TRANSISTOR Pengantar Teknik Elektronika Program Studi S1 Informatika Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto
TIK • Setelah mahasiswa mengikuti perkuliahan ini, diharapkan mahasiswa memahami konsep dasar Transistor, dan konfigurasi Transistor BJT
Pokok Bahasan • Prinsip Dasar Transistor • Daerah Kerja Transistor • Arus Pada Transistor
Definisi • Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan (junction). Sambungan itu membentuk transistor PNP maupun NPN. Transistor ini disebut transistor bipolar, karena struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kutup negatif mengisi kekurangan elektron (hole) di kutup positif. bi = 2 dan polar = kutup. • Ditemukan oleh J. Barden, WH Brattain dan W. Schockley pada tahun 1948. • Transistor merupakan salah satu komponen aktif • Biasanya digunakan sebagai penguat/amplifier • Banyak digunakan sebagai penguat sinyal(amplifier), membangkitkan sinyal (oscilator), sebagai saklar (switching) dan sebagai filter frekuensi
Jenis Transistor 1. Transistor npn : terdiri dari sebuah semikonduktor tipe-p (tipis) yang disisipkan diantara dua semikonduktor tipe n. E
n
p
n
C
E
C
B B
2. Transistor pnp : terdiri dari sebuah semikonduktor tipe-n (tipis) yang disisipkan diantara dua semikonduktor tipe p. E
p
n
p
C
E
C
B B
Ujung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base dan kolektor. Base selalu berada di tengah, di antara emitor dan kolektor.
PNP & NPN Transistor
Disebut sebagai Transistor PNP maupun NPN karena memiliki konfigurasi sebagaimana di atas
ie
Emiter
V2 = VEB
Basis
Cara kerja transistor Kolektor
ib
ic
V1 = VCB
Pikirkan transistor sebagai 2 dioda yang saling berlawanan. Sambungan emiter-basis merupakan bias maju akibat V2sedangkan basiskolektor sebagai bias mundur. Elektron akan mengalir dari emiter ke basis. Begitu elektron melewati basis, maka elektron akan menghadapi potensial positif dari kolektor. Karena basis sangat tipis, maka hampir semua elektron ke arah kolektor dan hanya sejumlah kecil (5%) dikumpulkan basis membentuk arus IB Arus basis sangat kecil (mikro ampere) sering diabaikan, sehingga yang sering dinamakan arus transistor adalah IE dan IC IE = I C + I B
Cara menentukan Kaki Transistor • • • •
Letakkan multimeter pada posisi Ohm Meter Probe hitam (terminal -) adalah positif baterai dari Ohm Meter Probe merah (terminal +) adalah negatif baterai dari Ohm Meter Menentukan kaki basis transistor – Bayangkan bahwa Tr terdiri dari dua buah dioda yang kedua kaki anodanya saling dihubungkan – Gunakan posisi R x 10, lalu ukur kaki – kaki Tr dengan kedua probe meter, jika jarum meter bergerak ke kanan menunjuk pada harga tertentu, pilihlah salah satu diantara kaki tersebut sebagai basis – Pindahkan probe yang bukan basis ke kaki Tr yang lain secara bergantian sampai mendapatkan jarum meter bergerak menyimpang ke kanan menunjuk suatu harga tertentu (ingat forward bias pada Tr) – Setelah diperoleh kaki basis Tr yaitu kaki yang tidak diubah kedudukannya saat mengukur hambatan maju dioda pada Tr, maka sekarang kita lihat probe pada kaki basis tersebut, jika probe hitam berarti jenis Tr NPN, jika kaki basis pada probe merah maka Tr PNP
Cara menentukan Kaki Transistor • Menentukan kaki Emitor dan Kolektor, ada 2 cara: – Cara 1 : mengukur kaki kolektor dan emitor • • • •
Pindahkan posisi Ohm meter pada R x10K (untuk Tr dari Silicon), R x 1K (Germanium) Letakkan probe pada kaki emitor dan kolektor. Carilah kondisi dimana jarum meter bergerak sedikit Untuk jenis NPN, probe hitam adalah kaki emitor dan probe merah adalah kolektor Untuk jenis PNP, probe hitam adalah kaki kolektor, dan probe merah adalah emitor
