Transistor
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 
  • 4,170 views

 

Statistics

Views

Total Views
4,170
Views on SlideShare
4,170
Embed Views
0

Actions

Likes
1
Downloads
123
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Transistor Transistor Document Transcript

  • http://fahmieinsteinpefsi.blogspot.com/2010/11/makalah-elektronika-dasar-1.html BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang. Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan (junction). Sambungan itu membentuk transistor PNP maupun NPN. Ujung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base dan kolektor. Base selalu berada di tengah, di antara emitor dan kolektor. 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. Adalah William Schockley pada tahun 1951 yang pertama kali menemukan transistor bipolar. Transistor bipolar adalah inovasi yang mengantikan transistor tabung (vacum tube). Selain dimensi transistor bipolar yang relatif lebih kecil, disipasi dayanya juga lebih kecil sehingga dapat bekerja pada suhu yang lebih dingin. Dalam beberapa aplikasi, transistor tabung masih digunakan terutama pada aplikasi audio, untuk mendapatkan kualitas suara yang baik, namun konsumsi dayanya sangat besar. Sebab untuk dapat melepaskan elektron, teknik yang digunakan adalah pemanasan filamen seperti pada lampu pijar. Dalam penulisan makalah ini penulis akan memaparkan tentang galvanometer jenis balistik dan suspensi serta menjelaskan beberapa aspek penting yang terdapat pada galvanometer. 1.2Batasan Masalah.
  • Makalah ini membahas tentang transistor bipolar. Dalam makalah ini dijelaskan tentang teori dari transistor bipolar, konfigurasi transistor bipolar, dan aproksimasi transistor. 1.3Tujuan. 1.Mempelajari tentang transistor bipolar. 2.Mengetahui contoh-contoh transistor bipolar.. 3.Mengetahui tentang teori transistor bipolar 4.Mengetahui tentang konfigurasi transistor bipolar. 5.Mengetahui tentang aproksimasi transistor. 1.4Metode Penulisan. Untuk mendapatkan data dan informasi yang diperlukan, penulis menggunakan metode kepustakaan, yaitu pada metode ini, penulis membaca buku-buku dan literatur serta mencari informasi di internet yang berhubungan dengan penulisan makalah ini yaitu transistor bipolar. BAB II PEMBAHASAN 2.1Teori Transistor Bipolar. Transistor adalah komponen aktif dari bahan semikonduktor. Fungsi utamanya dalam rangkaian adalah memperkuat isyarat (isyarat lemah pada masukan dan dikuatkan pada keluaran). Teori persambungan transistor di temukan pertama kali oleh William Schockley tahun 1951, sehingga berkembang menjadi industri transistor. Kemudian berkembang pada penemuan IC sampai pada piranti opto elektronika dan prosesor mikro. Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan (junction). Sambungan itu membentuk transistor PNP maupun NPN. Ujung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base dan
  • kolektor. Base selalu berada di tengah, di antara emitor dan kolektor. 