Dokumen tersebut membahas tentang transistor bipolar dan karakteristiknya. Transistor bipolar terdiri dari lapisan NPN atau PNP dan memiliki 3 elektroda yaitu basis, emitor, dan kolektor. Transistor bekerja dengan memberikan tegangan forward antara basis dan emitor serta tegangan reverse antara basis dan kolektor. Transistor dapat berfungsi sebagai saklar atau penguat dengan memanfaatkan karakteristiknya di daerah aktif."

1. TRANSISTOR BIPOLAR
A. Jenis Transistor
Transistor  transfer (perubahan) dan resistor (tahanan), artinya perubahan nilai tahanan.
Operasinya tergantung dua muatan minoritas (elektron) dan aliran mayoritas (hole) maka
disebut transistor bipolar, bi (dua), polar (polaritas/muatan).
Transistor mempunyai 3 elektroda/ kaki yaitu :
- Basis (B)  pengendali elektron
- Collector (C)  penguras elektron
- Emitor (E)  sumber elektron
Transistor pada dasarnya terbentuk dari pertemuan dua buah dioda anti seri, maka transistor
bipolar disebut juga junction transistor.
Sesuai susunan diodanya terdapat dua jenis transistor, yaitu :
- NPN ( Negatif Posistif Negatif )
- PNP ( Positif Negatif Positif )
Kegunaan transistor dalam peralatan elektronik berfungsi sebagai rangkaian :
1. Rectifier 4. Modulator
2. Amplifier 5. Mixer
3. Osilator 6. Saklar, dll
Susunan lapisan, susunan dioda, dan simbol transistor sesuai jenisnya sbb :
JENIS NPN PNP
Susunan Lapisan E N P N C E P N P C
B B
Susunan Dioda E C E C
B B
C E
Simbol B B
E C
Gbr.1. Susunan Lapisan, Dioda, dan Simbol Dioda
66

2. B. Tipe dan Kontruksi
1. Data Tr
Data Tr menunjukkan batas kemampuan transistor yang biasanya menunjukkan harga :
VCE, Vcc, VBE, IC, dan β (hfe).
Beberapa transistor dikelompokkan menurut batas kemampuannya, yaitu :
- TUN (Transistor Universal NPN)
- TUP (Transistor Universal PNP)
Spesifikasi minimum untuk TUN dan PNP.
Type UCEmax ICmax hfe min Ptot max fT
TUN NPN 20 V 100 mA 100 100 mW 100 MHz
TUP PNP 20 V 100 mA 100 100 mW 100 MHz
UCE max = tegangan maksimum diperbolehkan antara kaki kolektor dengan emitor
IC max = arus maksimum yang diperbolehkan melewati kaki kolektor.
fT = kemampuan menanggapi frekuensi
Ptot = daya total
hfe = faktor penguatan arus
IC
hfe =
IB
Contoh kelompok TUN : kelompok TUP
- BC 107 - BC 208 - BC 384 - BC 157 - BC 253 - BC 352
- BC 108 - BC 209 - BC 407 - BC 158 - BC 261 - BC 415
- BC 109 - BC 237 - dll. - BC 177 - BC 262 - dll.
67

3. 2. Arti Kode Tr.
a. Buatan Eropa
- Huruf I (O), tanpa pemanasan
- Huruf II, Huruf A = dioda
C = transistor umum
D = power transistor (arus besar)
Y = untuk rectifier
Contoh : OA 70  komponen dioda
OC 74  transistor
Transistor Philip
- Huruf I, A = dari germanium
B = dari silikon
- Huruf II, A = dioda
C = untuk frekuensi rendah – menengah
D = transistor daya frekuensi rendah – menengah.
F = untuk frekuensi tinggi
L = transistor daya frekuensi tinggi.
Contoh : BA 171, BC 108, BC 109, BC 107, BD 303, BF 325, AD 338, AC 188, AC 187.
b. Buatan Jepang
- Angka I : 1 = dioda
2 = transistor
3 = tetrode (transistor khusus)
- Huruf I : S = standar Jepang untuk bahan semikonduktor
- Huruf II : A = PNP untuk frekuensi tinggi
B = PNP untuk frekuensi rendah
C = NPN untuk frekuensi tinggi
D = NPN untuk frekuensi rendah
Contoh : 2 SA 101, A 103, D 200
c. Buatan Amerika
Diberi kode buatan pabrik, contoh :
- GE 2 N : produk General Elctric
- FCS 9014 : produk Fairchild
2. Bentuk dan Posisi Kaki
Pada umumnya transistor dengan susunan elektrodanya dikelompokkan dalam beberapa
bentuk, yaitu :
1. Bentuk Tabung/silinder.
Posisi kaki :
- Posisi kaki BCE dari bawah kiri searah jarum membentuk segitiga sama kaki.
68

