Andhi Setyo Pamungkas Teknik Mesin S-1 Fakutas Teknik Universitas Tidar

1. Disusun Oleh :
Andhi Setyo Pamungkas
1410502046
Teknik Mesin S-1 Kelas B
Dosen Pembimbing :
R. Suryoto Edy Raharjo S.T.,M.Eng.
Fakultas Teknik
Universitas Tidar

2. Daftar Isi
 Pendahuluan
 Karakteristik Koletor Transistor
 Karakteristik dari masing-masing daerah Operasi Transistor
 Garis Beban (LOAD LINE) Transistor
 Jenis & Simbol Transistor
1. Transistor sebagai Penguat Arus
2. Transistor sebagai Penguat
a.Common Base
b.Penguat Common Emittor
c.Penguat Common Collector
 Prinsip Kerja Transistor
 Aplikasi Transistor

3. Pendahuluan
Transistor daya memiliki karakteristik kontrol untuk menyala dan mati.
Transistor digunakan sebagai elemen saklar, dioperasikan dalam wilayah
saturasi, menghasilkan dalam drop tegangan kondisi-ON yang rendah.
Kecepatan pensaklaran transistor modern lebih tinggi daripada thyristor dan
transistor tersebut sering dipakai dalam konverter DC-DC dan DC-AC, dengan
diode terhubung paralel terbalik untuk menghasilkan aliran arus dua arah.
Meskipun begitu, tingkat tegangan dan arusnya lebih rendah daripada
thyristor dan transistor secara normal digunakan dalam aplikasi daya randah
sampai menengah.
Pada umumnya transistor berfungsi sebagai suatu switching (kontak on-
off). Adapun kerja transistor yang berfungsi sebagai switching ini, selalu berada
pada daerah jenuh (saturasi) dan daerah cut off.

4. Karakteristik Kolektor Transistor
 Kurva karakteristik kolektor merelasikan IC dan VCE dengan IB sebagai parameter. Parameter-
parameter transistor tidaklah konstan, meskipun tipe sama namun parameter dapat berbeda. Kurva
kolektor terbagi menjadi tiga daerah yaitu jenuh, aktif dan cut- off.
 Daerah jenuh (saturasi) adalah daerah dengan VCE kurang dari tegangan lutut (knee) VK. Daerah
jenuh terjadi bila sambungan emiter dan sambungan basis berprasikap maju. Pada daerah jenuh arus
kolektor tidak bergantung pada nilai IB. Tegangan jenuh kolektor – emiter,
VCE(sat) untuktransistor silikon adalah 0,2 volt sedangkan untuk transistor germanium adalah 0,1 volt.
 Daerah aktif adalah antara tegangan lutut VK dan tegangan dadal (break down) VBR serta di atas IBICO.
Daerah aktif terjadi bila sambungan emiter diberi prasikap maju dan sambungan kolektor diberi
prasikap balik. Pada daerah aktif arus kolektor sebanding dengan arus balik. Penguatan sinyal
masukan menjadi sinyal keluaran terjadi pada saat aktif.
 Daerah cut-off (putus) terletak dibawah IB = ICO. Sambungan emiter dan sambungan kolektor
berprasikap balik. Pada daerah ini IE = 0 ; IC = ICO = IB.
Gambar 1.1 Kurva Karakteristik Kolektor Transistor

5. Karakteristik yang paling penting dari Transistor
adalah grafik Dioda Kolektor-Emiter, yang biasa dikenal
dengan Kurva Tegangan-Arus (V-I Curve). Kurva ini
menggambarkan arus Kolektor, IC, dengan tegangan lintas
persambungan Kolektor – Emiter, VCE, dimana harga-harga
tersebut diukur dengan arus Basis, IB, yang berbeda-beda.
Rangkaian yang digunakan untuk mendapatkan kurva
tampak pada Gambar 1.2 di bawah ini.
Gambar 1.2 Rangkaian Transistor Common Emitter untuk Kurva Tegangan-Arus

