Karakteristik Transistor. Rudi Susanto

Karakteristik Transistor Rudi Susanto

PN-Junction (Diode)

BIAS MAJU / FORWARD BIAS

BIAS MUNDUR / REVERSE BIAS

Transistor Bipolar

Arus pada Transistor

 Alpha dc (αdc) adalah perbandingan antara arus Ic (kolektor)

dengan arus emittor (Ie).  Beta dc (βdc) adalah perbandingan antara arus Ic dengan arus basis (Ib).

• Alpha DC (αdc) : Bila transistor ideal, maka Ic = Ie atau αdc = 1 • Beta DC (βdc) : + VRC -

+ VCE -

+ VRB + VBE

-

Kurva Garis Beban Transistor

Garis yang menghubungkan sumbu Ic (Vcc/Rc) dengan sumbu VCE (Vcc)

Titik Sumbat (cut off) dan Saturasi • Titik dimana garis beban memotong kurva IB = 0 (nol) sehingga VCE (cut off) = VCC. • Titik perpotongan garis beban dengan kurva IB = IB(sat). Pada titik ini arus basis =IB(sat) dan arus kolektor adalah maksimum.

Daerah Aktif Transistor • Adalah semua titik operasi antara titik cut off dan saturasi. • Perpotongan dari arus basis dan garis beban adalah titik stasioner (Quiscent). Q

Daerah Operasi Transistor Sebuah Transistor memiliki empat daerah Operasi Transistor : 1. Daerah Aktif 2. Daerah CutOff 3. Daerah Saturasi 4. Daerah Breakdown

Contoh : • Transistor 2N4401 (Si), βdc = 80. Gambarkan garis beban dan titik kerja (Q) dari rangkaian dibawah ini :

Jadi koordinat titik Q adalah IC=6mA dan VCE=21V

Gambar Grafik IC (mA) 20

6

Q

21

30

VCE

Dengan mengubah nilai RB, maka titik Q akan bergeser ke titik lain pada garis beban.

CONTOH 1 RC =1K RB = 1M

+ VCC=10V

+ VBB=5V

Diketahui transistor pada gambar di atas mempunyai  DC = 100. Gambarkan garis beban DC dan tentukanlah letak dari titik Q. 12

JAWAB VCE(cutoff) = VCC = 10 V I C( sat ) IB 

IC

V 10V  CC   2 mA RC 5K

VBB  VBE (5  0,7 )V   4,3 μA RB 1MΩ

2 mA

Arus dan tegangan di titik Q. ICQ = .IB = 100 . 4,3 A

ICQ = 430 A

430 uA

VCEQ = VCC – IC.RC

7,85 V 10V

VCEQ = 10 – ( 430 A ).5 K VCEQ = 10 – 2,15

VCEQ = 7,85 volt

Q

13

VCE

CONTOH 2 RC =2K

+ VCC =10V + VBB =1V

RC =100 

Tentukanlah garis beban DC dan besarnya arus dan tegangan di titik Q pada rangkaian dibawah ini. 14

JAWAB VCC = IC RC + VCE + IE RE

VCC = IC ( RC + RE ) + VCE

I C( sat )

VCC 10V    4,7 mA R C  R E 2100Ω

VCE ( cutoff )  VCC  10 V

Arus dan tegangan di titik Q

VBB = VBE + IE RE

VBB  VBE (1  0,7 )V  RE 100Ω  3 mA

IE  IE

I CQ  I E  3 mA VCEQ  VCC  I C ( R C  R E ) VCEQ  10  ( 3 mA ).( 2100Ω ) VCEQ  10 V  6,3 V  3,7 V 15

Praktikum 1 Electronics Workbench (EWB) • Tujuan untuk mengetahui karakteristik transistor, rangkailah gambar berikut pada EWB!

• Isi tabel berikut :

This example illustrates the measurement of the currents and voltage for the circuit

Praktikum 2 Rangkaian transistor sebagai saklar

This example illustrates the simulation of the signal voltage gain of an amplifier

This example illustrates the measurement of the gain of a CE amplifier using a Bode plotter to measure the frequency response for the circuit

Terima Kasih

Proses Penguatan Sinyal

Rangkaian Bias PNP • Transistor PNP disebut pengimbang (complement) dari transistor NPN. Dalam arti bahwa semua tegangan dan arus berlawanan dengan transistor NPN. -20V

Vc +

IE

Daerah Operasi Transistor Sebuah Transistor memiliki empat daerah Operasi Transistor : 1. Daerah Aktif 2. Daerah CutOff 3. Daerah Saturasi 4. Daerah Breakdown

Daerah Aktif Daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, yaitu ketika arus IC konstans terhadap berapapun nilai VCE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus IC hanya tergantung dari besar arus IB. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah linear (linear region).

Daerah Cut-Off Jika kemudian tegangan VCC dinaikkan perlahanlahan, sampai tegangan VCE tertentu yang menyebabkan arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cut-off yaitu dari keadaan saturasi (On) menjadi keadaan mati (Off). Perubahan ini dipakai pada system digital yang hanya mengenal angka biner 1 dan 0 yang tidak lain dapat direpresentasikan oleh status transistor OFF dan ON.

