4. bjt

120
BJT Bipolar Junction Transistor

Upload: canslayy

Post on 13-Jul-2016

73 views

Category:

Documents


16 download

DESCRIPTION

dasar elaktronika

TRANSCRIPT

Page 1: 4. BJT

BJTBipolar Junction Transistor

Page 2: 4. BJT

Konstruksi Transistor

E = Emitter, C = Collector dan B = Base

Page 3: 4. BJT

Operasi Transistor

Page 4: 4. BJT

1. Konfigurasi Common-Base

Notasi dan simbol konfigurasi transistor Common-Base

Arah panah menunjukan arah arus emiter (arus konvesional).

Karakter input / driving point

Karakteristiknya:1. Input2. Output

Page 5: 4. BJT

Karakter output : 1. Aktif, 2. Cut Off dan 3. Saturasi

1. Aktif Base-Emitter forward bias & Collector-Base reverse bias

2. Cut Off Base-Emitter & Collector-Base reverse bias3. Saturation Base-Emitter & Collector-Base foward bias

Page 6: 4. BJT

Alpha (α)

Pada mode DC

Pada mode AC

Ideal α = 1Practical α = 0.9 – 0.998

Page 7: 4. BJT

Biasing Common-Base

Biasing Common-Base yang tepatpadadaerahaktifditentukandenganpendekatandan.

Page 8: 4. BJT

Penguatan Oleh Transistor

Rangkaian dasar penguatan oleh transistor

Resistansi input 10 – 100 Ω kecilKarena forward bias pada inputResistansi input 50 k Ω – 1 MΩ besarKarena reverse bias pada output

Contoh: Dari rangkaian

Penguatan Rangkaian adalah:

Common-base AV 50 – 300

Page 9: 4. BJT

2. Konfigurasi Common-Emitter

Notasi dan simbol konfigurasi transistor Common-Emitter

Page 10: 4. BJT

Karakteristik Common-Emitter

Karakter transistor silikon (a) Karakteristik output (Collector-Emitter) dan (b) Karakteristik input (Base-Emitter)

Page 11: 4. BJT

IB = 0 A dan α digunakan nilai 0.996 , maka:

Arus Collector saat IB = 0 μA dinotasikan ICE0

Page 12: 4. BJT

Beta (β)

Pada mode DC

Pada mode AC

β 50 – 400

Page 13: 4. BJT
Page 14: 4. BJT
Page 15: 4. BJT

Hubungan antara α & β

Page 16: 4. BJT

Biasing Common-Emitter

Page 17: 4. BJT

3. Konfigurasi Common-Collector

Notasi dan simbol konfigurasi transistor Common-Emitter

Page 18: 4. BJT

Common-Collector

• Digunakan pada rangkaian matching impedance karena mempunyai impedansi input tinggi dan impedansi output rendah (berlawanan dengan common-base dan common-emitter).

Page 19: 4. BJT

Batas Operasi Transistor

• Tidak melebihi rating maksimum dan distorsi

Disipasi daya maks

Page 20: 4. BJT
Page 21: 4. BJT

Transistor Casing & Terminal

Page 22: 4. BJT
Page 23: 4. BJT
Page 24: 4. BJT

BJT – DC BIASINGTRANSISTOR

Page 25: 4. BJT

Pendahuluan

• Penguat transistor bukanlah peralatan “ajaib” yang bisa meningkatkan level input AC tanpa bantuan energi dari luar.

• Peningkatan level input AC adalah hasil transfer energi dari suplai DC.

• Analisis dan desain penguat haruslah meliputi bagian AC dan DC.

• Analisis rangkaian transistor pada titik operasi• Formula dasar:

Page 26: 4. BJT

Titik Operasi• Biasing Hal yang menyangkut penerapan tegangan DC untuk

mendapatkan level arus dan tegangan operasi transistor yang tetap.

Berbagai titik operasi transistor

Page 27: 4. BJT

1. Rangkaian Bias-Tetap

Page 28: 4. BJT

AnalisisStep1: Loop Base-Emitter

VCC dan VBE bernilai konstan. Nilai RB menentukan level arus basis (IB) pada titik operasi.

