Persyaratan kondisi ketiga mode kerja
ini dapat dirangkum dalam tabel berikut ini.
Tabel 2.31 Tabel Karakteristik Mode Kerja Transistor
Mode
Kerja
Aktif

Gambar 2.12 Rangkaian Transistor BJT

IC

VCE

VBE

VCB

=I

=VBE+VC
B

Satura
si

Ma
x

~ 0V

CutOff

~0

=VBE+VC

~
0.7
V
~
0.7
V
0

0.7V<VCE
<0
0

Bias
B-C
Revers
e

Bias
B-E
Forwar
d

Forwar
d

Forwar
d

Dalam kurva ICVCE mode kerja transistor ini

ditunjukkan pada areaarea dalam gambar
berikut ini.

Dari karakteristik tersebut terdapat dua

buah kurva karakteristik yang dapat diukur
dari rangkaian diatas, yaitu:
Karakteristik IC VBE
Karakterinstik IC VCE
1.1

Kurva Karakteristik IC-VBE

Arus
kolektor
merupakan
fungsi
eksponensial dari tegangan VBE, sesuai
dengan persamaan [3]:

I C = I ES eVBE / kT
Persamaan ini dapat digambarkan sebagai
kurva seperti ditunjukkan pada gambar
berikut ini.

Gambar 2.21 Daerah Mode Kerja Transistor

2. Metodologi

Gambar 31 Metodologi Percobaan

gm =

I C
VBE

Dari kurva di atas juga dapat diperoleh

transkonduktansi dari transistor, yang
merupakan kemiringan dari kurva di atas,
yaitu [4]

Halaman

Gambar 2.21 Fungsi Eksponensial VBE

Pada kit praktikum telah tersedia komponen

yang akan dilakukan pada percobaan.
Praktikan
dipermudah
karena
cukup
menghubung-hubungkan
komponen
tersebut sesuai model rangkaian beserta 3
buah multimeter yang dipakai untuk
mengukur arus dan tegangan pada kaki
transistor. Power supply disetting sebesar
10V sebagai VCC rangkaian. Untuk VIN pada
rangkaian bias, akan telebih dahulu
dilakukan
kalibrasi
osiloskop,
dan
pengukuran amplitude dan frekuensi sinyal
dari generator sinyal yang tepat.

3.2

3. Hasil dan Analisis

3.1

Karakteristik Output Transistor IC-VCE

Karakteristik Input Transistor IB-VBE

Gambar 4.21 Rangkaian Percobaan Karakteristik IC-VCE

Gambar 4.11 Rangkaian Percobaan Karakteristik IB-VBE

Hasil
pengukuran
dari
rangkaian
karakteristik transistor pada Gambar 4.1-1
dilakukan dengan mengubah-ubah resistor
variable RB2 yang mana RB2 sebagai
pembagi tegangan VCC menjadi VBE. Akibat
perubahan
pada
VBE,
dapat
diukur
perubahan IC dan IB. Data yang diperoleh
dapat dilihat pada tabel berikut.

Pada praktikum ini sudah terdapat sumber

arus/current source yang besarnya dapat
dipilih dan telah terukur. Oleh sebab itu
tidak
diperlukan lagi
pengukuran
IB
menggunakan multimeter. Jadi dengan
mengubah-ubah tegangan VCE dari power
supply, dapat diukur perubahan IC untuk
setiap besar arus IB yang berbeda-beda,
seperti pada tabel berikut.
Tabel 4.21 Karakteristik Output Ic-VCE

Tabel 4.12 Karakteristik Input IB-VBE

VBE (V)
0
0.2
0.4
0.5
0.54
0.58
0.62
0.66
0.70
0.72

IB (mA)
0
0
0
0.03
0.08
0.19
0.37
0.72
1.6
1.97

VCE
(F)

IC (mA)
0
0
0.24
0.67
0.67
0.67
0.67
0.67
0.67
0.67

Apabila
data
karakteristik
diproyeksikan
dalam
sebuah
diperoleh kurva sebagai berikut.

0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1.0
2.0
5.0
10.
0

diatas
kurva,

IB=0m
A
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

IB=0.2m
A
0
13.15
16.42
16.71
16.79
16.90
17.46
19.41
21.55
28.60

IC (mA)
IB=0.4m
IB=0.8m
A
A
0
0
14.71
15.6
17.63
18.56
18.00
18.72
18.10
18.89
18.26
18.99
18.93
19.42
20.28
21.11
22.00
22.90
29.70
31.15

IB=1.2m
A
0
29.5
40.7
42.8
43.4
43.5
45.7
49.1
62.2
-

IB=1.6m
A
0
45.3
70.6
77.7
80.9
82.7
89.2
94.1
-

Apabila data tabel diatas diproyeksikan

dalam sebuah kurva, diperoleh kurva
sebagai berikut.

