Dokumen ini membahas tentang transistor sebagai komponen semikonduktor penting yang digunakan untuk penguatan, switching, dan stabilisasi tegangan dalam rangkaian elektronik. Transistor memiliki tiga terminal - basis, emitor, dan kolektor - dan beroperasi dalam daerah aktif, cutoff, dan saturasi untuk berbagai aplikasi. Karakteristik dan fungsi transistor dijelaskan melalui grafik dan kurva, menunjukkan berbagai faktor yang mempengaruhi kinerjanya dalam sirkuit elektronik.

1. Sekolah Tinggi Teknologi Nusa Putra
Sk Mendiknas Nomor 213/D/0/2007
JL.Raya Cibolang Kaler no.21 Sukabumi 43152
Telp. (0266) 210 594
E-mail : info@nusaputra.ac.id website :www.nusaputra.ac.id

2. Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat,
sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan,
modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi
semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau
tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat
akurat dari sirkuit sumber listriknya.
TRANSISTOR
Transistor through-hole (dibandingkan
dengan pita ukur sentimeter)

3. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E)
dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor
dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada
arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.
Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia
elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam
amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber
listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-
rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi.
Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga
berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian
lainnya.

4. Fungsi Transistor sangat berpengaruh besar di dalam kinerja rangkaian
elektronika. Karena di dalam sirkuit elektronik, komponen transistor
berfungsi sebagai jangkar rangkaian.
Transistor adalah komponen semi konduktor yang memiliki 3 kaki
elektroda, yaitu Basis (B), Colector (C) dan Emitor (E). Dengan adanya 3
kaki elektroda tersebut, tegangan atau arus yang mengalir pada satu kaki
akan mengatur arus yang lebih besar untuk melalui 2 terminal lainnya.

5. • Sebagai penguat amplifier.
• Sebagai pemutus dan penyambung (switching).
•Sebagai pengatur stabilitas tegangan.
• Sebagai peratas arus.
• Dapat menahan sebagian arus yang mengalir.
• Menguatkan arus dalam rangkaian.
• Sebagai pembangkit frekuensi rendah ataupun tinggi.

6. Jika kita lihat dari susuan semi konduktor, Transistor dibedakan lagi
menjadi 2 bagian, yaitu Transistor PNP dan Transistor NPN. Untuk dapat
membedakan kedua jenis tersebut, dapat kita lihat dari bentuk arah panah
yang terdapat pada kaki emitornya. Pada transistor PNP arah panah akan
mengarah ke dalam, sedangkan pada transistor NPN arah panahnya akan
mengarah ke luar. Saat ini transistor telah mengalami banyak
perkembangan, karena sekarang ini transistor sudah dapat kita gunakan
sebagai memory dan dapat memproses sebuah getaran listrik dalam dunia
prosesor komputer.

7. 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.

8. 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.
Gambar 1

9. Prosedurnya yaitu biasanya dengan men
set 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.
Gambar 2

10. 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.
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.

11. 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.
Gambar 3

12. Jika beberapa kurva dengan IB yang
berbeda diperlihatkan dalam gambar 4
karena menggunakan transistor dengan
βdc kira – kira 100, arus kolektor kira –
kira 100 kali lebih besar daripada arus
basis untuk setiap titik di atas knee dari
kurva tersebut. Oleh karena arus kolektor
sedikit bertambah dengan bertambahnya
VCE, βdc sedikit bertambah dengan
bertambahnya VCE.
Gambar 4

