LAPORAN LABORATORIUM

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

NAMA PRAKTIKAN : LILIS SHOLIHAT

NAMA REKAN KERJA : DEWI AMELIA

RAESYA NUGRAHA

KELAS / KELOMPOK : TT 3C / 3

TANGGAL PELAKSANAAN PRAKTIKUM :

TANGGAL PENYERAHAN LAPORAN :

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

2013

PERCOBAAN XI

KARAKTERISTIK TRANSISTOR COMMON BASIS

I. TUJUAN a. Mempelajari karakteristik input transistor dalam konfigurasi common basis.

b. Mempelajari karakteristik output transistor dalam konfigurasi common basis

c. Mempelajari cirri-ciri harga dari resistansi input, resistansi output dan

penguatan arus transistor dalam konfigurasi common basis.

II. DASAR TEORI

A. Kontruksi dari Transistor

Transistor merupakan piranti yang terdiri atas tiga lapisan semikonduktor,

yaitu 2 buah semikonduktor tipe-p dan seluruh lapisan semikonduktor tipe –n,

atau sebaliknya. Jenis pertama dikenal sebagai transistor tipr pnp, sedang yang

kedua dikenal dengan transistor tipe npn. Ketiga terminal yang terhubung ke

semikonduktor tadi dikenal dengan kolektor (C), basis (B), emitter (E). Berikut

gambarnya.

Gambar 1. Tipe transistor (a) pnp (b) npn

B. Operasi Dari Transistor

Dasar operasi dari transistor akan dijelaskan dengan menggunakan

transistor pnp. Pada gambar 2. Transistor pnp digambarkan kembali tanpa

tegangan bias pada basis – kolektor. Daerah deplesi mengecil karena adanya

pembiasan. Akibatnya, terjadi aliran arus pembawa yang besar (Majority

carrier / Pembawa mayoritas) dari lapisan p ke n.

Gambar 2. Forward Bias pada salah satu Junction dari Transistor

Jika bias pada basis-emitter dihilangkan dan dipasang pada basisi-

kolektor, maka pembawa mayoritas akan hilang dan yang ada hanyalah

pembawa minoritas.

Gambar 3. Forward Bias pada salah satu Junction dari Transistor

Sementara itu , jika kedua tegangan bias kita pasang seperti pada

gambar berikut, maka semua arus pembawa (pembawa mayoritas dan

pembawa minoritas) akan muncul dan melintasi daerah persambungan

(junction) dari transistor.

Gambar 4. Aliran Pembawa mayoritas dan Minoritas pada Transistor pnp

Karena lapisan n sangat tipis dan mempunyai konduktivitas rendah,

maka hanya akan ada sebagian kecil dari pembawa mayoritas yang keluar

melalui terminal basis (biasanya dalam orde mikro). Sebagian besar pembawa

mayorita akan langsung terdifusi melewati junction yang terbias reverse

kedalam material tipe p yang terhubung ke terminal kolektor.

Jika transistor pada gambar 4. Dianggap sebagai sebuah titik, maka dengan

KVL diperoleh.

IE = IC + IB ........................................................................ (2.1)

IC = IC Mayoritas + ICO Minoritas .................................... (2.2)

Pada Konfigurasi common Base, basis dari transistor terhubung

dengan ground Dari input dan output. Umumnya , pada transistor npn, input

berada pada emitter, sedangkan outputnya pada kolektor. Unutk lebih jelasnya

dapat dilihat pada gambar berikut

Gambar 5. Konfigurasi common Base (a). Transistor pnp (b) Transistor npn

Karakteristik input yang menggambarkan hubungan antara arus input

(IE) dengan tegangan input (VBE) untuk tegangan output (VCB) yang bervariasi

dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 6. Karakteristik Input Amplifier dengan konfigurasi CB

Sementara karakteristik output yang menjelaskan hubungan antara arus

output dengan tegangan output (VCB) terhadap arus input (IE) yang bervariasi.

Bagian output memiliki tiga daerah yang dikenal sebagai daerah kerja, yaitu

daerah aktif, sturasi dan cutoff. Berikut penggambarannya.