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. Adalah William Schockley pada tahun 1951 yang pertama kali menemukan transistor bipolar. Akan dijelaskan kemudian, transistor adalah komponen yang bekerja sebagai sakelar (switch on/off) dan juga sebagai penguat (amplifier). Transistor bipolar adalah inovasi yang mengantikan transistor tabung (vacum tube). Selain dimensi transistor bipolar yang relatif lebih kecil, disipasi dayanya juga lebih kecil sehingga dapat bekerja pada suhu yang lebih dingin. Dalam beberapa aplikasi, transistor tabung masih digunakan terutama pada aplikasi audio, untuk mendapatkan kualitas suara yang baik, namun konsumsi dayanya sangat besar. Sebab untuk dapat melepaskan elektron, teknik yang digunakan adalah pemanasan filamen seperti pada lampu pijar. Pada transistor terdapat tiga daerah kerja, yaitu: a.Daerah mati (Cut Off) Daerah mati merupakan daerah kerja saat transistor mendapat bias arus basis (Ib) > 0, maka arus kolektor dengan basis terbuka menjadi arus bocor dari basis ke emitor (ICEO). Hal yang sama dapat terjadi pada transistor hubungan kolektor-basis. Jika arus emitor sangat kecil (IE = 0), emitor dalam keadaan terbuka dan arus mengalir dari kolektor ke basis (ICBO). b.Daerah aktif Transitor dapat bekerja pada daerah aktif jika transistor mendapat arus basis (Ib) > 0. Tetapi jika lebih kecil dari arus basis maksimalnya, keluaran arus kolektor akan berubah- ubah sesuai dengan perubahan pemberian arus basisnya. Gambar 2. Kurva karakteristik dan garis beban DC transistor
  • c.Daerah jenuh Transistor dapat bekerja pada daerah jenuh jika transistor mendapat arus basis (Ib) lebih besar dari arus basis maksimalnya. Hal ini menimbulkan keluaran arus kolektor tidak dapat bertambah lagi. Prinsip pengoperasian transistor sebagai saklar memiliki dua keadaan, yaitu keadan tidak bekerja (cut off) dan keadaan jenuh. Dimana perubahan keadaannya dapat berupa perubahan tegangan ataupun arus. Gambar 3. Konfigurasi transistor sebagai saklar Saat Vin = 0, maka tidak ada arus yang mengalir pada Rb dan basis transistor sehingga transistor dalam kondisi tidak bekerja. Tidak ada arus yang mengalir kecuali arus bocor, sehingga kondisi ini identik dengan saklar terbuka (sambungan C-E terpisah) dan menyebabkan beban RL tidak bekerja. Saat Vin mendapat masukan yang cukup besar hingga dapat mengalirkan arus basis yang cukup untuk transistor, maka transistor akan jenuh. Pada kondisi ini arus kolektor akan mengalir (sambungan C-E) terhubung dan menyebabkan beban RL akan bekerja. Pada saat transistor jenuh arus yang mengalir pada beban RL adalah: Besarnya arus basis dapat dicari dengan persamaan:
  • 2.1.1 Bias DC. Transistor bipolar memiliki 2 junction yang dapat disamakan dengan penggabungan 2 buah dioda. Emiter-Base adalah satu junction dan Base-Kolektor junction lainnya. Seperti pada dioda, arus hanya akan mengalir hanya jika diberi bias positif, yaitu hanya jika tegangan pada material P lebih positif daripada material N (forward bias). Pada gambar ilustrasi transistor NPN berikut ini, junction base-emiter diberi bias positif sedangkan base-colector mendapat bias negatif (reverse bias). Gambar 4. Arus elektron transistor npn Karena base-emiter mendapat bias positif maka seperti pada dioda, elektron mengalir dari emiter menuju base. Kolektor pada rangkaian ini lebih positif sebab mendapat tegangan positif. Karena kolektor ini lebih positif, aliran elektron bergerak menuju kutup ini. Misalnya tidak ada kolektor, aliran elektron seluruhnya akan menuju base seperti pada dioda. Tetapi karena lebar base yang sangat tipis, hanya sebagian elektron yang dapat bergabung dengan hole yang ada pada base. Sebagian besar akan menembus lapisan base menuju kolektor. Inilah alasannya mengapa jika dua dioda digabungkan tidak dapat menjadi sebuah transistor, karena persyaratannya adalah lebar base harus sangat tipis sehingga dapat diterjang oleh elektron.
