Dokumen tersebut merangkum karakteristik operasi transistor melalui berbagai kurva seperti kurva kolektor, basis, dan beta. Transistor dapat beroperasi pada empat daerah yaitu potong, aktif, saturasi, dan breakdown, dimana masing-masing daerah memiliki karakteristik arus dan tegangan tertentu.
2. KARAKTERISTIK TRANSISTOR
• Karakteristik transistor disajikan dengan kurva
karakteristik yang menggambarkan kerja transistor.
Satu cara untuk melihat sebanyak mungkin detail
adalah dengan grafik yang menggambarkan
hubungan arus dan tegangan....
3. Kurva Kolektor
• Data kurva kolektor CE diperoleh
dengan cara membangun
rangkaian seperti gambar 1 atau
dengan menggunakan transistor
curve tracer (alat yang dapat
menggambarkan kurva transistor).
Ide dari kedua cara tersebut
adalah dengan mengubah catu
tegangan VBB dan VCC agar
diperoleh tegangan dan arus
transistor yang berbeda – beda.
Prosedurnya yaitu biasanya dengan menset harga IB dan menjaganya
tetap dan VCC diubah – ubah. Dengan mengukur IC dan VCE dapat agar
dapat memperoleh data untuk membuat grafik IC vs VCE. Misalnya,
anggap dalam gambar 1 IB = 10µA. Kemudian VCC diubah dan ukur IC
dan VCE. Selanjutnya kita akan dapat gambar 2. Pada kurva IB = 10µA
dibuat tetap selama semua pengukuran.
4. Di atas knee, harga yang eksak dari VCE tidaklah begitu penting karena
dengan membuat bukit kolektor lebih curam tidaklah dapat menambah arus
kolektor yang berarti. Sedikit pertambahan pada arus kolektor dengan
bertambahnya VCE disebabkan oleh lapisan pengosongan kolektor menjadi
lebih lebar dan menangkap beberapa elektron basis sebelum mereka jatuh ke
dalam hole.
• Pada gambar 2, jika VCE nol,
dioda kolektor tidak terbias
reverse, oleh sebab itu arus
kolektor sangatlah kecil. Untuk
VCE antara 0 dan 1 V, arus
kolektor bertambah dengan cepat
dan kemudian menjadi hampir
konstan. Ini sesuai dengan
memberikan bias reverse dioda
kolektor. Kira – kira diperlukan
0,7 V untuk membias reverse
dioda kolektor. Setelah level ini,
kolektor mengumpulkan semua
elektron yang mencapai lapisan
pengosongan.
5. Dengan mengulangi pengukuran IC dan VCE untuk IB = 20µA, sehingga
diperoleh gambar 3. Kurvanya hampir sama, kecuali di atas knee, arus
kolektor kira – kira sama dengan 2 mA. Juga kenaikan VCE menghasilkan
pertambahan arus kolektor sedikit karena pelebaran lapisan pengosongan
menangkap tambahan elektron basis sedikit.
7. Karakteristik dari masing-masing daerah operasi Transistor tersebut
dapat diringkas sebagai berikut:
• 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.
8. Daerah Aktif
Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda Kolektor diberi prategangan
mundur. Terjadi sifat-sifat yang diinginkan, dimana:
IE = IC + IB
(9.1)
,
atau
IC = βdc IB
(9.2)
dan
,
atau
IC = αdc IE
(9.3)
sebagaimana penjelasan pada bagian sebelumnya. Transistor menjadi
komponen yang dapat dikendalikan.
9. • Daerah Breakdown
– Dioda Kolektor diberiprategangan 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.
10. Kurva basis
kurva karakteristik basis merelasikan antara arus basis IB dan tegangan basis-
emiter VBE dengan tegangan kolektor-emiter sebagai parameter seperti terlihat
pada kurva berikut.
Pada rangkaian gambar 1 kita
dapat memperoleh data untuk
membuat grafik IB vs VBE.
Gambar 5 menunjukkan grafik
yang mirip dioda, karena bagian
emiter – basis dari transistor
merupakan dioda. Karena
bertambah lebarnya lapisan
pengosongan dengan
bertambahnya tegangan
kolektor, arus basis berkurang
sedikit karena lapisan
pengosongan kolektor
menangkap beberapa lagi
elektron basis.
11. Pada gambar 6, terlihat dengan menghubung
singkat kolektor – emiter (VCE = 0) dan
emiter diberi bias maju, karakteristik basis
dioda. Semakin tinggi tegangan reverse,
maka semakin tipis lebar basis dan semakin
tinggi beta DC. Pada suatu saat tegangan
reverse dinaikkan, hingga lebar basis
menyempit maka daerah tersebut dinamakan
breakdown. Kondisi inilah yang dinamakan
early effect.
Titik ambang (threshold)atau tegangan lutut (VK) untuk transistor germanium
adalah sekitar 0,1 sampai 0,2 V, sedang untuk transistor silikon sekitar 0,5
sampai 0,6 V, nilai VBE di daerah aktif adalah 0,2 V untuk germanium dan 0,7 V
untuk silikon.
12. Kurva beta (β)
• Kurva beta menunjukkan bagaimana nilai β berubah dengan
suhu dan arus kolektor. Nilai β bertambah dengan naiknya
suhu. Nilai β juga bertambah dengan naiknya arus kolektor IC.
Tetapi bila IC naik diluar nilai tertentu β akan turun.
13. Garis beban transistor
Dalam rangkaian kolektor, sumber tegangan VCC membias
reverse dioda kolektor melalui RC. Dengan hukum tegangan
kirchoff VCE = VCC – ICRC.
Dalam rangkaian yang diberikan, VCC dan RC adalah konstan,
VCE dan IC adalah variabel. Sehingga
Ini adalah persamaan linier, serupa dengan y = mx + b
Seperti dalam matematika, grafik persamaan linier selalu berupa
garis lurus dengan kemiringan m dan perpotongan vertikal b.
14. Perpotongan vertikal adalah pada VCC/RC. Perpotongan horizontal
adalah pada VCC, dan kemiringannya adalah -1/RC. Garis ini disebut
garis beban dc karena garis ini menyatakan semua titik operasi yang
mungkin. Perpotongan dari garis beban dc dengan arus basis adalah titik
operasi daripada transistor.