bipolar junction transistor

Download Bipolar Junction Transistor

If you can't read please download the document

Post on 04-Jan-2016

28 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

bipolar jucntion transistor

TRANSCRIPT

DIVAIS MIKROELEKTRONIKA

BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR

Disusun oleh :

Mardani TriyonoArya PramudiantoDayferi Satria JonieAyudhia Damas RiniDian Singgih PrakosoPROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BENGKULU

2015

BAB 1

Pendahuluan1.1. Penjelasan UmumTransistor adalah piranti atau komponen elektronika aktif yang mempunyai tiga terminal yang terbuat dari bahan semikonduktor. Transistor dapat bersifat isolator atau konduktor, kemampuan transistor ini memungkinkan transistor digunakan untuk "switching" (pada elektronika digital) atau "amplification (penguatan)" (pada elektronika analog).Transistor adalah sebuah akronim dari Transfer Resistor yang menggambarkan fungsinya, yaitu suatu komponen yang nilai resistansi antara terminalnya dapat diatur.BJT adalah sebuah divais 3 terminal yang dipakai untuk berbagai pemakaian seperti penguatan sinyal, perancangan rangkaian logika digital dan rangkaian memori. Prinsip dasarnya adalah penggunaan tegangan antara dua terminal untuk mengendalikan arus pada terminal ketiga. Jadi BJT dapat digunakan untuk membuat sebuah sumber terkendali.

BJT banyak dipakai dalam aplikasi rangkaian analog terutama untuk rangkaian frekuensi tinggi (RF) untuk sistem nirkabel. Untuk rangkaian logika digital kecepatan tinggi, penggunaan BJT dikenal dengan emitter-couple-logic.

Kombinasi antara MOSFET dan BJT (BiCMOS) mempunyai keunggulan yaitu: resistansi input dan penggunaan daya rendah dari MOSFET dan pengoperasian pada frekuensi tinggi dan kemampuan arus driving yang tinggi dari BJT.1.1. Tujuan1. Mengetahui pengaplikasian dari transistor bjt2. Memahami prinsip penguatansinyal oleh transistor bjtBab 2Landasan Teori

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. 1. Konstruksi Transistor bipolarTransistor Bipolar - Bipolar Junction Transistor (BJT) memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Bipolar Junction Transistor (BJT) dibentuk dari 2 buah P-N Junction, sehingga transistor ini dapat dianalogikan sebagai penggabungan 2 buah dioda. P-N Junction pertama adalah Emiter-Basis dan P-N junction kedua adalah Basis-Kolektor. Seperti pada dioda, arus hanya akan mengalir hanya jika diberi bias positif (forward bias). Jadi untuk bekerja transistor juga membutuhkan arus bias. Jadi prinsip kerja transistor adalah arus bias basis-emiter yang kecil mengatur besar arus kolektor-emiter.Ada dua jenis konstruksi transistor bipolar yaitu PNP dan NPN, beda keduanya terletak pada susunan semikonduktor tipe-P dan tipe-N transistor tersebut. Dengan perbedaan susunan ini maka operasi kedua transistor ini juga berbeda. Simbol antara BJT jenis PNP dan NPN juga berbeda, PNP mempunyai symbol dengan tanda panah pada emitter ke arah dalam sedangkan NPN sebaliknya panah pada emitter berarah keluar.

Gambar 1. Struktur sederhana transistor npn

Gambar 2. Struktur sederhana transistor pnpTransistor terdiri dari 2 pn junction: emitter-base junction (EBJ) dan collector-base junction (CBJ).Bipolar Junction Transistor (BJT) merupakan current-amplifying device, artinya BJT mengontrol jumlah arus yang mengalir pada basis dengan cara mengatur arus zyang mengalir pada kolektor.2. Mode kerja BJT

Gambar 1. Kurva Hubungan VCE, IC dan IBBerdasarkan Gambar 1. kurva Hubungan VCE, IC dan IB ada beberapa region yang menunjukkan daerah kerja transistor. Pertama adalah daerah saturasi, lalu daerah cut-off, kemudian daerah aktif dan seterusnya daerah breakdown.Tabel 1.Mode Operasi Transistor BipolarElectrodeVoltagesModeJunctionEmitter-BaseJunctionCollector-BaseFunction

E < B < CAktifForward biasReverse biasNormal Amplifier (Sering digunakan)

E > B < CCut-offReverse biasReverse biasOpen switch

E < B > CSaturationForward biasForward biasClose switch

E > B > CBreakdownReverse biasForward biasLow gain amplifier

Ket Daerah Aktif >> Transistor beroperasi sebagai penguat dan Ic = .IbDaerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, yaitu ketika arus IC konstans terhadap berapapun nilai VCE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus IC hanya tergantung dari besar arus IB. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah linear (linear region). Saturation >> Transistor "fully-ON", Ic = I(saturation)Daerah saturasi adalah mulai dari VCE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt (transistor silikon). Ini diakibatkan oleh efek p-n junction kolektor-basis yang membutuhkan tegangan yang cukup agar mampu mengalirkan elektron sama seperti dioda. Cut-off >> Transistor menjadi "fully-OFF", Ic = 0Daerah dimana Vce masih cukup kecil sehingga Arus IC = 0 atau IB = 0. Transistor dalam kondisi off Daerah Breakdown Dari kurva kolektor, terlihat jika tegangan VCE lebih dari 40 V, arus IC menanjak naik dengan cepat. Transistor pada daerah ini disebut berada pada daerah breakdown. Seharusnya transistor tidak boleh bekerja pada daerah ini, karena akan dapat merusak transistor tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai tegangan VCE max yang diperbolehkan sebelum breakdown bervariasi. 3. Konfigurasi Bipolar Junction TransistorKarena Bipolar Transistor merupakan komponen atau piranti yang mempunyai tiga terminal, maka dimungkinkan memiliki 3 konfigurasi rangkaian yaitu common base, common collector dan common emitter, ketika merancang suatu rangkaian transistor tiga konfigurasi inilah yang digunakan. Perancangan rangkaian transistor mengacu pada sifat dan karakteristik masing-masing konfigurasi transistor.Perancangan rangkaian transistor biasanya mengacu pada beberapa parameter berikut: Voltage Gain (Penguatan Tegangan) Current Gain (Penguatan Arus) Impedansi input Impedansi output Frekuensi respon