4. B
E C
- Posisi kaki yang dekat dengan tanda noktah/titik adalah kaki kolektor atau posisi kaki
yang dekat dengan tanda paruh adalah kaki emitor.
Contoh : 2 SB 178, BC 107, 2N2219
2. Setengah Bulatan Kecil
Posisi kaki :
a. Produk Jepang : Dilihat dari depan secara urut  E C B
Contoh : C 829, C 945
b. Produk Eropa : Dilihat dari depan secara urut  E B C
Contoh : BC 558, BC 548
3. Setengah Bulat Besar
Posisi kaki : Dilihat dari depan secara urut  E C B
Contoh : D 400, A 683, B 566, B 562
4. Kotak Kecil
Posisi kaki : Dilihat dari depan secara urut  E C B
Contoh : C 1162, C 1126, BD 139, BD 140, C 2314
5. Kotak Besar
Posisi kaki : Dilihat dari depan secara urut  B C E
Contoh : C 1226, TIP 31, D 718, D 1885, C 818
6. Topi/Jengkol
Posisi kaki : - posisikan jarak kaki transistor tegak lurus dengan posisi lubang sekrup.
- jarak yang pendek di atas, kaki kiri adalah B, yang kanan E, dan
bodynya adalah C.
Contoh : 2N 3055
C. Menentukan Kaki Transistor Dengan Multimeter
Menentukan kaki transistor dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :
1. Melihat bentuk fisik
Cara ini dilakukan berdasarkan ciri khusus pada bentuk fisik seperti keterangan di atas.
2. Dengan menggunakan multimeter
Cara ini dilakukan dengan pemahaman bahwa transistor pada dasarnya tebentuk dari dua
buah dioda seri. Dioda dikerjakan hanya dua kondisi forward dan reverse.
a. Posisi Multimeter Pada Rx10Ώ
- Kabel Merah adalah negatif baterai dari multimeter.
- Kabel Hitam adalah positif baterai dari multimeter
69

5. b. Menentukan Kaki Basis dan Jenis Transistor.
- Hubungkan masing-masing kabel pada ketiga kaki Tr secara bergantian :
* saat meter menyimpang, dipastikan salah satu kaki adalah Basis.
* salah satu kabel tetap, yang lain pindah ke kedua kaki bergantian.
- bila meter tidak bergerak, kembalikan kabel tersebut pada posisi semula,
kabel yang lain ke kaki yang lain.
- bila meter bergerak maka : posisi kabel yang tetap adalah kaki basis.
- Bila yang tetap :
* kabel merah ((-) baterai), jenis Tr  PNP
* kabel hitam ((+) baterai), jenis Tr  NPN
d. Menentukan Kaki CE (Meter posisi Rx10K)
Kaki Basis dan jenis transistor telah diketahui terlebih dahulu.
- Untuk NPN
* kedua kabel hubungkan pada masing-masing kaki Tr selain basis.
* sentuh basis dengan ujung jari :
# jika tidak menyimpang, balik posisi kabel.
# saat menyimpang cukup jauh, maka kabel merah adalah emitor
- Untuk PNP
* langkahnya sama dengan jenis NPN, kabel hitam adalah emitor
Prinsip Kerja Transistor.
Cara kerja transistor tidak lepas dari cara kerja dioda pada kondisi forward dan reverse. Dioda
On jika forward dan akan Off jika reverse.
1. Cara Memberi Tegangan Kerja.
BASIS-EMITOR diberi tegangan FORWARD VEB - FORWARD
BASIS-COLECTOR diberi tegangan REVERSE VCB - REVERSE
(Teg. Basis Colector jauh lebih besar dari Basis Emitor) ( VCB >>> VBE )
Prinsip kerja transistor (contoh untuk NPN) perhatikan gambar di bawah :
N P N
A
Aliran elektron (minoritas)
IE E C IC
B
IB + ICBO
VBE VCB
- + - +
Gbr.2 Cara Kerja Transistor
70