Gambar 4.12 Kurva Karakteristik IB-VBE

Gambar 4.22 Kurva Karakteristik IB-VCE

Dari kurva diatas dapat diamati bahwa arus

IC meningkat sangat cepat sampai ketika
VCE disekitar 0.2V. Namun ketika VCE bernilai
lebih besar dari 0.2V kurva IC meningkat
dengan lambat dengan suatu kemiringan /
slope yang lebih kecil. Namun yang paling
dapat diamati perbedaannya adalah untuk
suatu nilai IB menghasilkan suatu kurva IC
tersendiri yang mana semakin besar nilai IB
maka nilai IC beserta slopenya juga semakin
besar. Dari sifat ini dapat disimpulkan
bahwa IC bergantung / merupakan fungsi
dari nilai IB. Ini adalah sifat dari transistor
pada keadaan active. Untuk itu daerah
kerja
transistor
terlihat
jelas
yaitu
saturation region sampai pada VCE = 0,2V
dan daerah cut-off seperti pada kurva IC
untuk IB = 0mA yang nilainya nol / sejajar

Halaman

Dari data diatas dapat diamati bahwa arus

IC meningkat apabila VBE meningkat juga.
Arus IC meningkat dengan cepat ketika VBE
diantara 0,5V-0,7V. Peningkatan ini terlihat
jelas secara eksponensial. Hal ini sesuai
dengan perhitungan matematis antara IC
dan VBE seperi pada [3] yang mana sifat ini
menyerupai dioda. Dan VBE antara 0V-0,45V
merupakan
tegangan
cut-off
yang
ditunjukan dengan nilai IB nol. Dan besar
trankonduktansi transistor tersebut sesuai
perhitungan pada [4] diperoleh Gm sebesar
8,75 mA/V. Pada gambar juga ditampilkan
grafik IC untuk membandingkan antara
kedua karakteristik arus ini. Dapat dilhat
bahwa IC hanya merupakan fungsi lemah
dari VBE.

sumbu datar kurva tersebut. Hal ini sesuai

dengan landasan teori 2.3 dan kurva pada
gambar 2.2-1.
Pada praktikum tingkat akurasi dan presisi
sangat
diperlukan
karena
dalam
pengukuran nilai tersebut berubah-ubah.
Hal ini karena dari transistor merupakan
fungsi dari suhu. Ketika dinyalakan dan
transistor bekerja pada keadaan active,
apabila diberi IC dan VCE yang agak tinggi
(tidak melebihi disipasi) suhu transistor
meningkat, dan pengukuran pun berubah.
Untuk itu kami mencatat pengukuran pada
saat
pengamatan
pertama
agar
peningkatan suhu pada beberapa selang
waktu berikutnya tidak mengurangi akurasi
pengukuran. Dan pada saat praktikum
berlangsung, praktikan juga diingatkan
akan kemampuan disipasi maksimum
transistor yaitu sebesar 500 mW. Apabila IC
dan VCE yang diukur diperkirakan akan
melebih daya disipasi tersebut maka tidak
akan dilakukan pengukuran (seperti pada
tabel 4.1-2 untuk IB=1.6mA dan VCE=10V).
3.3

Early Effect

Gambar 4.31 Grafik Ektrapolasi Early Effect

Untuk mendapatkan tegangan early VA

dilakukan ekstrapolasi seperti pada gambar
diatas. Dalam percobaan ini hanya diamati
ektrapolasi dari dua buah kurva saja (untuk
dua buah nilai IB) seperti pada tabel berikut.
Tabel 4.31 Pengukuran Percobaan Early Effect
VCE (V)
9
10

dari pengukuran ini disebabkan hal yang

sama yaitu akibat dari pengaruh suhu.
1.1

Pengaruh Bias Pada Kerja Transistor

Pada percobaan ini rangkaian

seperti pada gambar berikut.

Gambar 4.41 Rangkaian Pengaruh Bias Pada Kerja

Transistor

Pada percobaan ini tidak dilakukan pada kit

praktikum akan tetapi dirangkai pada
Breadboard.
Untuk
itu
pemasangan
komponen sangat rentan / mudah lepas dan
mempengaruhi pengamatan. VIN rangakaian
diinput dari generator sinyal dengan
gelombang sinusoid VPP sebesar 50mV
1KHz. Karena amplitude sinyal tersebut
sangat kecil digunakan fungsi tombol -20dB
pada generator sinyal dan pengukurannya
dilakukan di osiloskop. Karena current
source sama seperti sebelumnya sudah
memiliki nilai tertentu, maka pengukuran IB
tidak perlu dilakukan dengan multimeter.
Dan
dengan
mengubah-ubah
resistor
variable seperti gambar diatas, maka
tegangan VCE dapat diatur supaya mengikuti
daerah kerja transistor yang diinginkan.
Hasil tegangan output pada ketiga daerah
kerja transistor (saturasi, aktif, dan cut-off)
dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 4.41 Tabel Pengaruh Bias Pada Kerja Transistor