Step2: Loop Colector-Emitter

Page 29: 4. BJT

Contoh Soal

Dari gambar rangkaian di bawah tentukan (a) IBQ dan ICQ (b) VCEQ (c) VB dan VC (d) VBC

Page 30: 4. BJT

Penyelesaian:

(a).

(b).

(c).

(d).

tanda negatif (-) menyatakan sambungan Base-Collector adalah reverse bias yang menunjukan dia dalam kondisi penguatan linier.

Page 31: 4. BJT

2. Rangkaian Bias-Emitter

• Penggunaan resistor pada emitter.

Page 32: 4. BJT

AnalisisStep1: Base-Emitter Loop

Page 33: 4. BJT

cont’dStep2: Collector-Emitter Loop

Page 34: 4. BJT

Contoh Soal

Berdasarkan rangkaian di bawah ini tentukana. IB

b. IC

c. VCE

d. VC

e. VE

f. VB

g. VBC

Page 35: 4. BJT

Penyelesaian

(a)

(b)

(c)

(d)

Page 36: 4. BJT

Penyelesaian (cont)

(e)

(f)

(g)

atau

tanda negatif (-) menyatakan sambungan Base-Collector adalah reverse bias yang menunjukan dia dalam kondisi penguatan linier.

Page 37: 4. BJT

Level Saturasi

Page 38: 4. BJT

3. Rangkaian Bias Pembagi Tegangan

• Pada rangkaian bias sebelumnya: arus bias ICQ dan tegangan bias VCQ adalah fungsi penguatan arus β

• β sangat tergantung temperatur

• Pada bias pembagi tegangan: ICQ dan VCQ tidak tergantung β tetapi akab bergantung parameter rangkaian.

Page 39: 4. BJT

Analisis Eksak

Sisi input

Page 40: 4. BJT

Contoh Soal

Tentukan tegangan bias VCE dan arus collector IC untuk rangkaian bias pembagi tegangan seperti di bawah ini.

Page 41: 4. BJT

Penyelesaian:

Page 42: 4. BJT

Analisis Secara Pendekatan

Pendekatan berlaku jika

Page 43: 4. BJT

cont’dsetelah VB diperoleh maka bisa ditentukan VE

Page 44: 4. BJT

Contoh SoalTentukan tegangan bias VCE dan arus collector IC untuk rangkaian bias pembagi tegangan di bawah ini dengan perhitungan secara pendekatan. Bandingkan solusinya dengan cara sebelumnya.Bandingkan solusinya jika β nya berubah menjadi 70.

Page 45: 4. BJT
Page 46: 4. BJT
Page 47: 4. BJT

4. Bias DC dengan Tegangan Umpan Balik

Jalur umpan balik dari Collector ke Base

Page 48: 4. BJT

Analisis

Step1:Base-Emitter LoopStep2:Collector-Emitter Loop

Page 49: 4. BJT

Contoh Soal

Tentukan nilai arus dan tegangan kerja ICQ dan VCEQ dari rangkaian pada gambar di bawah ini.

Page 50: 4. BJT

Penyelesaian

Page 51: 4. BJT

DESAIN

Pemahaman:• Karakteristik komponen• Analisis rangkaian listrik (Hk. Kirchoff, Hk. Ohm)

Page 52: 4. BJT

Contoh:

Tentukan nilai R1 dan RC untuk mendapatkan arus bias ICQ = 2 mA dan tegangan bias VCEQ = 10 V?