– Cara 2 : mengukur basis – emitor dan basis – kolektor • Pindahkan posisi Ohm meter pada R x10K • Letakkan probe pada posisi arah lawan (reverse) dari dioda tersebut • Untuk jenis NPN, probe merah diletakkan pada kaki basis dan probe hitam letaknya dipindah – pindahkan pada kedua kaki yang lain. Apabila jarum meter bergerak sedikit, berarti probe hitam tersebut adalah emitor, sebaliknya jika jarum tidak bergerak sama sekali maka pada probe hitam tersebut adalah kolektor • Untuk jenis PNP, probe hitam diletakkan pada kaki basis dan probe merah letaknya dipindah – pindahkan pada kedua kaki yang lain. Apabila jarum meter bergerak sedikit, berarti probe merah tersebut adalah emitor, sebaliknya jika jarum tidak bergerak sama sekali maka pada probe merah tersebut adalah kolektor
Arti Kode Huruf pada Tr • Tipe Tr buatan Eropa • Huruf yang pertama menyatakan semikonduktor – – – – –
A – Germanium B – Silicon C – Arsenida galium D – Antimonida indium R – Sulfida cadmium
• Huruf yang kedua menyatakan pemakaian komponen tersebut – – – – – – – – –
A – dioda detector, dioda kecepatan tinggi, dioda pencampur B – dioda dengan kapasitas variable C – Tr frekuensi rendah D – Tr daya frekuensi rendah E – dioda tunnel F – Tr frekuensi radio, bukan daya G – macam ragam keperluan L – Tr daya, frekuensi radio N – photo coupler
– P – detektor radiasi – Q – generator radiasi – R – alat pengendali & saklar (cth. Triac) – S – driver amplifier – T – alat pengendali & switching – U – dioda pengganda – Y – penyearah – Z – pemantap tegangan
Huruf /angka lainnya adalah nomor registrasi
Arti Kode Huruf pada Tr • Tipe Tr buatan Jepang cth 2 SA 101 • Angka yang pertama menyatakan – 1 – Dioda – 2 – Transistor – 3 – Tetrode (Tr khusus)
• Huruf yang pertama menyatakan – S – bahan semikonduktor kualitas jepang
• Huruf kedua menyatakan – A – Tr PNP frekuensi tinggi – B – Tr PNP frekuensi rendah – C – Tr NPN frekuensi tinggi – D – Tr NPN frekuensi rendah Huruf /angka lainnya adalah nomor registrasi
Arti Kode Huruf pada Tr • Tipe Tr buatan Amerika • Tr buatan Amerika dilengkapi dengan data book yang lengkap memuat sifat – sifat transistor dan pemakaiannya. • Sedikit ciri yang dapat kita kenal – Untuk dioda 1N…. – Untuk Tr 2N….
• Contoh Tr buatan Amerika yang lain • GE 2N…berarti Tr buatan pabrik General Electric
Huruf /angka lainnya adalah nomor registrasi
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 perlahan-lahan, 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 kolektorbase 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.
Ringkasan Daerah Kerja Operation Region Cutoff
IB or VCE Char. IB = Very small Saturation VCE = Small Active Linear
VCE = Moderate
Breakdown
VCE = Large
BC and BE Junctions Reverse & Reverse Forward & Forward Reverse & Forward Beyond Limits
Mode Open Switch Closed Switch Linear Amplifier Overload
Arus Pada Transistor • Dari hukum Kirchhoff diketahui bahwa jumlah arus yang masuk kesatu titik akan sama jumlahnya dengan arus yang keluar. Jika teorema tersebut diaplikasikan pada transistor, maka hukum itu menjelaskan hubungan : • IE = IC + IB
• Persamanaan tersebut mengatakan arus emiter IE adalah jumlah dari arus kolektor IC dengan arus base IB. Karena arus IB sangat kecil sekali atau disebutkan IB << IC, maka dapat di nyatakan : • IE = IC
Alpha (α) •
Pada tabel data transistor (databook) sering dijumpai spesikikasi αdc (alpha dc) yang tidak lain adalah :
•
αdc = IC/IE
•
Defenisinya adalah perbandingan arus kolektor terhadap arus emitor.
•
Karena besar arus kolektor umumnya hampir sama dengan besar arus emiter maka idealnya besar αdc adalah = 1 (satu). Namun umumnya transistor yang ada memiliki αdc kurang lebih antara 0.95 sampai 0.99.
Beta (β)
• Beta didefenisikan sebagai besar perbandingan antara arus kolektor dengan arus base. • β = IC/IB • Dengan kata lain, β adalah parameter yang menunjukkan kemampuan penguatan arus (current gain) dari suatu transistor. Parameter ini ada tertera di databook transistor dan sangat membantu para perancang
rangkaian elektronika dalam merencanakan rangkaiannya