6. Hasil pengukuran rangkaian Transistor tersebut ditunjukkan
secara kualitatif pada Gambar 1.3. Kurva tersebut mengindikasikan
bahwa terdapat 4 (empat) buah daerah operasi, yaitu:
 Daerah Potong (Cutoff Region)
 Daerah Saturasi (Saturation Region)
 Daerah Aktif (Active Region), dan
 Daerah Breakdown.
Dimana setiap daerah memiliki karakteristik masing-masing.
Fungsi dan kegunaan Transistor dapat diketahui dengan memahami
karakteristik-karakteristik Transistor tersebut. Disamping itu,
perancangan dan analisa Transistor sesuai dengan fungsinya juga akan
berdasarkan karakteristik ini.
Gambar 1.3. Kurva Karakteristik Transistor

7. Karakteristik dari masing-masing daerah
Operasi Transistor
• Daerah Potong:
Dioda Emiter diberi
prategangan mundur.
Akibatnya, tidak terjadi
pergerakan elektron, sehingga
arus Basis, IB = 0. Demikian
juga, arus Kolektor, IC = 0, atau
disebut ICEO (Arus Kolektor ke
Emiter dengan harga arus Basis
adalah 0).
• Daerah Saturasi
Dioda Emiter diberi prategangan maju.
Dioda Kolektor juga diberi prategangan maju.
Akibatnya, arus Kolektor, IC, akan mencapai
harga maksimum, tanpa bergantung kepada arus
Basis, IB, dan βdc. Hal ini, menyebabkan
Transistor menjadi komponen yang tidak dapat
dikendalikan. Untuk menghindari daerah ini,
Dioda Kolektor harus diberi prateganan mundur,
dengan tegangan melebihi VCE(sat), yaitu tegangan
yang menyebabkan Dioda Kolektor saturasi.
• Daerah Breakdown
Dioda Kolektor diberi
prategangan mundur yang melebihi tegangan
Breakdown-nya, BVCEO (tegangan
breakdown dimana tegangan Kolektor ke
Emiter saat Arus Basis adalah nol). Sehingga
arus Kolektor, IC, melebihi spesifikasi yang
dibolehkan. Transistor dapat mengalami
kerusakan.
• Daerah Aktif
Dioda Emiter diberi prategangan maju.
Dioda Kolektor diberi prategangan mundur.
Terjadi sifat-sifat yang diinginkan, dimana:
IE = IC + IB
B
C
dc
I
I

,
atau IC = βdc IB
dan
B
C
dc
I
I
 atauIC = αdc IE

8. Garis Beban (LOAD LINE) Transistor
Garis Beban (load line) dapat digambarkan pada kurva karakteristik
(Kurva Dioda Kolektor) untuk memberikan pandangan yang lebih banyak
mengenai Transistor bekerja dan daerah operasinya. Pendekatan
pembuatan Grafik Beban Transistor sama dengan pembuatan Grafik Beban
pada Dioda.
Jika terdapat sebuah rangkaian Transistor Common Emitter seperti
ditampilkan pada Gambar 1.4 di bawah ini,
Gambar 1.4 Rangkaian Common Emitter

9. maka dapat diturunkan
persamaan pada putaran
outputnya, yaitu:
Jika diasumsikan bahwa
RE = 0, maka:
persamaan (1.2) adalah
persamaan Garis Beban
dari Transistor.
0 CCEECECC VRIVRI (1.1)
0 CCCECC VVRI
C
CECC
C
R
VV
I


atau
(1.2)