Page 53: 4. BJT

Penyelesaian:

Page 54: 4. BJT

APLIKASI:INVERTER TRANSISTOR

Page 55: 4. BJT

BJT – ANALISIS ACTRANSISTOR

Page 56: 4. BJT

Pemodelan

Sumber DC dihilangkan dan kapasitor di short circuit

Page 57: 4. BJT

Model Transistor re

1. Common-Base

Rangkaian Ekivalen• Dioda antara Emitter dan Base• Sumber arus tak bebas antara Base dan Collector

Page 58: 4. BJT

Common-Base (cont’d)

dioda diganti dengan resistor re

impedansi input: sampai 50 Ω

impedansi output: MΩ

(i) penguatan tegangannya adalah:

(ii) penguatan arusnya adalah:

Page 59: 4. BJT

Common-Base (cont’d)

Penguatan Tegangan Penguatan Arus

Page 60: 4. BJT

Common-Base (cont’d)

Transistor - npn

Page 61: 4. BJT

Contoh Soal

Rangkaian transistor Common-Base seperti yang ditunjukan pada gambar di bawah mempunyai nilai IE = 4 mA, α = 0.98 dan sinyal AC yang diberikan antara Base dan Emitter adalah 2 mV. Tentukanlah:(a) Impedansi input(b) Penguatan Tegangan jika beban 0.56 kΩ dihubungkan ke output(c) Impedansi output dan penguatan arus

pnp Common-Base Transistor

Page 62: 4. BJT

Penyelesaian:

(a)

(b)

(c)

atau

Page 63: 4. BJT

Model Transistor re

2. Common-Emitter

• Dioda antara Base dan Emitter• Sumber arus tak bebas antara Collector dan Base

β >>> 1

Page 64: 4. BJT

Common-Emitter (cont’d)

impedansi input: ratusan sampai kilo ohm

impedansi input: 40 kΩ – 50 kΩ

Page 65: 4. BJT

Common-Emitter (cont’d)Penguatan Tegangan Av dan Penguatan Arus Ai

Page 66: 4. BJT

Contoh Soal

Rangkaian transistor Common-Emiterseperti yang ditunjukanpadagambar di bawahmempunyainilaiβ = 120 , IE = 3.2 mA, dan, tentukan:(a) Impedansi input(b) PenguatanTeganganjikaditerapkanbeban 2 kΩdihubungkanke output(c) Impedansi output denganbeban2 kΩ

Page 67: 4. BJT

Penyelesaian:

(a)

(b)

(c)

Page 68: 4. BJT

Model Hibrid

• re model sensitif terhadap level operasi DC (resistansi input bergantung titik operasi DC)

• Data sheet tidak bisa memberikan parameter untuk semua titik operasi

• Model hibrid (he) parameter beberapa titik operasi

Page 69: 4. BJT

Hibrid Model2 Port System

* V0 = 0

* Ii = 0

Page 70: 4. BJT

Rangkaian Ekivalen Hibrid

Page 71: 4. BJT

Rangkaian Ekivalen Hibrid

Page 72: 4. BJT

Rangkaian Ekivalen Hibrid

Page 73: 4. BJT

Rangkaian Ekivalen Hibrid

Page 74: 4. BJT

Rangkaian Ekivalen Hibrid

Page 75: 4. BJT

Contoh Soal

Suatu rangkaian transistor BJT common emiter mempunyai nilai IE = 2.5 mA, hfe = 140, hoe = 20 uS dan hob = 0.5 uS. Tentukan rangkaian ekivalen?(a) Hibrid(b) Model re

Page 76: 4. BJT

Penyelesaian:

Page 77: 4. BJT
Page 78: 4. BJT

Hibrid π Model• Analisis frekuensi tinggi

Page 79: 4. BJT

Review: Rangkaian Standard Transistor

Bias Tetap Common Emiter Bias Pembagi Tegangan

Page 80: 4. BJT

Bias Tetap Common-Emitter

Page 81: 4. BJT

Bias Tetap Common-EmitterModel Ekivalen re

Page 82: 4. BJT

Bias Tetap Common-EmitterHubungan Phasa

Tanda negatif (-) pada penguatan tegangan AV menandakan terjadi pergeseran phasa sebesar 180o