13. 1. Daerah jenuh (saturasi) adalah daerah dengan VCE kurang dari
tegangan lutut (knee) VK. Daerah jenuh terjadi bila sambungan
emiter dan sambungan basis dibias maju. Pada daerah jenuh arus
kolektor tidak bergantung pada nilai IB. Tegangan jenuh kolektor
– emiter, VCE(sat) untuk transistor silikon adalah 0,2 V,
sedangkan untuk transistor germanium adalah 0,1 V.
2. Daerah aktif, adalah antara tegangan lutut VK dan tegangan dadal
(breakdown) VBR serta di atas IB = ICO. Daerah aktif terjadi bila
sambungan emiter diberi bias maju dan sambungan kolektor
diberi bias balik. Pada daerah aktif arus kolektor sebanding
dengan arus basis. Penguatan sinyal masukan menjadi sinyal
keluaran terjadi pada daerah aktif.
3. Daerah cut – off (putus) terletak dibawah IB = ICO. Sambungan
emitter dan sambungan kolektor diberi bias balik. Pada daerah
ini IE = 0 ; IC = ICO = IB

14. 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.
Gambar 5
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.

15. 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.
Gambar 6

16. 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.
Kurva beta (β)
Gambar 7

17. 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

18. Seperti dalam matematika, grafik
persamaan linier selalu berupa garis
lurus dengan kemiringan m dan
perpotongan vertikal b.
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.
Gambar 8

19. Sebuah Transistor memiliki empat daerah operasi
transistor, yaitu :
1. Daerah Aktif
2. Daerah Cutoff
3. Daerah Saturasi
4. Daerah Breakdown

20. Semua titik operasi antara titik sumbat dan penjenuhan adalah daerah
aktif dari transistor. Dalam daerah aktif, dioda emiter dibias forward dan
dioda kolektor dibias reverse. Perpotongan dari arus basis dan garis
beban adalah titik stationer (quiescent) Q seperti dalam gambar. daerah
kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, dimana arus IC
konstan terhadap berapapun nilai Vce. Pada daerah aktif arus kolektor
sebanding dengan arus basis. Penguatan sinyal masukan menjadi sinyal
keluaran terjadi pada daerah aktif.

21. dissipasi daya ini berupa panas yang menyebabkan naiknya
temperatur transistor. Umumnya untuk transistor power sangat
perlu untuk mengetahui spesifikasi pada max. Spesifikasi ini
menunjukkan termperatur kerja maksimum yang diperbolehkan
agar transistor masih bekerja normal. Sebab jika transistor bekerja
melebihi kapasitas daya Pdmax, maka transistor dapat rusak atau
terbakar.
Jika hukum kirchoff mengenai tegangan dan arus diterapkan
pada loop kolektor ( rangkaian CE ), maka dapat diperoleh
hubungan :
VCE = VCC – IC RC
dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah :
PD = VCE . IC

22. Jika kemudian tegangan vcc dinaikkan perlahan – lahan, sampai
tegangan VCE tertentu tiba – tiba arus IC mulai konstan. Pada saat
perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cutoff yaitu
dari keadaan saturaasi (on) menjadi mati (off). Perubahan ini
digunakan pada sistem digital yang hanya mengenal angka biner 1 dan
0 yang tidak lain dapat dipresentasikan oleh status transistor OFF dan
ON.
Titik sumbat (cut off) adalah titik dimana garis beban memotong kurva
IB = 0, pada titik ini arus basis adalah nol dan arus kolektor kecil
sehingga dapat diabaikan (hanya arus bocoran ICEO yang ada). Pada
titik sumbat, dioda emiter kehilangan forward bias, dan keerja
transistor yang normal terhenti.
VCE(CUT OFF) = VCC

23. Daerah Saturasi (jenuh) adalah daerah dengan VCE kurang dari
tegangan knee (VK ). Kondisi jenuh adalah kondisi dimana pembawa
mayoritas dari emiter, rekombinasi pembawa minoritas ke arus basis.
Perpotongan dari garis beban dan kurva IB = IB (SAT) disebut
penjenuhan (saturation). Pada titik ini arus basis sama dengan IB (SAT)
dan arus kolektor adalah maksismum. Pada penjenuhan, dioda kolektor
kehilangan reverse bias dan kerja transistor yang normal terhenti.
IC = VCE/RC
Dan arus basis yang tepat menimbulkan penjenuhan adalah
IB (SAT) = IC (SAT)/βdc

24. TERIMAKASIH
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.