Gambar 7. Karakteristik Output Amplifier dengan Konfigurasi CB

Agar bekerja pada daerah aktif, kolektor-basis dibias reverse, sedang

basis-emiter dibias forward. Pada daerah cutoff, kolektor-basis dan basis

emiter dibias reverse, sementara pada daerah saturasi junction tadi dibias

forward. Jika transistor ON, maka diasumsikan tegangan antara basis dan

emitor (VBE)

VBE = 0,7 V ................................................................... (2.3)

ALPHA (α)

Dalam model dc, Ic dan IE yang diakibatkan pembawa mayoritas

mempunyai hubungan yang disebut dengan alpha

(2.4)

(2.5)

Active Region

Di dalam daerah ini, junction kolektor mendapat bias mundur dan junction emitor

mendapat bias maju. Misalkan arus emitor bernilai nol. Dalam keadaan ini, arus

kolektor kecil dan sama dengan arus saturasi balik IC0 (microampere untuk germanium

dan nanoampere untuk silicon) dan junction ini berlaku untuk diode. Di dalam daerah

aktif (active region), arus kolektor independen terhadap tegangan kolektor dan hanya

tergantung pada arus emitor. Namun demikian, karena efek Early, terdapat pengaruh

berupa kenaikan ׀VCB׀ walaupun hanya 0,5 persen. Karena α lebih kecil dari ׀IC׀

satu (tetapi mendekati satu), arus kolektor sedikit lebih kecil dari arus emitor.

Daerah Saturasi (Saturation Region)

Daerah dimana junction emitor maupun kolektor mendapat bias maju (forward

biased) dinamakan daerah saturasi. Daerah ini terdapat di bagian kiri ordinat,

dinamakan VCB = 0 dan diatas karakteristik IE = 0. Disini dapat dikatakan terjadi

proses “bottoming” karena tegangan akan merosot drastic hingga mendekati dasar,

pada saat VCB ≈ 0. Sebenarnya VCB bernilai positif (untuk pnp, walau nilainya kecil),

dan bias maju pada kolektor ini menimbulkan perubahan arus kolektor yang besar

melalui perubahan tegangan kolektor yang kecil. Dalam keadaan terbias maju, IC naik

secara eksponensial terhadap tegangan mengikuti hubungan diode.

Daerah Cutoff

Karakteristik untuk kondisi dimana IE = 0 melewati titik origin, namun dalam hal lain

sama seperti karakteristik-karakteristik lain. Karakteristik ini sebenarnya tidak

berhimpitan dengan sumbu tegangan, namun hal ini sulit untuk diperlihatkan

mengingat IC0 bernilai hanya beberapa nano- atau microampere. Daerah di bawah IE =

0, dimana junction emitor dan kolektor sama-sama terbias mundur dinamakan cutoff

region.

III. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN

NO ALAT-ALAT JUMLAH

1 DC Power Supply 2 buah

2 Resistor 1 kΩ 2 buah

3 Transistor NPN BC 107 1 buah

4 Multimeter 3 buah

5 Kabel-kabel Penghubung Secukupnya

IV. GAMBAR RANGKAIAN

a. Karakteristik Input

Gambar 8. Rangkaian Karakteristik Input Common Basis

b. Karekteristik Output

Gambar 9. Rangkaian Karakteristik Output Common Basis

V. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN

Karakteristik Input.

a. Menghubungkan rangkaian seperti pada gambar 1.

b. Mengatur VCC sehingga VCB = 0 V. Kemudian, mengatur VEE = 0 V. Mengukur IE

dan VEB lalu mencatat hasilnya pada tabel percobaan.

c. Mengubah VCC sehingga VCB = 2 V kemudian mengukur ulang IE dan VEB.

d. Mengulangi pengukuran ini untuk harga VCB dan VEE.

Karakteristik Output.

a. Menghubungkan rangkaian seperti pada gambar 2.

b. Mengatur VCC sehingga VCB = 0 V. Kemudian, mengatur VEE = 0 V. Mengukur

IE = 0. Mengukur IC dan mencatat hasilnya pada tabel 2.

c. Mengubah VCC sehingga VCB = 2 V kemudian mengatur pula VEE sehingga IE = 0.

Kemudian mengukur IC.

d. Mengulangi langkah pengukuran ini untuk harga VCB dan IE yang lain.

VI. Data Hasil Percobaan

Hasil Percobaan Karakteristik Input.

VEE

(V)

VCB = 0 V VCB = 2V VCB = 4V VCB = 6V VCB = 8V

IE VEB

(V)IE

VEB

(V)IE

VEB

(V) IE

VEB

(V)IE

VEB

(V)

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

-2 1,25 0,8 1,3 0,75 1,3 0,8 2,275 0,7 1,275 0,8

-4 2,625 0,65 2,6 0,6 2,625 0,75 2,6 0,725 3,625 0,8

-6 5 0,75 5 0,75 5,5 0,65 5,5 0,65 5,0 0,7

-8 7,5 0,75 6,25 0,75 7,5 0,7 7,3 0,7 6,5 0,7

Hasil Percobaan Karakteristik Output.

