Transistor Fundamentals

Chapter 7: Transistor Fundamentals ----------------------------------------------------------------------

Chapter 7

Transistor Fundamentals

TIK 9 Mampu membedakan rangkaian base biased dan emitter biased dan aplikasi keduanya 9 Mampu menentukan garis beban, menghitung persamaannya dan membuktikan bahwa operating point berada pada load line Outline 1. Variation of Current Gain 2. Load Line of Base biased circuit 3. Emitter biased circuit 4. Comparison of Base biased & Emitter biased 5. Quizzes 6. Common Misconception

Ada dua cara mendasar untuk mengatur titik pengoperasian transistor. Base bias dan emitter bias. Base bias menghasilkan nilai yang tetap pada arus basis, sementara emitter bias menghasilkan nilai yang tetap pada arus emitter. Base bias sering digunakan pada rangkaian saklar atau digital, sedangkan emitter bias dominant pemakaiannya pada rangkaian penguat.

Discrete Electronics, Martarizal ---------------------------------------------------------------------

1


7.1 Variation of Current Gain Caused by: 9 Toleransi pembuatan 9 Perubahan temp 9 Arus kolektor

Penguatan arus sebuah transistor adalah besaran yang tidak dapat diprediksi. Karena toleransi pembuatan dari pabriknya, penguatan arus dapat bervariasi nilainya sebanding 3:1, jika kita mengganti satu transistor dengan transistor lainnya dari jenis yang sama. Perubahan suhu dan arus kolektor, turut mempengaruhi penguatan arus dc, lihat grafik. Contoh kongkritnya bila kita membeli seribu keeping transistor 2N3904. Datasheet mengatakan bahwa penguatan arus berkisar minimal 100 dan maksimum 300, bila suhu 25 0C dan arus kolektor 10 mA. Ternyata beberapa transistor memiliki penguatan terendah 100 (kasus terburuk), dan sebagian lain dengan penguatan setinggi 300 (kasus terbaik). Discrete Electronics, Martarizal ---------------------------------------------------------------------

2


7.2 Load Line of base biased Saturation point (sb y)

->

short CE (VCE =0)

Cut off point (sb x)

->

open CE

Example:

Q point ideal:

15V IB = = 30 µA 500k I C = 100 • 30 µA = 3mA VCE = 15V − 3mA • 3kΩ = 6V

Saturation point:

VCE + I C RC = VCC I Csat =

VCC 15V = = 5mA RC 3kΩ

Cut off point:

VCE + I C RC = VCC VCE = VCC = 15V Load Line Equation:

VCE + I C RC = VCC VCE + I C 3k = 15 VCE 15 + 3k 3k y = mx + n

IC = −


3

Chapter 7: Transistor Fundamentals ---------------------------------------------------------------------Garis beban dc mengandung informasi semua kemungkinan titik pengoperasian Q transistor. Ujung atas disbut titik saturasi sedangkan ujung bawah disebut titik cut off. Untuk menentukan arus saturasi (titik perpotongan dengan sumbu Ic), maka kolektor dihubungsingkatkan dengan emitter. Tegangan cut off (titik perpotongan dengan sumbu VCE) diperoleh dengan cara membuka kolektor dengan emitter. Titik pengoperasian Q sebuah transistor berada pada garis bebannya. Lokasi yang tepat ditentukan oleh besarnya arus kolektor dan tegangan antara kolektor dengan emitter. Dengan base bias, titik Q akan berpindah tempat ketika ada perubahan nilai R atau V rangkaian.


4


7.3 Comparison of Base biased & Emitter biased circuits Base biased

Emitter biased

Fix value of iB

Fix value of iC

Circuits

immune to changes in current gain Analyze

V − VBE iB = BB RB iC = β DC iB VCE = VCC − iC RC

VE = VBB − VBE IE =

VE β DC → IC = IE RE β DC + 1

VC = VCC − I C RC → I B =

iC

β DC

VCE = VC − VE Saturation & cutoff

Load line equation Application

I C sat =

Vcc RC

,

I C sat =

Vcc RC + RE

,

VCEcutoff = VCC

VCEcutoff = VCC

iC RC + VCE = VCC

iC ( RC + RE ) + VCE = VCC

Digital circuits

Amplifying Circuits

(switching) Discrete Electronics, Martarizal ---------------------------------------------------------------------

5

Chapter 7: Transistor Fundamentals ---------------------------------------------------------------------Bagaimana cara mengenali transistor yang diperasikan pada daerah jenuh ? Mula-mula kita anggap saja transistor bekerja pada daerah aktif. Jika memunculkan kontradiksi, misalnya tegangan antara kolektor emitter menjadi negative atau arus kolektor lebih besar dari arus saturasi, maka artinya transistor tengah dioperasikan pada daerah saturasi/jenuh. Cara lain untuk mengenali saturasi adalah dengan membandingkan hambatan basis dengan hambatan kolektor. Jika perbandingannnya adalah 10:1, maka kemungkinan transistor dioperasikan pada daerah jenuh. Base bias cenderung untuk menggunakan transistor sebagai saklar. Posisi perpindahannya antara saturasi dan cut off. Tipe pengoperasian ini bermanfaat pada rangkaian digital. Nama lain dari rangkaian saklar adalah rangkaian dua keadaan, two state circuit. Emiter bias kebal terhadap perubahan akibat penguatan arus. Tahapan mengurai emitter bias adalah mulai dengan menghitung tegangan emitter, arus emitter, tegangan kolektor, dan tegangan antara kolektor dengan emitter. Yang kita perlukan hanya hukum Ohm. Perbandingan antara base bias dan emitter bias, dapat dengan jelas dilihat pada tabel. Untuk membuat garis beban, terlebih dahulu kita harus menentukan titik perpotongan pada sumbu IC (titik saturasi) dan VCE (titik cut off). Titik saturasi diperoleh dengan menshort CE sehingga VCE = 0. Titik cut off diperoleh dengan membuka CE sehingga arus kolektor 0.


6


7.4 Troubleshooting Dengan memperhatikan perubahan apa yang terjadi, bila kita melakukan perubahan kecil pada nilai salah satu R atau V rangkaian, akan sangat bermanfaat ketika kita melakukan troubleshooting. Bila kita mahir melakukannya, kita akan dapat memahami lebih baik apa yang terjadi bila terjadi trouble yang berbeda dan dapat lebih mudah menganalisa rangkaian. Kita dapat menggunakan ohmmeter untuk menguji sebuah transistor apakah masih berfungsi dengan baik. Cara terbaik melakukannya adalah dengan melepaskannya dari rangkaian.


7


7.5 Quizzes 9 Effect position of Q point on load line caused by changing of RC, RB, ßDC and VCC 9 7.6 Common misconception 9 Confused if the question: until which temp, our design still safe ? 9 Confused between base biased and emitter biased circuit, especially to

calculate ICsat and its load line equation


8

Transistor Fundamentals

Recommend Documents