1. Transistor adalah komponen semikonduktor yang berfungsi sebagai penguat, saklar, dan stabilisasi tegangan. Ia memiliki 3 terminal yaitu basis, emitor, dan kolektor. 2. Karakteristik transistor ditunjukkan oleh kurva karakteristik yang menggambarkan hubungan antara arus dan tegangan pada ketiga terminalnya. Ada beberapa daerah kerja transistor yaitu daerah potong, saturasi, dan aktif. 3. Garis beban transistor men

1. Karakteristik Transistor
Muhammad Arsyadi Prabowo
1410502025
Teknik Mesin S-1
Dosen Pembimbing:
Suryoto Edi Raharjo,S.T.,M.Eng.

2. Pendahuluan
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.
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.

3. 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
Gambar 1
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 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.

4. Jika beberapa kurva dengan IB yang berbeda diperlihatkan dalam gambar 2
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 2

5. 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

6. Kurva basis
Gambar 3
Pada gambar 3, 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.

7. 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.
Gambar 4

8. Daerah kerja transistor
kurva daerah kerja transistor

9. Karakteristik dari masing-masing daerah operasi transistor tersebut dapat diringkas sebagai
berikut:
•Daerah Potong (cutoff):
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 Aktif
Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda Kolektor diberi prategangan mundur. Terjadi sifat-
sifat yang diinginkan, dimana:

10. atau
sebagaimana penjelasan pada bagian sebelumnya. Transistor menjadi
komponen yang dapat dikendalikan.
•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.

11. 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 di bawah ini
Gambar Rangkaian Common Emitter

12. Maka dapat diturunkan persamaan pada putaran outputnya, yaitu:
Jika diasumsikan bahwa RE = 0, maka:
persamaan diatas adalah persamaan Garis Beban dari Transistor.
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:
Sedangkan jika IC = 0, maka akan diketahui Titik Potongnya pada:
0 CCCECC VVRI , atau

13. . Dari kedua titik tersebut, jika saling dihubungkan, akan didapat Garis Beban sebagaimana
tampak pada Gambar. 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.
Garis Beban dan Titik Operasi Transistor
Berikut ini akan digambarkan contoh tahapan perhitungan untuk dapat mengetahui daerah kerja
sebuah rangkaian Transistor. Dimana sebuah rangkaian transistor tampak pada Gambar 9.6 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.

14. Gambar 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:

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

16. 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.
Gambar garis beban