Tabel 2. Rangkuman konfigurasi transistor dan karakteristiknyaTransistor ConfigurationCommon BaseCommon CollectorCommon Emitter

Voltage gainHighLowMedium

Current gainLowHighMedium

Power gainLowMediumHigh

Input / output phase 00180

Input resistanceLowHighMedium

Voltage gainHighLowMedium

Setiap konfigurasi mempunyai respon yang berbeda untuk setiap sinyal input dalam rangkaian 1. Common Base Configuration- Mempunyai Voltage Gain tanpa Current Gain. Konfigurasi transistor penguat basis biasanya digunakan pada aplikasi di mana diperlukan impedansi input yang rendah. 2. Common Emitter Configuration- Mempunyai Current dan Voltage Gain. Konfigurasi transistor penguat emiter merupakan konfigurasi transistor yang paling banyak digunakan. Konfigurasi ini sering terlihat sebagai format umum untuk transistor penguat tegangan. Konfigurasi transistor penguat emiter digunakan untuk penguat dan sebagai output logika.3. Common Collector Configuration- Mempunyai Current Gain Tanpa Voltage Gain. Konfigurasi transistor penguat collector digunakan pada banyak aplikasi. konfigurasi CC ini bisa berfungsi sebagai buffer.

Gambar 3. Konfigurasi rangkaian CB, CE dan CC4. Karakteristik Arus Tegangan Polaritas dari transistor ditunjukkan oleh arah panah pada emitter. Arah panah ini menunjukkan aliran arus normal pada emitter yang juga menunjukkan arah maju dari EBJ. Gambar 4 menunjukkan arah arus yang sama dengan arah arus normal. Dalam hal ini tidak ada harga negatif untuk iE, iB dan iC.

Gambar 4: Simbol rangkaian BJTSebuah transistor npn yang EBJ nya forward bias akan bekerja pada mode aktif jika tegangan collector tidak lebih rendah 0,4 V dari tegangan base. Jika lebih rendah dari 0,4 V, transistor akan bekerja pada mode jenuh.Sebuah transistor pnp yang EBJ nya forward bias akan bekerja pada mode aktif jika tegangan collector tidak lebih tinggi 0,4 V dari tegangan base. Jika lebih tinggi dari 0,4 V, transistor akan bekerja pada mode jenuh.5. Karakteristik Arus Tegangan

Gambar 5: Polaritas tegangan dan aliran arus dalam transistor yang di bias dalam mode aktifPolaritas dari transistor ditunjukkan oleh arah panah pada emitter. Arah panah ini menunjukkan aliran arus normal pada emitter yang juga menunjukkan arah maju dari EBJ.Gambar 5. menunjukkan arah arus yang sama dengan arah arus normal. Dalam hal ini tidak ada harga negatif untuk iE, iB dan iC.Sebuah transistor npn yang EBJ nya forward bias akan bekerja pada mode aktif jika tegangan collector tidak lebih rendah 0,4 V dari tegangan base. Jika lebih rendah dari 0,4 V, transistor akan bekerja pada mode jenuh.Sebuah transistor pnp yang EBJ nya forward bias akan bekerja pada mode aktif jika tegangan collector tidak lebih tinggi 0,4 V dari tegangan base. Jika lebih tinggi dari 0,4 V, transistor akan bekerja pada mode jenuh.Ringkasan hubungan arus tegangan dari BJT pada mode aktif

Catatan: untuk transistor pnp, gantilah vBE dengan vEB VT = tegangan termal = kT/q 25 mV pada suhu kamar 6. Tampilan Grafis dari Karakteristik Transistor

Gambar 6: Karakteristik iC vBE dari sebuah transistor npn7. Karakteristik Common-Emitter

Gambar 7. Karakteristik common-emitterPada kurva ini yang menjadi parameter adalah arus base iB. Setiap kurva iC vCE diukur dengan mencatu base dengan arus IB yang konstan. Kurva yang dihasilkan tampak sama dengan karakteristik pada Gambar 7. hanya di sini terlihat gejala breakdown dan koefisien arah pada kurva berbeda dengan kurva pada Gambar 7.8. Penguatan arus common-emitter . didefinisikan sebagai perbandingan antara total arus pada collector dan total arus pada base. mempunyai harga yang konstan untuk sebuah transistor, tidak tergantung dari kondisi kerja.Pada Gambar 7, sebuah transistor bekerja pada daerah aktif di titik Q yang mempunyai arus collector ICQ, arus base IBQ dan tegangan collector emitter VCEQ. Perbandingan arus collector dan arus base adalah sinyal besar atau dc. dc