  • Jika misalnya tegangan base-emitor dibalik (reverse bias), maka tidak akan terjadi aliran elektron dari emitor menuju kolektor. Jika pelan-pelan 'keran' base diberi bias maju (forward bias), elektron mengalir menuju kolektor dan besarnya sebanding dengan besar arus bias base yang diberikan. Dengan kata lain, arus base mengatur banyaknya elektron yang mengalir dari emiter menuju kolektor. Ini yang dinamakan efek penguatan transistor, karena arus base yang kecil menghasilkan arus emiter-colector yang lebih besar. Istilah amplifier (penguatan) menjadi salah kaprah, karena dengan penjelasan di atas sebenarnya yang terjadi bukan penguatan, melainkan arus yang lebih kecil mengontrol aliran arus yang lebih besar. Juga dapat dijelaskan bahwa base mengatur membuka dan menutup aliran arus emiter-kolektor (switch on/off). Pada transistor PNP, fenomena yang sama dapat dijelaskan dengan memberikan bias seperti pada gambar berikut. Dalam hal ini yang disebut perpindahan arus adalah arus hole. Gambar 5. arus hole transistor pnp Untuk memudahkan pembahasan prinsip bias transistor lebih lanjut, berikut adalah terminologi parameter transistor. Dalam hal ini arah arus adalah dari potensial yang lebih besar ke potensial yang lebih kecil.
  • Gambar 6. arus potensial Dimana:  IC : arus kolektor  IB : arus base  IE : arus emitor  VC : tegangan kolektor  VB : tegangan base  VE : tegangan emitor  VCC : tegangan pada kolektor  VCE : tegangan jepit kolektor-emitor  VEE : tegangan pada emitor  VBE : tegangan jepit base-emitor  ICBO : arus base-kolektor
  •  VCB : tegangan jepit kolektor-base Perlu diingat, walaupun tidak perbedaan pada doping bahan pembuat emitor dan kolektor, namun pada prakteknya emitor dan kolektor tidak dapat dibalik. Gambar 7. Penampang transistor bipolar 2.1.2 Transistor Tak Bias. Jika Belum diberi pembiasan, maka transistor mempunyai sifat: a. Pembawa mayoritasnya belum bergerak melewati function. b. Elektron bebas berdifusi melewati function yang menghasilkan dua lapisan deplesi (pengosongan). Setiap lapisan deplesi mempunyai potensial penghalang atau potensial barrier 0,6 – 0,7 V untuk bahan Sid an 0,2 – 0,3 V untuk bahan Ge pada suhu 250 C. Dengan doping yang berbeda, maka lapisan deplesi mempunyai lebar yang tidak sama. Makin banyak di doping, makin besar konsentrasi ion dekat junction berarti lapisan deplesi sedikit menembus emitter yang didoping lebih banyak, sedangkan di basis sangat banyak karena di doping sangat sedikit. Karena ada dua lapisan pengosongan, maka ada uda bukit energi electron pita konduksi dalam emiter yang mana tidak cukup energi untuk memasuki basis (harus dibias maju untuk merendahkan bukit energi). 2.2Konfigurasi Transistor Bipolar. Pembiasan pada transistor dapat dilakukan dalam tiga konfigurasi: 1.Common Base (CB) yaitu pembiasan dimana basis digunakan bersama oleh kolektor dan emitter (basis sebagai gorund).
  • 2.Common Emitter (CE) yaitu pembiasan dimana emitter digunakan bersama-sama oleh basis dan kolektor (emitter sebagai ground). 3.Common Collector (CC) yaitu pembiasan dimana kolektor digunakan bersama-sama oleh basis dan emitter. Konfigurasi ini disebut juga emitter follower (pengikut emitter). Penguatan CC kurang dari satu, impedansi masukan tinggi, impedansi keluaran rendah dan dapat digunakan sebagai penyangga untuk mengatasi ketidaksesuaian pada alih tegangan. 2.2.1 Konfigurasi Common Base. Penamaan common base berasal dari kondisi dimana basis digunakan bersama dalam input dan output. Konfigurasi ini memiliki resistansi input yang kecil dan menghasilkan arus kolektor yang hampir sama dengan arus input dengan impedansi yang besar. Konfigurasi ini biasanya digunakan sebagai buffer. Konfigurasi common base ditunjukkan oleh gambar berikut ini. Gambar 8. Konfigurasi Common Base.