Page 83: 4. BJT

contoh soal: Bias Tetap Common-Emitter

Untuk Rangkaianberikuttentukan?a. re

b. Zi (ro = c. Zo(ro = d. Av(ro = e. Zodan Avjika r = 50 kΩ

Page 84: 4. BJT

Penyelesaian:

contoh soal: Bias Tetap Common-Emitter

Page 85: 4. BJT

Bias Pembagi Tegangan

* Impedansi input * Impedansi output

Page 86: 4. BJT

con’t

* Penguatan tegangan

Page 87: 4. BJT

contoh soal: Bias Pembagi Tegangan

Untuk Rangkaianberikuttentukan?a. re

b. Zi (ro = c. Zo(ro = d. Av(ro = e. Zodan Avjika r = 50 kΩ

Page 88: 4. BJT

Penyelesaian:

a. DC analisis

Memenuhi syarat

Gunakan persamaan pendekatan:

Page 89: 4. BJT
Page 90: 4. BJT

Common-Emitter BiasUnbypassed

Page 91: 4. BJT

cont’dβ >>> 1

RE >>> re

* Impedansi input

* Impedansi ouput

* Penguatan tegangan

Page 92: 4. BJT

efek ro

* Impedansi input RC / r0 kecil dari (β+1)

* Impedansi output

Page 93: 4. BJT

efek ro cont’d

1/β dan r / R bernilai kecil dari satu dan hasil penjumlahan juga kecil dari 1.contoh:

* Penguatan tegangan

Page 94: 4. BJT

contoh soal: Bias CE (Unbypassed)

Untuk rangkaian berikut ini tentukanlah?a. re

b. Zi

c. Zo

d. Av

Page 95: 4. BJT

Penyelesaian:a. DC analisis

b. Cek nilai ro

memenuhi syarat

Page 96: 4. BJT

memenuhi syarat

Page 97: 4. BJT

• Jika kapasitor dipasang (Bypassed)

a. DC Analisis

b. RE di short circuit”

Av Unbypassed =

Page 98: 4. BJT

Emitter Follower

* Impedansi input

Page 99: 4. BJT

cont’d** Impedansi output

Vi = 0

RE >> re

Page 100: 4. BJT

* **Penguatan tegangan cont’d

RE >> re

Voltage Follower Vo = Vi

Page 101: 4. BJT

Emitter Followerefek ro

* Impedansi input

** Impedansi output

* **Penguatan tegangan

Page 102: 4. BJT

contoh soal: Emitter Follower

Untuk rangkaian berikut ini tentukanlah?a. re

b. Zi

c. Zo

d. Av

Page 103: 4. BJT

Penyelesaian:

Analisis DC

contoh soal: Emitter Follower

Page 104: 4. BJT

contoh soal: Emitter Follower

Page 105: 4. BJT

Common BaseLow input & High Output impedance

Page 106: 4. BJT

Common Base

Low input & High Output impedance

* Impedansi input

** Impedansi output

* **Penguatan tegangan * ***Penguatan arus

Page 107: 4. BJT

Common Base

efek ro

Pada rangkaian common base ro (ro = 1/hob )bernilai sangat besar (tipikal MΩ)

Page 108: 4. BJT

contoh soal: Common Base

Untuk rangkaian berikut ini tentukanlah?a. re

b. Zi

c. Zo

d. Av

e. Ai

Page 109: 4. BJT

Penyelesaian:

Analisis DC

Page 110: 4. BJT

Menentukan Penguatan Arus Ai

• Penguatan arus dapat ditentukan dari penguatan tegangan

Page 111: 4. BJT

Menentukan Penguatan Arus Ai

• Penguatan arus dapat ditentukan dari penguatan tegangan• Contoh:

Page 112: 4. BJT

Menentukan Penguatan Arus Ai

RL = RC

Page 113: 4. BJT

Efek RL & RS

• Rangkaian sebelumnya adalah transistor tanpa beban• Bagaimana jika transistor dibebani dengan resistansi beban

(RL) dan diberi input dengan resistansi sumber (RS)

a. Tanpa Beban b. Beban RL c. Beban RL dan sumber RS

Page 114: 4. BJT

Efek RL & RS

* Impedansi input

** Impedansi output

* **Penguatan tegangan

Page 115: 4. BJT
Page 116: 4. BJT
Page 117: 4. BJT
Page 118: 4. BJT
Page 119: 4. BJT
Page 120: 4. BJT