VCB = 0 V VCB = 2V VCB = 4V VCB = 6V VCB = 8V

IE

(mA)IC

IE

(mA)IC

IE

(mA)IC

IE

(mA)IC

IE

(mA)IC

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0,65 1 1,05 1 1,15 1 1,1 1 1,1

2 0,675 2 2,2 2 2,2 2 2,1 2 2,2

3 0,7 3 3,15 3 3,0 3 3,1 3 3,0

4 0,7 4 4,2 4 4,1 4 3,8 4 4,0

VII. Analisa Dan Pembahasan Percobaan kali ini masih berhubungan dengan Transistor namun berbeda

dengan percobaan yang lalu yang hanya meindentifikasi transistor. Kali ini dilakukan

percobaan mengenai karakteristik transistor common basis. Tujuan percobaan kali ini

adalah mempelajari karakteristik input dan output transistor dalam konfigurasi

common basis. Dari karakteristik input dan output transistor ini dapat diketahui pula

harga resistansinya.

Yang pertama dianalisa adalah karakteristik input. Setelah rangkaian dirangkai

sedemikian rupa seperti pada Gambar rangkaian maka rangkian siap untuk dicoba,

namun perlu diperhatikan pada saat merangakai jangan di sambungkan pada sumber

tegangan karena akan berakibat patal jika terjadi kesalahan saat merangkai. Setelah

rangkaian betul maka pertama-tama di beri sumber tegangan 0 volt (VEE=0v). Pada

saat VEE = 0 volt maka transistor masih dalam keadaan Off karena tidak ada arus dan

tegangan yang mengalir. Transistor akan menjadi On jika diberi tegangan lebih dari 0.

Selain itu VEB akan memiliki nilai tegangan jika VEE lebih besar dari 0 Volt. Karena

tegangan Emitor-Basis (VEB) besarnya sama dengan tegangan dioda yang akan aktif

atau on jika tegangannya 0,5-0,7/0,8 Volt. Sehingga harus diberi tegangan input yang

memenuhi agar VEB dapat bekerja atau aktif. Dari data hasil percobaan, untuk nilai

tegangan Colector-Basis (VCB) tetap dan tegangan input VEE bertambah, arus pada

emitor (IE) terus meningkat dan tegangan VEB semakin meningkat juga dari 0,6 Volt

sampai batas maksimum 0,7/0,8 Volt dimana dioda aktif atau on. Sementara untuk

nilai tegangan input VEE yang sama dan tegangan VCB meningkat, tidak

berpengaruh pada nilai IE dan VBE. Hal ini dapat diabaikan. Berikut ini adalah

gambar kura hasil dari percobaan karakteristik input.

Berdasarkan kurva di atas input nilai VEB berkisar pasa 0,7 V setelah VEE lebih

dari 0. Transistor mempunyai cara kerja yang sama dengan dioda. Pada karakteristik

input dapat diamati pula nilai resistansi dari setiap input yang berbeda-beda. Pada saat VEE

sama dengan nol tak ada arus dan tegangan yang mengalir, sedangkan resistansinya sama

dengan tak hingga. Ketika VEE sudah lebih besar ari 0 nilai resistansinya akan muncul karena

transistor sudah aktif. Semakin besar nilai IE maka nilai resistansinya akan semakin kecil,

karena nilai resistansi berbanding terbalik dengan IE seperti rumus dibawah ini.

Ri=V i

I i

=V EB

I E

Karakteristik output transistor Common Basis memiliki 3 daerah kerja, yaitu

aktif, cut-off dan saturasi. Pad daerah aktif terjadi penguatan linier. Junction basis-

collector dibias mundur dan junction basis-emiter dibias maju. Pada daerah ini,

arus collector (IC) bergantung pada arus emiter (IE). Saat arus IE bernilai 0 Maka

tidak ada arus yang mengalir pada collector (IC = 0 mA). Saat arus IE di atas 0 mA

dan tegangan VCB = 0 Volt, arus IC terus meningkat dengan nilai yang sangat

kecil, yaitu untuk nilai IE maksimum 4 mA, arus IC hanya 0,85. Kemudian saat

tegangan VCB lebih dari 0 Volt, arus IC terus meningkat dan nilainya mendekati

nilai IE. Pada daerah aktif, kenaikan VCB tidak berpengaruh terhadap arus

collector IC.Daerah cut off adalah daerah dimana arus IC = 0 mA, yaitu terjadi jika

junction basis-collector dan junction basis-emiter dibias mundur. Sedangkan

daerah saturasi adalah daerah dimana tegnagan VBC negatif, yaitu saat junction

basis-collector dan basis-emiter dibias maju. Resistansi pada output dapat

dinyatakan dengan :

R=VCBIC

Berdasarkan Tabel 4 perhitungan resistansi output, dapat dilihat bahwa pada

saat arus Emitor (IE) sama dengan 0 mA resistansi pada IC menjadi tak hingga.

Semakin besar nilai IE maka resistansi output menjadi semakin kecil dan semakin

besar nilai VCB untuk arus IE tetap, maka nilai resistansinya semakin besar. Hal

ini karena resistansi output dan arus IC berbanding terbalik, semakin besar arus IE

maka arus IC menjadi semakin besar sehingga resistansi menjadi semakin kecil.

