Modul 3 TRANSISTOR SEBAGAI SAKLAR DAN PENGUAT COMMON EMITTER Nama : Muhammad Ilham NIM : 10211078 E-mail :
[email protected] Shift/Minggu : III/2 Asisten : Catra Novendia Utama (10208074) : Derina Adriani (10209043) Tanggal Praktikum : 31 Oktober 2012 Tanggal Pengumpulan : 7 November 2012
Abstrak Transistor dapat digunakan sebagai saklar serta sebagai penguat tegangan. Transistor memanfaatkan keaadan saturasi dan cut-off sebagai gerbang logika yang bernilai high dan low.Curve Tracer adalah alat untuk melihat grafik karateristik transistor.
Kata Kunci : Transistor,Saturasi ,Cut-off,Common Base,Common Emitter,Common Collector, Curve Tracer 1. Tujuan a. Menjelaskan cara kerja transistor sebagai saklar dan rangkaian common emitter b. Mampu membuat dan menjelaskan transistor yang bekerja pada daerah saturasi dan cut-off
ditempelkan,oleh karena itu ada beda tegangan antara kaki basis dan kaki emitter senilai 0,7 V. Pada pemakaian standar saat ada arus yang mengalir diantara pin BE maka arus yang lebih besar akan mengalir diantara CE.
2. Teori Dasar TRANSISITOR Transistor merupakan salah satu device semikonduktor yang terdiri dari 3 bagian, yaitu basis,kolektor dan emitter . Secara umum terbagi atas 2 yaitu transistor tipe npn dan tipe pnp. Perbedaannya terletak pada penyusun keduanya . transistor juga sebagai 2 buah sambungan pn yang
Saat sambungan antara basis dengan emitter berada pada posisi panjar mundur , transistor menjadi saklar terbuka (open switch) dan pada keadaan cut-off,tegangan Vce = Vcc. Saat keadaan panjar maju,transistor
menjadi saklar tertutup ( closed switch) pada keadaan ini disebut saturasi.
Besarnya arus yang melalui kolektor : Ic (sat) = Vcc / Rc . . . . . . . . . . . . (1) Besarnya arus minimum pada basis untuk keadaan saturasi : IB (min) = Ic(sat) / βDC . . . . . . . . . (2) Transitor juga berfungsi sebagai penguat sinyal listrik. Salah satu jenisnya adalah Common Emitter Amplifier. COMMON EMITTER Transistor dapat dirangkai menjadi penguat common base , common collector dan common emitter. Penguat yang menggunakan transistor ditentukan dari titik operasi (titik Q).
Besarnya arus saturasi agar rangkaian transistor dapat berfungsi sebagai penguat : Ic (sat) =
. . . . . . . . . . . (3)
Besarnya penguatan (A) pada rangkaian common emitter dinyatakan sebagai rasio perbandingan antara tegangan keluaran (Vout) dengan tegangan masukan (Vin) . Vout diukur pada kolektor dan Vin pada basis. Saat saturasi , sambungan basis dengan emitter merupakan panjar maju , maka tegangan pada basis (Vb) diaproksimasikan sama dengan tegangan pada emitter(Ve) karena terhubung secara paralel. A = −
=
. . . . . . . . . . . .(4)
GERBANG LOGIKA Transistor dapat digunakan sebagai gerbang logika dengan memanfaatkan keadaan saturasi dan cut-off transistor sebagai keadaan high dan low. Dalam keadaan saturasi, arus collector bernilai maksimum sehingga tegangan pada Rc hampir sama dengan Vcc, maka Vce (output) mendekati nol. Keadaan ini disebut low. Saat keadaan cut-off, tidak ada arus collector yang mengalir. Hal ini menyebabkan tegangan Rc bernilai nol sehingga Vce sama dengan Vcc. Keadaan ini disebut high. Dalam elektronika digital, keadaan high dan low dilambangkan dengan 1 dan 2.
CURVE TRACER Curve Tracer merupakan alat yang digunakan untuk melihat grafik karakteristik pada peralatan semikonduktor (transistor) . Pada curve tracer terdapat 3 buah terminal yang dihubungkan pada transistor. Untuk melihat melihat hasil grafik karakteristik dari transistor, curve tracer dihubungkan pada osiloskop, maka pada layar osiloskop grafik ditampilkan dalam koordinat X dan Y.