Daerah Saturasi Daerah saturasi adalah mulai dari VCE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt (transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang membuat tegangan VCE belum mencukupi untuk dapat mengalirkan elektron.

Daerah Breakdown Dari kurva kolektor, terlihat jika tegangan VCE lebih dari 40 V, arus IC menanjak naik dengan cepat. Transistor pada daerah ini disebut berada pada daerah breakdown. Seharusnya transistor tidak boleh bekerja pada daerah ini, karena akan dapat me-rusak transistor tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai tegangan VCE max yang diperbolehkan sebelum breakdown bervari-asi. VCE max pada data book transistor selalu dicantumkan juga.

Stuktur divais dan cara kerja fisik • Struktur yang Disederhanakan dan Mode Operasi

Gambar 1. Struktur sederhana transistor npn

Gambar 2. Struktur sederhana transistor pnp

32

Karakteristik Arus – Tegangan

Polaritas tegangan dan aliran arus dalam transistor yang di bias dalam mode aktif

Ringkasan hubungan arus – tegangan iC  IS ev BE

VT

I    S ev BE    i I  i E  C   S ev BE    iB 

iC

VT

VT

Catatan: untuk transistor pnp, gantilah vBE dengan vEB

i C  i E

i B  1   i E 

iC   i B

i E    1i B

   1



  1

VT = tegangan termal = kT/q ≈ 25 mV pada suhu kamar

iE  1

Contoh soal

Transistor pada gambar a mempunyai β = 100 dan vBE = 0,7 V pada iC =1mA. Rancanglah rangkaian sehingga arus 2 mA mengalir melalui collector dan tegangan pada collector = +5 V

Jawab

VC = 5 V → CBJ reverse bias → BJT pada mode aktif VC = 5 V → VRC = 15 – 5 = 10 V IC = 2 mA → RC = 5 kΩ

vBE = 0,7 V pada iC = 1 mA → harga vBE pada iC = 2 mA:

VBE

2  0,7  ln   0,717 V  1

VB = 0 V → VE = -0,717 V β = 100 → α = 100/101 =0,99

2  2,02 mA  0,99 Harga RE diperoleh dari: IE 

IC

RE  



VE   15 IE  0,717  15  7,07 k 2,02

Contoh soal Tentukan harga tegangan pada semua simpul dan arus pada semua cabang. Asumsikan β = 100

Contoh soal Tentukan harga tegangan pada semua simpul dan arus pada semua cabang. Asumsikan β = 100

38

39

PERSAMAAN KIRCHOFF IC RC RB

IB

+ + VBE _

VCC

+

VCE _

-VBB + IB RB + VBE = 0

(1)

-VEE + IC RC + VCE = 0

(2)

VBB  VBE IB  RB

+

IC  βIB Jenuh , VCE

VCC  0  I C( sat )  RC

Putus, IC = 0

 VCE(cutoff) = VCC 40

IC

GARIS BEBAN DC

VCC IC(sat) = RC

garis beban DC

VCE(cutoff) = VCC 41

VCE

SATURATE, CUTOFF, Q POINT IC

I CQ 

IC(sat)

I C(sat)

VCEQ  ICQ

2 VCE( cutoff )

Q

VCE(cutoff)

VCQ 42

VCE

2

IC

KURVA KOLEKTOR

IC(sat)

IB = 0 VCE(cutoff) Kurva Kolektor 43

VCE

CONTOH 1 RC =1K RB = 1M

+ VCC=10V

+ VBB=5V

Diketahui transistor pada gambar di atas mempunyai  DC = 100. Gambarkan garis beban DC dan tentukanlah letak dari titik Q. 44

JAWAB VCE(cutoff) = VCC = 10 V I C( sat ) IB 

IC

V 10V  CC   2 mA RC 5K

VBB  VBE (5  0,7 )V   4,3 μA RB 1MΩ

2 mA

Arus dan tegangan di titik Q. ICQ = .IB = 100 . 4,3 A

ICQ = 430 A

430 uA

VCEQ = VCC – IC.RC

7,85 V 10V

VCEQ = 10 – ( 430 A ).5 K VCEQ = 10 – 2,15

VCEQ = 7,85 volt

Q

45

VCE

CONTOH 2 RC =2K

+ VCC =10V + VBB =1V

RC =100 

Tentukanlah garis beban DC dan besarnya arus dan tegangan di titik Q pada rangkaian dibawah ini. 46

JAWAB VCC = IC RC + VCE + IE RE

VCC = IC ( RC + RE ) + VCE

I C( sat )

VCC 10V    4,7 mA R C  R E 2100Ω

VCE ( cutoff )  VCC  10 V

Arus dan tegangan di titik Q

VBB = VBE + IE RE

VBB  VBE (1  0,7 )V  RE 100Ω  3 mA

IE  IE

I CQ  I E  3 mA VCEQ  VCC  I C ( R C  R E ) VCEQ  10  ( 3 mA ).( 2100Ω ) VCEQ  10 V  6,3 V  3,7 V 47

Praktikum 1 Electronics Workbench (EWB) • Tujuan untuk mengetahui karakteristik transistor, rangkailah gambar berikut pada EWB!

• Isi tabel berikut :

Praktikum 2 Rangkaian transistor sebagai saklar

Terima Kasih