10. Pada persamaan Garis Beban
dari Transistor, akan terdapat 2 (dua)
buah titik penting, yaitu Titik Saturasi
(Saturation Point) dan Titik Potong
(Cut off Point). Jika, VCE = 0, maka
akan didapat Titik Saturasi pada: C
CC
C
R
V
I  (1.3)
Sedangkan jika IC = 0, maka akan
diketahui Titik Potongnya pada: CCCE VV  (1.4)
Dari kedua titik tersebut, jika saling
dihubungkan, akan didapat Garis Beban
sebagaimana tampak pada Gambar 1.5. Pada
gambar tersebut, bahwa Garis Beban akan
memotong salah satu titik dari IB pada daerah
aktif. Titik potong inilah yang merupakan Titik
Operasi (operating point) dari Transistor.
Cut off
Operating Point
Gambar 1.5 Garis Beban dan Titik Operasi Transistor

11. Berikut ini akan digambarkan
contoh tahapan perhitungan untuk dapat
mengetahui daerah kerja sebuah
rangkaian Transistor. Dimana sebuah
rangkaian transistor tampak pada Gambar
1.6 di bawah ini, dimana RB = 200 Kohm,
RC = 3 Kohm, VBB = 5 volt dan VCC = 10
volt. Diketahui bahwa VBE adalah 0.7 volt
dan β = 100.
Q
2N1711
VBB
5 V
VCC
10 V
RB
200k
RC
3.0k
Gambar 1.6 Rangkaian Transistor
Maka, tahapan pertama adalah
menurunkan persamaan-persamaan pada
masing-masing lup, yaitu persamaan pada
lup Emiter dan lup Kolektor. Persamaan
Lup Emiter adalah:
sehingga :
B
BEBB
B
BEBBBB
BEBBBB
R
VV
I
VVRI
VRIV



 0
(1.5)
mA
K
IB 0215.0
200
7.05




12. Sedangkan persamaan pada
Lup Kolektor adalah:
C
CECC
C
CECCCC
CECCCC
R
VV
I
VVRI
VRIV



 0
(1.6)
Kemudian, dari persamaan (1.6) ini, dapat dibuatkan persamaan Garis
Beban, dimana:
Ic sat (VCE = 0) adalah:
mA
KR
V
I
C
CC
Csat 33.3
3
10

dan
VCE cut-off (IC = 0) adalah:
voltVV CCCE 10
Setelah itu, jika diasumsikan bahwa rangkaian berada pada daerah aktif,
maka:
IC = β IB = 100 * 0.0215 = 2.15 mA,
dan
VCE = VCC – IC RC = 10 – 2.15*3K = 3.55 volt

13. Dari harga-harga diatas, karena IC < IC sat,
dan/atau VCE di luar daerah saturasi dan daerah
breakdown maka dapat disimpulkan bahwa rangkaian
transistor ini bekerja pada daerah aktif, dengan IB =
0.0215 mA, IC = 2.15 mA dan VCE = 3.55 volt. Sehingga
dapat digambarkan garis bebannya seperti pada
gambar di bawah ini.
VCE cut-off
10 volt
VCE
IC
IC sat
3.33
mA
2.15 mA
3.55 volt
Titik Saturasi
Titik Kerja
Titik Potong
Gambar 1.7. Garis Beban

14. Jenis & Simbol Transistor
Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori
simbol transistor dari berbagai tipe, antara lain:
 Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide.
 Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-
lain.
 Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, MESFET,
HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC(Integrated Circuit) dan lain-
lain.
 Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel.
 Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power.
 Maximum frekuensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor, Microwave,
dan lain-lain.
 Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain.