Percobaan 2 : Common Emitter
3.
Data
Percobaan 1. Transistor Sebagai Saklar Rb= 100.5 k
Vcc=5.19 V
Rc=0.992 k
Vin(mV)
Vin(mV)
Vout(mV) Vout(mV)
127,9 199,7
1603 1701 1801 1904 2011 2531 3001 3500 3980 4510
5190 5190 5190 5190 5190 5110 4960 4740 4510 4200 3830 3478 3137 2782
310,9 510 616 714 810 898 1000 1107 1207 1300 1394 1500
Menghitung Penguatan Common Emitter
2374 1976 1597 1224 839 456 152,4 128,9 115,2 106,2 98,5
VCC VCE VC VBE IC Inp ut Inp ut Inp ut Inp ut Inp ut
Kondisi 12.18 V RC 548 Ω 6.08 V RE 22.4 Ω 5.95 V RB 4.68 KΩ 0.63 V φ 180o 0.010858 A IB 0,00018659 Input - Output Outp 50 mV 4000 mV ut Outp 100 mV 9000 mV ut Outp 11000 150 mV ut mV Outp 11800 200 mV ut mV Outp 12000 250 mV ut mV
Transistor Pada Daerah Saturasi VCC VCE VC VBE IC Inp ut Inp ut Inp ut Inp ut Inp ut
Kondisi 12.18 V RC 40.6 mV RE 11.46 V RB 0.795 V φ 0.020912 A IB Input - Output Outp 50 mV ut Outp 100 mV ut Outp 150 mV ut Outp 200 mV ut Outp 250 mV ut
548 Ω 22.4 Ω 4.68 KΩ 180o 0,00026996 0 mV
Inp ut Inp ut Inp ut Inp ut Inp ut
Kondisi 12.18 V RC 12.11 V RE 76.9 mV RB 0.56 V φ 0.000140 A IB Input - Output Outp 50 mV ut Outp 100 mV ut Outp 150 mV ut Outp 200 mV ut Outp 250 mV ut
Kondi si
Nilai
Vcc (V) Vce (V)
12,18 6,08
Vc (V)
5,95
Rc (Ω)
548
Ic (A)
0,0108 58
Kondi si Vbe (V) Ib (A) Vin (mV) Vout (V) Fase output terhad ap input
Nilai 5 0
0,63 0,000106838 10 15 0 0 200
25 0
4
9
12
11
11,8
180°
0 mV 1 mV 3 mV 4 mV
Transistor Pada Daerah Cut-Off VCC VCE VC VBE IC
Common emitter
548 Ω 22.4 Ω 4.68 KΩ 180o 0,00012033
3.2 Transistor pada daerah saturasi Kond isi Vcc (V) Vce (mV) Vc (V) Rc (Ω)
Ic (A)
150 mV
Nilai 12,18
Kondi si Vbe (V)
Ib (A) Vin 11,46 (mV) Vout 548 (mV) Fase outpu 0,0209 t 12 terhad ap input
Nilai 0,795
40,6
5 0
0,002609915 10 15 20 25 0 0 0 0
0
0
1
3
4
0,016548694 10 15 20 50 0 0 0 0,1 0, 0, 1, 5 4 8 5
25 0 2, 3
180°
400 mV 800 mV 1500 mV 2300 mV
Percobaan 3. Common Emitter 3.1 menghitung penguatan rangkaian
Rb = 4.68 k Rc = 548 Re = 22.4 V/d = 50mV(input) , 2V/d (output)
3.3 Transistor pada daerah Cut-off Kond isi Vcc (V) Vce (V) Vc (mV) Rc (Ω)
Ic (A)
Nilai 12,18 12,11 76,9 548
0,000 14
Kondi si Vbe (V) Ib (A) Vin (mV) Vout (V) Fase outpu t terha dap input
Nilai 0,56
180°
Percobaan 4. Gerbang Logika
Gambar 1. Saat saturasi
Gerbang NOT Input (V)
Output (V)
0 5,19
5,19 0,0909
Gerbang NAND Input (V) Output (V) A B 0 0 5,19 0 5,19 5,19 5,19 0 5,19 5,19 5,19 0,1734
Gerbang AND Input (V) Output (V) A B 0 0 0,0913 0 5,19 0,093 5,19 0 0,093 5,19 5,19 5,19
Gerbang NOR Input (V) Output (V) A B 0 0 5,19 0 5,19 0,0884 5,19 0 0,0887 5,19 5,19 0,061
Gerbang OR Input (V) Output (V) A B 0 0 0,0915 0 5,19 5,19 5,19 0 5,19 5,19 5,19 5,19
Gambar 2. Saat Cut-off
Gambar 3. Pada Teganan kerja
4. PENGOLAHAN DATA Vout
Grafik Penguatan
7000 6000 5000 4000 3000 2374
2000 1000