IC (mA)
IB = 25A
IB = 50A
11.73
18.14
12.43
19.40

Gambar 4.32 Kurva IC-VCE Percobaan Early Effect

Daerah
Saturasi
IB = 1.2 mA
IC = 11.28
mA
VCE = 0.1 V
VBE = 0.7 V

Dari garis kurva diatas dapat diperoleh

persamaan garis:
y =1.26x + 6.8
y = 0.7x +5.43
yang apabila dilakukan ektrapolasi maka di
dapat diperoleh tegangan early dari
persamaan tersebut VA1=-5.4V dan VA2=7.7V. Maka dapat disimpulkan tegangan
early VA sekitar -6.5V. Kurangnya presisi

VIN dan VOUT

Halaman

Apabila data tersebut diproyeksikan dalam

kurva akan diperoleh kurva berikut.

disusun

Daerah Aktif
IB = 1.2 mA
IC = 45.7mA
VCE = 1 V
VBE = 0.7V

Daerah CutOff
IB = 0.2 mA
IC = 11.28
mA
VCE = 0.5 V
VBE = 0V

Pengaruh bias pada daerah saturasi

diperoleh ketika VBE ~ 0,7 V,RC besar. Pada
daerah
ini
transisitor
dapat
di
implementasikan sebagai sakelar karena
dengan memberikan tegangan junction
pada base-emmiter sebesar cut-innya
beban dapat langsung di drive oleh
tegangan yang hanya dikurangi oleh VCE.
Nilai VCE cenderung kecil. Namun arus yang
masuk di kaki base juga harus besar,
karena IC diset dengan menentukan IB pada
rangkaian base-emmiter. Pada rangkaian,
input berupa tegangan sinusoidal yang
berpengaruh pada tegangan VBE, dan juga
berpengaruh pada pergeseran nilai IB. Dari
gambar sinyal pada osiloskop, terlihat
bahwa sinyal output lebih cembung,
dikarenakan penguatan penguatan melebihi
batas (dekat daerah saturasi), sehingga
kenaikan sinyal input tidak berbanding
lurus pada kenaikan sinyal output. Telihat
pada grafik, penguatan terbesar adalah
pada daerah aktif. Sedang pada daerah
saturasi,
kenaikan
arus
base
tidak
memberikan
pengaruh
banyak
pada
kenaikan arus colector.

penguatan dari IB sebesar . Transistor

memiliki 3 wilayah kerja yaitu saturation
region, active region dan cut-off region
yang dapat diperoleh dari sifat karakteristik
IC terhadap VCE.
Tegangan early dapat
diperoleh dengan ektrapolasi dari suatu
kurva IC untuk nilai IB tertentu pada
transistor keadaan aktif. Pengaruh bias
kerja dapat mengaplikasikan transistor
sebagai penguat, switch, atau cut-off (opencircuit).
3. Daftar Pustaka
[1]

A. S. Sedra et.al., Microelectronic

Circuits 5th Ed, Hal. 377-458, Oxford
University Press, New York, 2004

[2]

Mervin
T.
Hutabarat,
Petunjuk
Praktikum Elektronika EL-2140, Hal
13-24, Laboratorium Dasar Teknik
Eletro STEI-ITB, Bandung, 2009

Pengaruh bias pada daerah aktif diperoleh

ketika VBE ~ 0,7 V, RC kecil. Pada daerah ini
transistor
diimplementasikan
sebagai
penguat. Pada daerah kerja ini arus IC
mengalami penguatan sebesar dari IB
sehingga
apabila
pada
input
diberi
tegangan
sinusoidal,
maka
secara
penguatan linear, didapat tegangan output
yang sinusoidal pula, namun dengan
amplitudo yang jauh lebih tinggi.

Transistor memiliki karakteristik yang unik

yatiu arus IB yang merupakan fungsi dari VBE
dan arus IC yang merupakan fungsi

2. Kesimpulan

1.

Halaman

Pengaruh
bias
pada
daerah
cut-off
diperoleh ketika VBE < 0,7 V. Pada daerah
ini tidak ada arus IC yang mengalir
sehingga pada bentuk sinyal output ada
bagian yang terpotong. Sebagian sinyal
tegangan
input
membuat
transisitor
junction menjadi keadaan cut-off, sehingga
tegangan output (VCE) menjadi tetap
(maksimum atau VCC) karena IC = 0, maka
VRC = 0.

2. Lampiran

Kit EL-2140 'Karakteristik Transistor & Rangkaian Bias'

Halaman

Current Source EL-2140