Untuk penguatan arus digunakan rumus :

Ai= IcIE

Dari Tabel 5 Penguatan Arus Output dapat dilihat bahwa saat IC bernilai

nol, penguatan arus menjadi tak hingga dikarenakan inputnya masih nol sedangkan

pada output sudah ada arus yang keluar. Dari tabel didapat juga semakin kecil arus

IE yang diberikan, maka arus IC juga semakin kecil dan semakin besar penguatan

arus yang terjadi. Namun, semakin besar VCB yang diberikan penguatan akan

tetap stabil dengan batas toleransi kemampuan transistor tersebut.

PERHITUNGAN

NILAI RESISTANSI PADA KARAKTERISTIK INPUT

VEE

(V)R (saat

VCB = 0V)R (saat

VCB = 2V)R (saat

VCB = 4V)R (saat

VCB = 6V)R (saat

VCB = 8V)

00 V

0 mA=∞ Ω

0 v0 mA

=∞ Ω0 v

0 mA=∞ Ω

0 v0 mA

=∞ Ω0 v

0 mA=∞ Ω

-2

0,7 V0,0013 mA

=538,5 Ω0,6 v

0,00132 mA=454,5 Ω

0,61 v0,00135 mA

=451 Ω0,6 v

0,00138 mA=434 Ω

0,65 V0,00125 mA

=520 Ω

-40,71 V

0,0035 mA=202,8 Ω

0,66 v0,0035 mA

=188,5 Ω0,63 v

0,0035 mA=180 Ω

0,62 v0,0035 mA

=172 Ω0,65v

0,00275 mA=236 Ω

-60,75 v

0,0055 mA=136,36 Ω

0,71 v0,0055 mA

=129 Ω0,69 v

0,0055 mA=125,4 Ω

0,65 v0,0055 mA

=118Ω0,7 v

0,005 mA=140 Ω

-80,75 v

0,0075 mA=100 Ω

0,72v0,00625 mA

=115,2Ω0,73 v

0,0072 mA=101,3Ω

0,71 v0,0073 mA

=97 Ω0,7 v

0,0065 mA=107 Ω

NILAI RESISTANSI PADA KARAKTERISTIK OUTPUT

IEIC saat

VCB = 0 VIC saat

VCB = 2 VIC saat

VCB = 4 VIC saat

VCB = 6 VIC saat

VCB = 8 V

0 0 v0 mA

=∞ Ω2v0 A

=¿∞Ω4v0 A

=∞ Ω6v0 A

=∞ Ω8v0 A

=∞ Ω

1 0 v0,75 A

=0 Ω2 v

0,00125 A=1600 Ω

4 v0,001 A

=4000 Ω6 v

0,0009 A=6666 Ω

8 v0,0011 A

=7272 Ω

2 0 v0,82 A

=0 Ω2 v

0,0021 A=952Ω

4 v0,002 A

=2000Ω6 v

0,0027 A=2222 Ω

8 v0,00195 A

=4102 Ω

3 0 v0,83 A

=0 Ω2 v

0,0029 A=689 Ω

4 v0,00325 A

=1230 Ω6 v

0,0032 A=1875Ω

8 v0,003125 A

=2560 Ω

4 0 v0,86 A

=0 Ω2 v

0,004 A=500 Ω

4 v0,0041 A

=975 Ω6 v

0,0039 A=1538 Ω

8 v0,0039 A

=2051Ω

NILAI HASIL PERHITUNGAN PENGUATAN ARUS OUTPUT

IE Ai saat VCB = 0 VAi saat

VCB = 2 VAi saat

VCB = 4 VAi saat

VCB = 6 VAi saat

VCB = 8 V

0 0 mA0 mA

=∞0 mA0 mA

=∞0 mA0 mA

=∞0 mA0 mA

=∞0 mA0 mA

=∞

1 0,75 mA1 mA

=0,75 kali1,25 mA

1 mA=1,25 kali

1mA1mA

=1kali1,1mA1mA

=1,1kali1,1mA1mA

=1,1kali

2 0,82 mA2mA

=0,41kali2,1mA2mA

=1,05 kali2mA2mA

=1 kali1,95 mA

2mA=0,975 kali

1,95 mA2mA

=0,975 kali

3 0,83 mA3 mA

=0,27 kali2,9 mA3 mA

=0,96 kali3,25 mA

3 mA=1,08 kali

3,125 mA3 mA

=1,04 kali3,125 mA

3 mA=1,04 kali

4 0,86 mA4mA

=0,215 kali4 mA4 mA

=1 kali4,1 mA4mA

=1,025 kali3,9 mA4mA

=0,975 kali3,9 mA4mA

=0,975 kali

VIII. Kesimpulan

Daftar Pustaka

Lampiran