15. Jenis-Jenis Transistor dan cara kerja transistorpada umumnya dibagi menjadi dua
jenis yaitu; Transistor Bipolar (dwi kutub) dan Transistor Efek Medan (FET – Field Effect
Transistor). Transistor Bipolar adalah jenis transistor yang paling banyak di gunakan pada
rangkaian elektronika. Jenis-Jenis Transistor ini terbagi atas 3 bagian lapisan material
semikonduktor yang terdiri dari dua formasi lapisan yaitu lapisan P-N-P (Positif-Negatif-
Positif) dan lapisan N-P-N (Negatif-Positif-Negatif). Sehingga menurut dua formasi lapisan
tersebut transistor bipolar dibedakan kedalam dua jenis yaitu transistor PNP dan transistor
NPN. Masing-masing dari ketiga kaki jenis-jenis transistor ini di beri nama B (Basis), K
(Kolektor), dan E (Emiter). Fungsi transistor bipolar ini adalah sebagai pengatur arus listrik
(regulator arus listrik), dengan kata lain transistor dapat membatasi arus yang mengalir dari
Kolektor ke Emiter atau sebaliknya (tergantung jenis transistor, PNP atau NPN).
Di bawah ini Gambar jenis-jenis transistor :
Transistor Efek Medan (FET – Field Effect Transistor) merupakan jenis transistor
yang juga memiliki 3 kaki terminal yang masing-masing diberi nama Drain (D), Source (S),
dan Gate (G). Cara kerja transistor ini adalah mengendalikan aliran elektron dari terminal
Source ke Drain melalui tegangan yang diberikan pada terminal Gate.

16. Transistor sebagai penguat arus
Fungsi lain dari transistor adalah sebagai penguat arus. Karena fungsi ini maka
transistor bisa dipakai untuk rangkaian power supply dengan tegangan yang di set. Untuk
keperluan ini transistor harus dibias tegangan yang konstan pada basisnya, supaya pada
emitor keluar tegangan yang tetap. Biasanya untuk mengatur tegangan basis supaya tetap
digunakan sebuah dioda zener.
Pada gambar tampak bahwa R15 dan R16 bekerjasama dalam mengatur tegangan bias pada
basis transistor. Konfigurasi ini termasuk jenis penguat kelas A. Sinyal input masuk ke penguat
melalui kapasitor C8 ke basis transistor. Dan sinyal output diambil pada kaki kolektor dengan
melewati kapasitor C7.
Fungsi kapasitor pada input dan output penguat adalah untuk mengisolasi penguat terhadap
pengaruh dari tegangan DC eksternal penguat. Hal ini berdasarkan karakteristik kapasitor yang
tidak melewatkan tegangan DC.

17. Transistor sebagai Penguat
Salah satu fungsi Transistor yang paling banyak digunakan di dunia
Elektronika Analogadalah sebagai penguat yaitu penguat arus,penguar tegangan,
dan penguat daya. Fungsi komponen semikonduktor ini dapat kita temukan pada
rangkaian Pree-Amp Mic, Pree-Amp Head, Mixer, Echo, Tone Control, Amplifier
dan lain-lain.
Prinsip kerja transistor pada contoh rangkaian di bawah adalah, arus kecil
pada basis (B) yang merupakan input dikuatkan beberapa kali setelah melalui
Transistor. Arus output yang telah dikuatkan tersebut diambil dari terminal
Collector (C). Besar kecilnya penguatan atau faktor pengali ditentukan oleh
beberapa perhitungan resistor yang dihubungkan pada setiap terminal transistor
dan disesuaikan dengan tipe dan karakteristik transistor. Signal yang diperkuat
dapat berupa arus DC (searah) dan arus AC (bolak-balik) tetapi maksimal
tegangan output tidak akan lebih dari tegangan sumber (Vcc) Transistor.
Rangkaian transistor sebagai penguat

18. Pada gambar pertama (Transistor Sebagai Penguat), tegangan pada Basis
(dalam mV) dikuatkan oleh Transistor menjadi besar (dalam Volt). Perubahan
besarnya tegangan output pada Collector akan mengikuti perubahan tegangan
input pada Basis. Pada gambar kedua dapat terlihat perubahan dan bentuk
gelombang antara input dan output yang telihat melalui Osciloscope.
Berdasarkan cara pemasangan ground dan pengambilan output, penguat
transistor dibagi menjadi tiga bagian yaitu:
Bentuk signal input dan output penguatan

19. A .Common Base
Penguat Common Base digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini
Emitor merupakan input dan Collector adalah output sedangkan Basis di-ground-kan/
ditanahkan.
Sifat-sifat Penguat Common Base:
 Isolasi input dan output tinggi sehingga Feedback lebih keci.
 Cocok sebagai Pre-Amp karena mempunyai impedansi input tinggi yang dapat menguatkan sinyal kecil.
 Dapat dipakai sebagai penguat frekuensi tinggi.
 Dapat dipakai sebagai buffer.