  • Resistansi input untuk konfigurasi ini adalah: Resistansi outputnya adalah: Faktor penguatan keseluruhan adalah: dengan, adalah resistansi sumber sinyal input dan adalah transkonduktansi. Gambar 9. Konfigurasi Grounded-base Gambar di atas menunjukkan konfigurasi grounded-base, yang dinamakan juga common- base. Pada transistor pnp, komponen utama arusnya adalah hole. Karena hole mengalir dari emitor menuju kolektor, dan sebagian menuju ground pada terminal basis, maka IE bernilai positif, IC bernilai negatif, dan IB bernilai negatif. Unttuk junction emitor yang terbias maju, VEB bernilai positif, dan untuk junction kolektor terbias mundur, VCB bernilai negatif. Pada transistor npn, seluruh polaritas arus dan tegangan merupakan kebalikan dari transistor pnp. Terlihat bahwa arus output, IC sepenuhnya ditentukan oleh arus input (IE) dan tegangan output (kolektor ke basis) VCB = VC . Output ini secara implisit dapat ditulis sbb. : IC = φ2 (VCB, IE) (5.9) (Baca : IC merupakan fungsi φ2 dari VCB dan IE).
  • Gambar 10. Output Konfigurasi Commom Base dari Transistor PNP. Demikian juga jika VCB dan IE kita perlakukan sebagai variabel independen, tegangan input (emitor ke basis) VEB sepenuhnya ditentukan oleh kedua variabel independen tersebut. Bentuk implisit karakteristik input ini adalah : IEB = φ1 (VCB, IE) Gambar 11. Input Common Base Transistor PNP
  • Pada gambar tersebut diplot tegangan emitor-basis VEB terhadap arus emitor IE, dengan parameter tegangan kolektor-basis, VCB. Kurva ini dinamakan karakteristik stats input atau karakteristik statis emitor. Jika sebelumnya, pada gambar 5.3, ruang sempit yang ditempati oleh muatan di sekitar junction diabaikan, maka pada diskusi ini akan diperhatikan secara mendalam. Dari persamaan 3.21 diketahui bahwa depletion region W pada dioda akan bertambah jika tegangan reverse ditingkatkan. Karena junction emitor mendapat bias-maju, sementara junction kolektor mendapat bias mundur pada active region, maka lebar barrier pada JE relatif bisa diabaikan dibandingkan dengan konsentrasi muatan pada JC. Ingat kembali bahwa pada area transisi (depletion region), terdapat tumpukan ion pada kedua sisi junction. Jika tegangan (reverse) dinaikkan, area transisi akan melebar ke arah basis dan kolektor. Karena netralitas muatan harus dipertahankan, jumlah muatan pada kedua sisi harus sama. Karena doping pada basis biasanya lebih kecil dari kolektor, penetrasi daerah transisi ke wilayah basis jadi lebih besar daripada apa yang terjadi pada kolektor. Dengan demikian, depletion region pada daerah kolektor dapat diabaikan.