6. - Pada loop VBE, saat VBE forward aliran elektron dari lapisan N Emitor menuju lapisan P
Basis.
- Pada loop CB, VCB terpasang reverse tetapi karena VCB jauh lebih tinggi dari VBE,
akibatnya sebagian besar aliran elektron yang menuju basis justru tertarik ke lapisan N
Kolektor, hanya sebagian kecil saja yang menuju ke kaki basis.
- Dari kedua persitiwa di atas terlihat bahwa besar kecilnya elektron yang menuju ke
lapisan kolektor tergantung aliran elektron dari lapisan emitor, sehingga dapat
disimpulkan :
* lapisan Emitor berfungsi sebagai sumber elektron
* lapisan Colector berfungsi sebagai penguras elektron
* lapisan Basis sebagai pengemudi elektron.
- Kita ketahui bahwa aliran elektron adalah kebalikan aliran arus listrik sehingga
pengamatan arah aliran arus listrik (aliran mayoritas) adalah kebalikan dari aliran
minoritas yang dapat disimpulkan sebagai berikut :
* Arus Emitor (IE) merupakan gabungan dari arus kolektor (IC) dan sebagian
kecil arus basis (IB), sehingga :
IE = IC + IB
* Perubahan arus IB mengakibatkan perubahan arus IC. Perbandingan antara IC
dengan IB disebut Faktor Penguatan Arus (hFE) atau βdc.
IC
hFE =
IB
* Karena IB relatif kecil, maka dianggap IC ≈ IE
- Idealnya antara kaki CB tidak terjadi aliran arus (karena reverse), tetapi pada
kenyataannya terjadi kebocoran arus, yaitu arus bocor (ICBO) yang nilainya berbanding
lurus dengan kenaikan suhu transistor.
- Sekalipun VCB tinggi, tetapi tidak akan pernah terjadi aliran arus listrik tanpa adanya
tegangan VBE (sekalipun relatif sangat kecil). Artinya perubahan VBE yang sangat kecil
mengakibatkan perubahan IC yang sangat besar. Peristiwa inilah yang digunakan
sebagai dasar kerja amplifier (penguat).
- Untuk transistor jenis PNP cara kerjanya adalah kebalikan dari cara kerja di atas.
2. Kondisi Dasar Transistor
Kondisi dasar transistor adalah transistor yang dikerjakan hanya pada kondisi cut off (IC = 0
atau OFF) atau saturasi (IC = maks atau ON). Transistor yang bekerja seperti ini difungsikan
sebagai saklar.
71

7. E. Transistor Sebagai Penguat (Amplifier)
1. Penguatan
Penguat (amplifier) adalah peralatan elektronika yang berfungsi menguatkan sinyal input
yang amplitudonya relatif kecil menjadi sinyal output yang amplitudonya lebih besar dengan
frekuensi yang sama. Rangkaian semacam ini disebut juga rangkaian linier.
Mic Amplifier Speaker
Gbr. 3 Blok Diagram Audio Sistem Sederhana
Sinyal dari microphone masih terlalu lemah, oleh sebab itu diperkuat dahulu oleh rangkaian
penguat (amplifier) agar sinyalnya cukup besar sehingga mampu menggerakkan membran
speaker untuk diubah menjadi suara yang lebih keras.
Input A Output A = Penguatan
Output
A = ….. kali.
Gbr.4. Simbol Penguat Input
Berdasarkan input dan outputnya ada 3 jenis penguatan (A), yaitu :
a. Penguatan Tegangan ( AV )
b. Penguatan Arus ( AI )
c. Penguatan Daya ( AP )
Vo Io Po
AV = AI = AP =
Vi Ii Pi
Bila satuan penguatannya adalah dB (deci Bell) maka :
Vo
AV = 20 log ………. dB
Vi
Dalam analisa penguatan terdapat 2 jenis penguatan, yaitu :
a. Penguatan Statis
Yaitu analisa penguatan yang hanya memperhitungkan tegangan DC saja, tanpa sinyal
input.
b. Penguatan Dinamis
Yaitu analisa penguatan yang memperhitungkan sinyal inputnya (sinyal ac).
72
A