4510
3500
2531
1904
1701
1500
1300
1107
898
714
510
310,9
-1000
127,9
0 Vin
Tabel 4.1 Skala Kurva Tracer Skala
Signal
30 mV/cm
0,5 A/cm
0,1 V/cm
1 mA/cm
0,5 V/cm
5 mA/cm
Tabel 4.2 Data Curve Tracer A A Vcb I Gambar 4. Kurva Karateristik
7V 0,7 V 7V 7 mA
Penguatan pada common emitter : Pada percobaan : A = - ∑Vout/ ∑Vin = -1,857516 Pada teori A = - Vout/Vin = - 2
5. ANALISIS Pada saat awal, tegangan konstan pada titik tertentu karena terjadinya posisi panjar maju pada rangkaian,arus yang mengalir sangat kecil sehingga tegangan keluar (Vout) sama dengan tegangan sumber. Saat tegangan akhir, arus yang mengalir sama besar dengan tegangan sumber sehingga Vout-nya konstan pada titik akhir dengan nilainya mendekati nol. Setelah melakukan percobaan, nilai yang didapat untuk penguatan tegangan dan nilai penguatan teori tidak berbeda jauh atau memiliki selisih yang sangat kecil. Selisih yang didapat diakibatkan adanya faktor lain pada saat melakukan percobaan sehingga mendapat nilai yang sedikit berbeda dengan teori yang ada. Beda fasa terjadi disebabkan perbedaan pada tegangan saat outpunya. Gerbang NOT adalah gerbang yang berfungsi untuk membalik nilai logika. Jika
inputnya berlogika 0 maka outputnya akan berlogika 1 dan begitu juga sebaliknya. Gerbang OR adalah gerbang yang berfungsi untuk menjumlahkan logika inputnya. Pada prinsipnya penjumlahan logika pada elektronika digital adalah angka 1 dan 0. Dengan kata lain selama salah satu dari input ada yang berlogika 1 maka keluaran outputnya akan berlogika 1. Output yang berlogika 0 akan diperoleh hanya jika semua inputnya berlogika 0.Gerbang NOR adalah kebalikan dari gerbang OR. Jika salah satu atau semua inputnya berlogika 1 maka outputnya akan berlogika 0. Output dari gerbang NOR akan berlogika 1 hanya jika semua inputnya berlogika 0. Gerbang NAND adalah sebagai kebalikan dari gerbang AND dimana outputnya akan berlogika 1 apabila salah satu atau semua input dari gerbang NAND tersebut berlogika 0. Sehingga outputnya akan berlogika 0 hanya jika semua inputnya berlogika satu. Nilai β pada percobaan berada pada rentaqng nilai β pada teori.
6. KESIMPULAN
Transistor dapat digunakan sebagai saklar dengan adanya hubung singkat antara kaki kolektor dan emitor yang disebut saturasi dan cutoff. Penguat Common Emitor digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini Emitor di-ground-kan/ ditanahkan, Input adalah Basis, dan output adalah Collector.
Keadaan saturasi dan cut-off pada transistor dapat dijadikan sebagai gerbang logika yang biasa disebut keadaan high dan low Nilai β percobaan sama dengan nilai rentang β teori
7. REFERENSI [1] Malvino, Albert and David J. Bates. Electronic Principles.McGraw-Hill. [2]http://infokomel.wordpress.com/2011/02/2
7/fungsi-transistor-sebagai-saklar-danpenguat/