  • Gambar 12. Variasi Potensial dan Area Transisi PNP. Ingat kembali bahwa pada area transisi (depletion region), terdapat tumpukan ion pada kedua sisi junction. Jika tegangan (reverse) dinaikkan, area transisi akan melebar ke arah basis dan kolektor. Karena netralitas muatan harus dipertahankan, jumlah muatan pada kedua sisi harus sama. Karena doping pada basis biasanya lebih kecil dari kolektor, penetrasi daerah transisi ke wilayah basis jadi lebih besar daripada apa yang terjadi pada kolektor. Dengan demikian, depletion region pada daerah kolektor dapat diabaikan. Jika lebar basis metalurgik adalah WB, maka lebar basis efektif pada saat junction diberi tegangan adalah WB' = WB – W. Modulasi terhadap lebar basis efektif yang disebabkan oleh tegangan kolektor ini, dinamakan efek Early. Penyempitan WB' karena peningkatan tegangan reverse pada kolektor akan menimbulkan tiga konsekuensi : Pertama, peluang terjadinya rekombinasi di basis menjadi lebih kecil. Berarti, α akan meningkat jika |VCB| meningkat. Ke dua, gradien konsentrasi carrier minoritas pn akan meningkat di dalam basis. Perhatikan bahwa pn menjadi nol pada posisi d (di antara WB' dan WB), dimana potensial terhadap basis akan jatuh di bawah V0. Pada jarak ini, potensial efektif akan menjadi negatif, dan hukum junction, akan menghasilkan pn = 0. Karena arus hole yang terinjeksi melalui emitor proporsional terhadap gradien pn di JE, maka IE akan meningkat jika tegangan balik pada kolektor dinaikkan. Ketiga, jika tegangan pada kolektor ekstrim sangat besar, WB' mendekati nol, yang akan menimbulkan tegangan breakdown pada transistor. Fenomena ini dinamakan punch-through. Pemahaman kualitatif mengenai karakteristik input dan output transistor tidak akan menjadi sulit, jika kita menganggap transistor terdiri atas dua dioda yang saling berhadapan (kedua katodanya saling bertemu). Pada daerah aktif (active region), dioda input (emitor ke basis) mendapat bias maju. Karakteristik input pada dasarnya menunjukkan karakteristik dioda emitor-basis pada berbagai tegangan kolektor. Satu hal penting mengenai karakteristik input yaitu adanya tegangan cutin, offset, atau treshold, Vγ, dimana untuk tegangan di bawah Vγ, arus emitor IE menjadi sangat kecil. Pada umumnya, Vγ, bernilai sekitar 0,1 V untuk transistor germanium (Gb.5.7) dan 0.5 V untuk silikon.
  • Bentuk karakteristik input dapat dipahami jika kita menyadari suatu kenyataan bahwa peningkatan nilai tegangan kolektor akan menimbulkan peningkatan arus emitor (efek Early), sementara nilai VEB tidak berubah. Kenaikan nilai |VCB| akan menggeser kurva ke bawah. Kurva dengan kolektor terbuka (tegangan kolektor = 0 V) identik dengan karakteristik dioda emitor yang terbias maju. Merupakan suatu hal yang biasa untuk membuat plot secara terbalik seperti pada gambar 5.6, dimana polaritas negatif VCB (karena reverse bias) diplot pada absis kanan (biasanya absis ini untuk polaritas positif). Jika IE = 0, arus kolektor menjadi IC = IC0. Untuk nilai IE yang lain, arus reverse pada dioda-output diperkuat oleh sejumlah fraksi arus dari dioda-input (yang terbias maju). Perhatikan bahwa IC dan IC0 bernilai negatif untuk transistor pnp dan positif untuk npn. Di dalam daerah ini, junction kolektor mendapat bias mundur dan junction emitor mendapat bias maju. Anggap dulu bahwa arus emitor bernilai nol. Dalam keadaan ini, arus kolektor kecil dan sama dengan arus saturasi balik IC0 (mikroamper untuk germanium dan nanoampere untuk silikon) dan junction ini berlaku seperti dioda. Andaikan sekarang terdapat arus emitor IE. Satu fraksi arus sebesar -αIE akan mencapai kolektor, dan arus IC. Di dalam daerah aktif (active region), arus kolektor independen terhadap tegangan kolektor dan hanya tergantung pada arus emitor. Namun demikian, karena efek Early, terdapat pengaruh |VCB| berupa kenaikan |IC| walaupun hanya 0,5 persen. Karena α lebih kecil dari satu (tapi mendekati satu), arus kolektor sedikit lebih kecil dari arus emitor. Daerah dimana junction emitor maupun kolektor mendapat bias maju (forward biased) dinamakan daerah saturasi. Daerah ini terdapat di bagian kiri ordinat, dimana VCB = 0 dan di atas karakteristik IE = 0. Di sini dapat dikatakan terjadi proses "bottoming" karena tegangan akan merosot drastis hingga mendekati dasar, pada saat VCB ≈ 0. Sebenarnya VCB di daerah ini bernilai positif (untuk pnp, walau nilainya kecil), dan bias maju pada kolektor ini menimbulkan perubahan arus kolektor yang besar melalui perubahan tegangan kolektor yang kecil. Dalam keadaan terbias maju, IC naik secara eksponensial terhadap tegangan mengikuti hubungan dioda. Bias maju dapat diartikan bahwa sisi p (kolektor) dibuat lebih positif dibandingkan dengan sisi n (basis), sehingga terjadi aliran hole dari kolektor (p) menuju basis (n). Dengan demikian arus kolektor akan naik secara drastis dan IC dapat bernilai positif jika bias maju bernilai cukup besar.