8. 2. Karakteristik Transistor.
Berdasarkan analisa penguatan statis kita bisa mengamati karakteristik Tr agar dapat mene-rapkannya
dalam rangkaian sesuai kebutuhan. Jika pada dioda terdapat 2 karakteristik for-ward
dan reverse, pada transistor terdapat beberapa karakteristik yang menghubungkan anta-ra
arus (I) dan tegangan (V) transistor, antara lain karakteristik kolektor yang menghu-bungkan
antara perubahan VCE terhadap IC, IB dijaga konstan atau IC = f (VCE), IB konstan.
Pada gambar di bawah menunjukkan grafik karakteristik kolektor dengan 3 posisi IB0, IB1, dan
IB2 yang digabung dengan garis beban DC. Tiap IB terbagi 3 daerah yaitu :
- daerah saturasi
pada nilai IB tertentu transistor akan jenuh, saat ini transistor berfungsi sebagai saklar ON,
bukan sebagai penguat.
- daerah aktif
adalah daerah yang paling ideal bila transistor akan digunakan sebagai penguat.
- daerah breakdown
daerah ini harus dihindari karena akan merusak transistor, oleh sebab itu dusahakan agar
VCE atau Vcc tidak melebihi batas VCE maks transistor tsb.
IC IB2
titik saturasi daerah breakdown
garis beban DC IB1
titik Q
IB0
daerah saturasi daerah aktif
titik cut off
VCE
Gbr.5. Karakteristik Transistor
Garis Beban DC adalah garis yang menghubungkan antara kondisi cut off (VCE = 0, IC =
maks,) dan saturasi (VCE = VCC, IC = 0).
Transistor yang dikerjakan sebagai penguat bekerja pada daerah garis beban DC antara cut
off dan saturasi dan titik perpotongannya dengan garis IB disebut titik Q (quiescent point),
atau titik kerja, atau titik stasioner, atau titik tengah. Ayunan amplitudo sinyal ac tidak
boleh mendorong transistor pada titik cut off atau saturasinya.
2. Rangkaian Dasar Penguat.
a. Penguat Tunggal Emitor (Common Emitor Amplifier)
b. Penguat Tunggal Basis (Common Base Amplifier)
c. Penguat Tunggal Kolektor (Common Colector Amplifier)
a. Common Base b. Common Emitor c. Common Colector
Gbr.6. Rangkaian Dasar Penguat
73
.
.

9. Common artinya dipakai bersama-sama. Contoh Common Emitor, berarti kaki emitor dipakai
bersama-sama baik untuk input maupun output.
F. Common Emitor Amplifier.
Penguat Common Emitor disebut juga penguat universal karena paling banyak digunakan untuk
rangkaian penguat.
Pada penguat emitor bersama :
- input  Basis-Emitor
- output  Collector-Emitor
- Emitor dipakai bersama-sama baik untuk input maupun output.
Tr sebagai penguat dikerjakan pada daerah aktif (tidak boleh cut off atau saturasi) dengan cara
diberi tegangan bias sbb :
- BE dibias maju (forward)
- CB dibias mundur (reverse)
- CE di beri tegangan di bawah tegangan patah (breakdown)
Pemberian tegangan bias ini pada prinsipnya untuk menentukan titik Q di tengah garis beban
DC.
Berdasarkan rangkaiannya pada Common Emitor terdapat beberapa cara pemberian tegangan
bias, yaitu :
a. Base Bias (Fixed Bias / Bias Tetap)
Sifat : - peka terhadap perubahan βdc (hFE)
- untuk rangkaian saklar
Vcc = VRC + VCE
+Vcc RC = VRC / IC
= (Vcc – VCE ) / IC
VRB VRC
IC = hFE . IB  IC = ½ IC max
VBE VCE Vcc = VRB + VBE  VCE = ½ Vcc
RB = VRB/IB
= Vcc – VBE / IB
(VBE = 0,7V atau 0,3V)
Gbr.7. Fixed Bias
Cara menggambar Garis Beban DC dan Titik Q
o Tentukan titk cut off  VCE = VCC IC = 0
o Tentukan titik saturasi  VCE ≈ 0, IC = VCC/RC,
o Tentukan titk Q  VCE = VCC – I.RC, IC = VCC – VBE / RB
IB = IC/hFE
Untuk meniadakan efek ICBO  VBB >> ICBO . RB
74

