Bipolar Junction Transistor

Pendahuluan

• Dioda, terbuat dari dua bagian material semikonduktor (baik itu jenis silikon atau germanium), yang membentuk sambungan PN.

• Bila dua buah dioda dihubungkan back-to-back, maka diperoleh dua sambungan PN yang terhubung seri dengan berbagi terminal P atau N bersama.

• Gabungan dua dioda menghasilkan tiga layer, dua sambungan, tiga terminal yang disebut dengan bipolar junction transistor (BJT).

Typical BJT

Dasar Kerja

• Transistor memiliki dua fungsi, yaitu: sebagai saklar (switching) dan sebagai penguat (amplification).

• Oleh karena itu BJT dapat bekerja dalam tiga bentuk:1. active, transistor bekerja sebagai amplifier ( Ic=β.IB)

2. Saturasi, transistor “On” sebagai saklar (Ic = Isat)3. Cut-off, transistor “off” sebagai saklar (Ic = 0)

Konfigurasi BJT

• Diketahui BJT memiliki tiga terminal, maka terdapat tiga metode dasar untuk menghubungkannya dalam rangkaian elektronika dengan satu terminal menjadi input dan output bersama.

• Tiap metode memiliki respon yang berbeda terhadap sinyal input dalam rangkaian sebagai fungsi dari karakteristik statis

Konfigurasi Dasar BJT

1. Konfigurasi Common Base - has Voltage Gain but no Current Gain.2. Konfigurasi Common Emitter - has both Current and Voltage Gain.3. Konfigurasi Common Collector - has Current Gain but no Voltage Gain.

Konfigurasi Common Base

Konfigurasi Common Base

• Berdasarkan namanya (konfigurasi base di ground): Base dihubungkan bersama dengan sinyal input dan sinyal output dengan sinyal input diberikan antara terminal base dan emitter.

• Sinyal output berada di terminal antara base dan collector.

• Common base voltage gain:

Konfigurasi Common Emitter

Konfigurasi Common Emitter

• Berdasarkan namanya (konfigurasi emitter di ground): Sinyal input diberikan antara terminal emitter dan base, sementara sinyal output dari terminal collector dan emitter.

• Persamaan konfigurasi ini:

Konfigurasi Common Collector

Konfigurasi Common Collector

• Berdasarkan namanya (konfigurasi collector di ground): sinyal input diberikan di base, dan sinyal output pada beban emitter.

• Persamaan konfigurasi ini:

Karakteristik masing-masing konfigurasi

CharacteristicCommon

BaseCommon Emitter

Common Collector

Input Impedance Low Medium High

Output Impedance Very High High Low

Phase Angle 0o 180o 0o

Voltage Gain High Medium Low

Current Gain Low Medium High

Power Gain Low Very High Medium

Transistor NPN

kontruksi

Koneksi Transistor NPN

• Tegangan VBE: positif pada base dan negatif pada emitter.

• Tegangan VCE: positif pada collector dan negatif pada emitter.

Koneksi Transistor NPN

• Collector dihubungkan dengan suplai VCC melalui beban resistor RL, RL juga berfungsi untuk membatasi arus maksimum yang melalui transistor.

• Suplai tegangan base VB dihubungkan dengan resistor RB, yang juga berfungsi untuk membatasi arus maksimum base.

Dasar Operasi

• Bias maju membuat lapisan deplesi BE mengecil

• Bias mundur membuat lapisan deplesi BC membesar

• Tingkat doping E>C>B• Krn B didoping sangat kecil

(sedikit hole) maka hanya sedikit elektron bebas yg bergabung dng hole.

• Akibatnya, hanya ada sedikit arus basis

Dasar Operasi

• Kebanyakan elektron yg tdk berekombinasi akan menuju kolektor, membentuk arus kolektor

• Mengapa???• Krn lapisan deplesi B

sangat tipis dan elektron bebas memiliki masa hidup yg lama di B

• Elektron yg ada dikolektor akan ditarik oleh (+) terminal.

Aliran arus pd transistor dapat dilihat dari diagram berikut :

Sehingga, persamaan arusnya menjadi :

BCE III CE II CB II

B

CDC I

I

E

CDC I

I

Rasio/perbandingan antara arus :

Hubungan α dan β

Hubungan α dan β

Analisa Arus dan Tegangan

7.0BEV

BEBBR VVVB

BBR IRVB

.B

BEBBB R

VVI

CRCCCE VVV

CCR IRVC

.

CCCCCE RIVV

BECECB VVV

contoh

• Sebuah transistor NPN memiliki gain arus DC β sebesar 200. Hitunglah arus base IB yang dibutuhkan untuk men”switch” beban resistif dengan arus 4mA.

• Jawab:

contoh

Tentukan IB, IC, IE, VBE, VCE, dan VCB untuk rangkaian berikutBila transistor memiliki beta DC 150.

Kurva Karakteristik Transistor

Persamaan-persamaan Karakteristik

Kondisi Cutoff

• Daerah kerja transistor bila IB=0.

• Saat ini, ada sejumlah kecil arus leakage collector ICEO dihasilkan pembawa thermal.

• Sehingga, VCE = VCC.

• Lapisan base-emitter dan base-collector dibias mundur.

Keadaan Saturasi

IB dinaikkan sehingga IC juga membesar (IC=ßDC.IB).

Akibatnya VCE mengecil.

Pd saat VCE(Sat) tercapai, Ic tidak akan bertambah lagi meskipun IB dinaikkan.

Pd titik saturasi, hubungan IC=ßDC.IB tidak berlaku lagi.

Garis Beban DC

Titik saturasi dan cutoff pd kurva kolektor dpt dihub dng garis beban DC.

Titik terbawah adlh titik ideal cutoff bila IC=0 dan VCE=VCC.

Titik teratas adlh titik saturasi bila VCE=VCE (Sat)

contoh

Tentukan apakah transistor pd gambarBerikut berada dlm keadaan saturasi atau tidak.Asumsikan VCE(sat)=0.2V.

Penyelesaian

Pertama, tentukan IC(sat)

Kemudian, tentukan apakah IB cukup besar untuk menghasilkan IC(sat)

Ini berarti, IB dpt menghasilkan IC yg >> IC(sat). Berarti transistor saturasi.