  • Karakteristik untuk kondisi dimana IE = 0 melewati titik origin, namun dalam hal lain sama seperti karakteristik-karakteristik lain. Karakteristik ini sebenarnya tidak berihimpitan dengan sumbu tegangan, namun hal ini sulit untuk diperlihatkan mengingat IC0 bernilai hanya beberapa nano- atau mikroamper. Daerah di bawah IE = 0, dimana junction emitor dan kolektor sama-sama terbias mundur dinamakan cutoff region. 2.2.2 Konfigurasi Common Emitter. Konfigurasi common-emitter, yang menggunakan emitor sebagai terminal common untuk input dan output, lebih sering digunakan pada rangkaian transistor dibandingkan dengan common-base. Pada konfigurasi common-emitter (seperti juga pada common-base), arus input dan tegangan output dijadikan variabel independen, sementara tegangan input dan arus output merupakan variabel independen. Hal ini dapat dinyatakan sbb. : VBE = f1(VCE,IB) (5.11) IC = f2(VCE, IB) (5.12) Persamaan diatas menggambarkan hubungan pada kurva karakteristik input. Pada grafik terlihat kurva untuk beberapa nilai arus basis IB. Jika arus IB konstan, arus kolektor tidak terlalu sensitif terhadap VCE. Perhatikan juga bahwa arus basis jauh lebih kecil dari arus emitor. Lokus semua titik dimana disipasi kolektor bernilai 150 mW ditunjukkan pada gambar 5.10 dalam bentuk garis PC = 150 mW. Kurva ini berbentuk hiperbola PC = VCB IC ≈ VCEIC = konstan. Pada bagian kanan kurva ini, disipasi kolektor jadi berlebihan. Untuk gambar di bawah, digunakan RL = 500 Ω dan sumber tegangan VCC = 10V, dimana garis bebannya digambarkan pada karakteristik output. Cara membuat garis beban sama seperti yang digunakan pada dioda.
  • Gambar 13. Output Konfigurasi Common Emitter Pada Transistor PNP. Pada gambar 14, absis merupakan arus basis IB dan ordinat adalah tegangan basis-emitor, VBE. Kurva dibuat untuk beberapa nilai tegangan kolektor-emitor VCE. Gambar 14. Input Konfigurasi Common Emitter Transistor PNP Jika kolektor dihubungkan secara langsung (shorted) ke emitor dan emitor diberi bias maju, maka karakteristik input menyerupai karakteristik dioda terbias maju. Jika VBE bernilai nol, maka IB juga nol, karena dalam kondisi ini, junction emitor dan kolektor akan terhubung (short- circuited).