10. Transistor Sebagai Saklar
Transistor yang dikerjakan sebagai saklar hanya bekerja pada titik cutoff (kondisi OFF)
atau titik saturasi (kondisi ON).
Perubahan dari cut off ke saturasi cukup dengan memberi tegangan rendah antara kaki
BE sehingga dapat menghasilkan arus listrik yang cukup besar pada kaki kolektor.
+Vcc IRL
IC
VRB VRC (RL)
IB
VBE VCE (Tr)
-
Gbr.8. Transistor Sebagai Saklar
RB berfungsi membatasi arus IB sehingga tidak merusak transistor. Arus IB akan
menentukan apakah pada RC atau RL (R beban) terjadi arus atau tidak. Beban RL bisa
diganti dengan lampu atau relay.
1. Kondisi Cut Off /menyumbat (Saklar Off/terbuka).
Bila RB sangat besar maka IB kecil akibatnya VBE rendah, jika kurang dari tegangan
kerja transistor (0,6-Si atau 0,2-Ge)) maka tidak cukup untuk membangkitkan arus
kolektor (IC atau IRL = 0 A). Hal ini seolah-olah kaki CE terputus/membuka.
Karena IC = 0A, maka RL tidak dialiri arus listrik (VRL = 0V, VCE = Vcc). Jika RL
diganti sebuah lampu, dapat dipastikan lampu padam.
Kesimpulan : jika VBE = 0V (rendah), maka :
o VCE = Vcc (tinggi)
o VRL = 0V, IC = 0A
o Lampu padam
2. Kondisi Saturasi/Jenuh (Saklar ON/tertutup).
Bila RB relatif kecil maka IB cukup besar untuk membuat VBE menjadi lebih besar dari
tegangan kerja transistor sehingga mengalirlah arus kolektor (IC atau IRL = maks), hal
ini seolah-olah kaki CE tertutup.
Karena IC = maks, maka RL dialiri arus listrik (VRL = Vcc, VCE = 0V). Jika RL diganti
sebuah lampu, dapat dipastikan lampu menyala.
Kesimpulan : jika VBE = (tinggi) atau VBE > tegangan kerja :
o VCE = 0 V (rendah)
o VRL = Vcc, IC = maks. ( IC = Vcc / RC)
o Lampu menyala
75

11. Pengembangan transistor sebagai saklar.
Transistor sebagai saklar menjadi dasar dari rangkaian digital yang hanya mengena
kondisi 1 atau On dan 0 atau Off. Yang perlu diperhatikan arus beban (IRL) tidak boleh
mele-bihi batas maksimum arus transistor (ICmaks).
Desain Rangkaiannya :
- Perhatikan batas kemampuan Tr dengan melihat data book.
Contoh : Tr BC 108, UCE = 20V, Icmaks = 100mA, hFE = 100.
Berdasarkan data tsb. RL atau beban tidak boleh menyebabkan arus mengalir melebihi
IC maks (100mA) dan beban yang dikontrol bertegangan kerja di bawah 20V.
- Mencari nilai RB.
Untuk mencari nilai RB, carilah nilai IB dengan persamaan :
IC
IB = IB = 100mA/100
hFE IB = 1mA
VRB
RB =  VRB = Vcc - VBE
IB = 12 V – 0,6 V
= 11,4 V
= 11,4 V / 1.10-3 A
= 11,4 KΏ ≈ 12 KΏ
Rangkaian dapat dikembangkan seperti gambar di bawah menjadi sebuah rangkaian
untuk menyalakan lampu yang dikontrol oleh cahaya. VR1 berfungsi mengatur kepekaan
LDR. Sifat LDR jika terkena cahaya tahanannya mengecil. Tahanan LDR akan
mempengaruhi tegangan VBE. Bila ingin dikembangkan untuk daya yang lebih besar,
beban lam-pu diganti dengan relay sebagai saklar untuk daya yang lebih besar.
+ 12V + 12V
AC 220V
Gbr.9. Pengembangan Tr Sebagai Saklar
76