20. B. Penguat Common Emitor
Penguat Common Emitor digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian
ini Emitor di-ground-kan/ ditanahkan, Input adalah Basis, dan output adalah Collector.
Sifat-sifat Penguat Common Emitor:
 Signal output berbeda phasa 180 derajat.
 Memungkinkan adanya osilasi akibat feedback, untuk mencegahnya sering dipasang feedback negatif.
 Sering dipakai sebagai penguat audio (frekuensi rendah).
 Stabilitas penguatan rendah karena tergantung stabilitas suhu dan bias transistor.

21. C. Penguat Common Collector
Penguat Common Collector digunakan sebagai penguat arus. Rangkaian ini
hampir sama dengan Common Emitor tetapi outputnya diambil dari Emitor. Input
dihubungkan ke Basis dan output dihubungkan ke Emitor. Rangkaian ini disebut juga
dengan Emitor Follower (Pengikut Emitor) karena tegangan output hapir sama dengan
tegangan input.
Sifat-sifat Penguat Common Collector:
 Signal output dan sigal input satu phasa (tidak terbalik seperti Common Emitor).
 Penguatan tegangan kurang dari 1 (satu).
 Penguatan arus tinggi (sama dengan HFE transistor).
 Impedansi input tinggi dan impedansi output rendah sehingga cocok digunakan sebagai buffer.

22. Prinsip kerja Transistor
Transistor dibuat dengan tiga lapis semikonduktor. Dapat dibuat
lapisanPNP ataupun lapisan NPN. Dengan demikian kita mengenal 2
macamtransistor, yaitu transistor PNP dan transistor NPN sesuai dengan
jenispenyusunnya.
Transistor mempunyai tiga kaki (elektroda) yang diberinama basis (b),
emitor (e) dan colector (c). Basis dihubungkan denganpada lapisan tengah sedang
emitor dan colector pada lapisan tepi.
Emitor artinya pemancar, disinilah pembawa muatan berasal.
Colectorartinya pengumpul.Pembawa muatan yang berasal dari emitor
ditampung pada Colector.Basis artinya dasar, basis digunakan sebagai elektroda
mengendali.
Lambang, konstruksi dan rangkaian dioda yang setara dengan transistor

23. Aplikasi Transistor
Aplikasi Transistor Sebagai Saklar :
• Prinsip Kerja Aplikasi Transistor BJT sebagai saklar
Aplikasi Transistor sebagai saklar memanfaatkan daerah kerja transistor yaitu
Daerah Cut-off (switch OFF) dan daerah saturation (switch ON).
• Daerah Cut off
Sebuah Transistor berada pada daerah cut-off adalah ketika junction basis-emitter di
bias mundur (reverse bias), Sehingga semua arus bernilai O dan VCE(Cut-off)=VCC.
• Daerah Saturasi
Ketika junction basis-emitter di bias maju (forwar bias). Sehingga Arus Collector
maksimal adalah (IC = VCC/RL) dan VCE(Saturation) = 0 (ideal saturation).

24. Catatan : dibutuhkan arus yang cukup untuk membuat transistor bercaturasi
nilai nya sesuai dengan rumus pada gambar.
Gambar IB minimal
Contoh Aplikasi Transistor sebagai saklar
Gambar Rangkaian Transistor Sebagai Saklar

25.  Prinsip Kerja Aplikasi Transistor MOSFET sebagai saklar
MOSFET sebagai saklar juga memanfaatkan daerah Cut-off dan daerah
saturation.
Gambar Aplikasi Transistor MOSFET Sebagai Saklar

26. Terima Kasih