  • Secara umum, kenaikan |VCE| dengan VBE konstan menimbulkan penyempitan basis WB' (gambar 5.8) dan menyebabkan berkurangnya arus rekombinasi pada basis. Hal ini menentukan bentuk kurva karakteristik input, yang ditunjukkan oleh gambar 14. Karakteristik input untuk transistor silikon mirip dengan gambar 14. Satu-satunya perbedaan pada silikon adalah kurva arus meningkat pada rentang tegangan 0,5 – 0,6 V, sementara pada germanium 0,1 – 0,2 V. Kurva karakteristik ini dapat dibagi atas tiga bagian, seperti yang dilakukan pada konfigurasi CB (Common Base), yaitu active region, cutoff region, dan saturation region. Yang pertama akan di bahas di sini, sementara dua lainnya akan dibahas di subbagian lain. Pada active region, junction kolektor mendapat bias mundur dan junction emitor mendapat bias maju. Pada gambar 13, active region adalah daerah di sebelah kanan ordinat VCE = persepuluhan volt dan di atas IB = 0. Pada daerah ini, arus output transistor sangat sensitif dalam merespon sinyal input. Jika transistor digunakan sebagai perangkat penguat dengan distorsi kecil, transistor harus dijaga agar tetap bekerja dalam daerah ini. Karakteristik common-emitter pada daerah aktif dapat dipahami dengan mudah didasari oleh pembahasan sebelumnya mengenai konfigurasi common-base. Dari hukum Kirchoff untuk arus (KCL), arus basis : IB = -(IC + IE) (6.13) Jika persamaan ini digabung akan diperoleh : α−α+α−=11BCOCIII (6.14) Jika β didefinisikan sebagai berikut : α−α≡β1 (6.15) maka menjadi IC = (1 + β)ICO + βIB (6.16)
  • Perhatikan bahwa biasanya IB >> ICO, dan oleh karena itu IC ≈ βIB pada active region. Jika α benar-benar konstan, maka menurut pers IC independen terhadap VCE dan kurva menjadi horisontal. Asumsikan (karena efek Early) α naik sebesar 0,5% dari 0,98 menjadi 0,985, karena kenaikan |VCE| sebesar beberapa volt hingga 10 V. Dalam keadaan ini, β naik dari 0,98/(1 – 0,98) = 49 hingga 0,985/(1 – 0,985) = 66, atau sekitar 34 persen. Contoh numerik ini menunjukkan bahwa perubahan α yang sangat kecil akan merefleksikan perubahan β sebesar 34%. Dari sini jelas bahwa perubahan kecil terhadap α menimbulkan efek besar terhadap β, demikian juga terhadap kurva common-emitter. Oleh karena itu, karakteristik common-emitter biasanya menjadi subyek perubahan parameter pada transistor. Variabilitas ini disebabkan oleh sebuah kenyataan bahwa IB adalah selisih antara IE dan IC. Konfigurasi ini memiliki resistansi input yang sedang, transkonduktansi yang tinggi, resistansi output yang tinggi dan memiliki penguatan arus (AI) serta penguatan tegangan (AV) yang tinggi. Secara umum, konfigurasi common emitter digambarkan oleh gambar rangkaian di bawah ini.
  • Gambar 15. Konfigurasi Common Emitter Secara Umum. Untuk menentukan penguatan teoritis-nya, terlebih dahulu akan kita hitung resistansi input dan outputnya. Resistansi Input (Ri) adalah nilai resistansi yang dilihat dari masukan sumber tegangan vi. Perhatikan bahwa Rs adalah resistansi dalam dari sumber tegangan. Sedangkan Resistansi Output (Ro) adalah resistansi yang dilihat dari keluaran. Jika rangkaian diatas kita modelkan dengan model-π, maka rangkaian dapat menjadi seperti gambar berikut ini. Gambar 16. Rangkaian Model- π Dengan model ini, Ri (resistansi input) adalah: Ri = RB // rπ Jika RB >> rπ maka resistansi input akan menjadi : Ri ≈ rπ Kemudian, untuk menentukan resistansi output konfigurasi CE, kita buat Vs = 0, sehingga gmvπ = 0, maka: RO = RC // ro untuk komponen diskrit yang RC <<>o, persamaan tersebut menjadi RO ≈ RC
  • Dan untuk faktor penguatan tegangan, Av merupakan perbandingan antara tegangan keluaran dengan tegangan masukan: Jika terdapat resistor Re yang terhubung ke emiter, maka berlaku: Ri = RB//rπ(1 + gmRe) RO ≈ RC 2.2.3 Konfigurasi Common Collector. Konfigurasi ini memiliki resistansi output yang kecil sehingga baik untuk digunakan pada beban dengan resistansi yang kecil. Oleh karena itu, konfigurasi ini biasanya digunakan pada tingkat akhir pada penguat bertingkat. Konfigurasi common collector ditunjukkkan oleh gambar berikut ini.