12. b. Self Bias (Bias Sendiri)
Sifat : - tanggapan frekuensi rendah
- agak peka terhadap perubahan βdc (hFE)
- untuk penguat sinyal lemah.
Vcc – VCE
+ Vcc RC =  RB = hFE.RC
IC
VC
VCE - VBE
RB =
VCE IB
Gbr.10. Self Bias
c. Voltage Devider Bias
Sifat : - kondisi kerjanya stabil
- untuk penguat-penguat keperluan umum (general purpose amplifier)
- output berlawanan fase dengan input
+ Vcc VR2 menjadi sumber tegangan thevenin bagi B Tr
(VR2 = VTH)
R2
VTH = x Vcc RTH = R1 // R2
R1 + R2
VE ≤ 10% Vcc, IR1≥10IB, IR1≈IR2, IC=hFE.IB
R1 = (Vcc – VB)/IR1, R2 = VB/IR2, RC = (Vcc – Vc)/IC
- Cut off  VCE = VCC
- Saturasi  IC = VCC / ( RC + RE )
Gbr.11. Voltage Devider
Bias
Ayunan sinyal input diharapkan tidak melebihi batas cut off atau saturasi, shg sinyal output
tidak cacat atau berubah bentuk.
IC
Output IB
titik Q
VCE
Input
77
.
.
.

13. Gbr.12. Hubungan Sinyal Input (ib) dengan Sinyal Output (ic)
Stabilisasi RE
Komponen RE berfungsi sebagai stabilisasi untuk memantapkan kerja transistor.
a. Tanpa RE
Seperti sudah disebutkan pada prinsip kerja Tr, pada loop kaki CB terjadi arus bocor ICBO
yang berbanding lurus dengan kenaikan suhu Tr. Jika IB naik karena terdapat ICBO, maka
IC juga naik, kenaikan IC menyebabkan suhu Tr naik, akibatnya ICBO naik. Karena
pengaruh ICBO maka IB naik lagi, IC pun naik lagi, suhu ikut naik lagi, dan ICBO naik, IB
naik, dst secara berantai akibatnya Tr sangat panas dan pada akhirnya rusak.
b. Dengan RE
Jika IB naik karena pengaruh ICBO, maka IC naik. Kenaikan IC menyebabkan kenaikan pada
tegangan RE (VRE). Karena VBE = VB-VRE, maka jika VRE naik, VBE turun, penurunan VBE
menyebabkan IB turun (tidak jadi naik), IC pun tidak jadi naik (stabil).
Persamaan-persamaan untuk analisa Penguatan Dinamis yaitu penguatan untuk sinyal ac tanpa
komponen C paralel dengan RE:
a. Penguatan Tegangan (-Av).
Untuk common emitor Vo berlawanan fase trhadap Vi
Vo Rc
-Av = atau - Av =
Vi RE
Jika dalam satuan dB :
- Vo tanda (-) artinya Vo berbeda fase
Av = 20 log …….dB 180o terhadap Vi
Vi
b. Penguatan Arus (hfe)
iout R2
Ai = atau Ai =
iin RE
b. Impedansi Input (Zin)
Vi
Zi =
iin
c. Impedansi Output (Zo)
Zo = Rc
78

14. Untuk common collector maupun common base tidak dibahas secara khusus, tetapi di bawah ini
adalah perbandingan antara ke tiga jenis penguat tersebut.
BASIS EMITOR COLLECTOR
Input Emitor Basis Basis
Output Kolektor Kolektor Emitor
Penguatan Arus (AI) ? 1 > 1 > 1
Penguatan Tegangan (AV) > 1 > 1 ? 1
Hubungan Vo dengan Vi Sephasa Berlawanan Phasa Sephasa
Impedansi Input (Zi) Ώ Kecil, sekitar 100 Sedang, sekitar 2 K Besar, sekitar 20 K
Impedansi Output (Zo)Ώ Besar, sekitar 1M Sedang, sekitar 10 K Kecil, sekitar 100
Penerapan Osilator Frek. Tinggi Penguat Frek. Audio Buffer/Penyangga
Penguat Frek. Tinggi Voltage Regulator
79