  • Gambar 17. Konfigurasi Common Collector. Pada konfigurasi ini berlaku: Resistansi input: Resistansi output: Faktor penguatan: 2.3 Aplikasi Transistor. 2.3.1 Transistor Sebagai Saklar Ketika transistor sebagai saklar, maka transistor berperan mengalirkan arus dari kolektor ke emitter atau sebaliknya menghentikan arus yang menglir dari kolektor ke emiter. Pengaturnya adalah arus basis (tergantung dari besarnya arus yang mengalir dari basis). Arus yang mengalir dari kaki basis diatur oleh teg angan basis-emiter. Ketika tidak ada arus (arus di basis sangat kecil) transistor tidak bekerja, sehinga arus yang mengalir dari kolektor ke emitter sangat kecil dan transistor dalam posisi off. Jika tegangan basis emitter diperbesar melebihi tegngan ambang, maka arus yang melewati basis cukup besar sehingga transistor akan berfungsi (posisi on). Persamaan yang berlaku untuk transistor sebagai skalar adalah: atau
  • 2.3.2 Transistor Sebagai Penguat arus Arus kecil yang mengalir pada basis mengendalikan arus yang lebih besar agar mengalir dari kolektor ke emitter transistor. Jadi transistor berfungsi sebagai penguat,yaitu perubahan kecil pada arus basis menimbulkan perubahan besar pada arus yang mengalir dari kolektor ke emitter transistor. Perbandingan arus kolektor dengan arus basis disebut penguatan arus yang disimbolkan atau hFE yaitu hFE = Ic/Ib. 2.3.3 Transistor Sebagai Penguat Tegangan AC Terdapat dua macam transistor yang di produksi untuk pemakaian umum yaitu jenis TUN (Transistor universal npn) atau TUP (Transistor Universal pnp). Penggunaan transistor ini pada umumnya dalam frekuensi rendah dimana jenis dan bentuknya ditunjukkan pada tabel: No NPN (TUN) PNP (TUP) 1 BC107 BC177 2 BC108 BC178 3 BC109 BC179 4 2N3856A BC204 Tabel 1. Beberapa Bentuk Transistor Bipolar. Setiap transistor selalu mempunyai kode tertentu menurut pabrik pembuatnya.agar tidak keliru dalam pemakaiannya, perlu diketahui makna kode dan hendaknya diketahui lembaran data (data sheetnya). Berikut kode transistor buatan Eropa: Huruf pertama,menunjukkan material semikonduktor yang digunakan a.germanium b.Silikon c.arsenidagallium(komponenserupa)
  • d.antimonidaindium e.sulfida cadmiaum (komponen serupa) Huruf Kedua menunjukkan aplikasi piranti diantaranya a.dioda detector, kecepatan tinggi b.dioda dengan kapasitas variabel c.transistor frekuensi rendah d.transistor daya, frekuensi rendah e.transistor daya, frekuensi radio Huruf atau angka lainnya adalah nomor seri Misalnya: AC125 Dalam merancang dan mengnalisa transistor beberapa hal yang perlu diperhatikan: a.jenis transistor npn atau pnp. Hal ini menyangkut polaritas tegangandan untuk menyangkut harga Vbe dan Vce pada keadan akti, jenuh, dan mati. b. Kemampuan daya maksimum untuk mengetahui tegangan dan arus pada titik operasi c.Harga maksimum Ic dan Vcb d. Icbo dan Iceo diprlukan jika rangkaian harus bekerja pada suhu yang tidak konstan.