el2140_02_13210037_agung-utama-putra.docx

fMODUL 2 KARAKTERISTIK BJT

Agung Utama Putra (13210037)Asisten: Hari Purnama

Tanggal Percobaan: 20/02/2012EL2140-Praktikum Elektronika

Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB

Abstrak

Praktikum kali ini akan menunjukkan karakteristik transistor BJT dan teknik bias dengan rangkaian diskrit dan sumber arus konstan.

Kata kunci: BJT, karakteristik, transistor.

1. PENDAHULUAN

Tujuan praktikum kali ini adalah untuk memahami karakteristik transistor BJT, teknik bias dengan rangkaian diskrit dan teknis bias dengan sumber arus konstan. Percobaan dilakukan dengan rangkaian yang telah ditentukan menggunakan kit praktikum.

2. STUDI PUSTAKA

TRANSISTOR BJT

Ada dua jenis transistor: bipolar dan unipolar. Pada praktikum ini akan digunakan transistor bipolar. Simbol hubungan antara arus dan tegangan dalam transistor ditunjukkan sebagai berikut.

Gambar 1: Transistor BJT NPN

Gambar 2: Transistor BJT PNP

Hubungan matematis antara besarnya arus kolektor (IC), arus basis (IB), arus emitter (IE):

β=ICIB

dan α=ICIE

α= ββ+1

β= α1−α

KURVA KARAKTERISTIK IC-VBE

Karena:

IC=α I ESeV BE

ηkT

Maka kurva yang terbentuk:

Gambar 3: Kurva karakteristik IC-VBE

Transkonduktansi dari transistor merupakan kemurungan kurca.

gm=Δ ICΔV BE

KURVA KARAKTERISTIK IC-VCE

Titik kerja transistor dibagi 3: daerah aktif, saturasi, dan cut-off. Kondisinya sebagai berikut:

Mode Kerja

IC VCE VBE VCB Bias B-C

Bias B-E

Aktif ¿ β IB ¿V BE+V CB0.7V0 Revers

eForward

Saturasi

Max 0V 0.7V −0.7<V CE<0Forward

Forward

Cut-Off

0 A 0 0

Kurva karaktaresitiknya ditunjukkan seperti berikut:

Gambar 4: Kurva karakteristik IC-VCE

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB1

f

3. METODOLOGI

Alat dan Komponen

DC power supply

Kit Percobaan Karakteristik & Rangkaian Bias

Sumber arus konstan

Multimeter 4 buah

Osiloskop

Generator sinyal

Karakteristik Input Transtistor IB-VBE

Bagan 1: Percobaan 1

Gambar 5: Percobaan 1

Karakteristik Output Transistor IC-VCE


Early Effect


Gambar 6: Pembiasan dengan arus konstan

Gambar 7: Pembiasan diskrit

Pengaruh Bias pada Kerja Transistor


Gambar 8: Percobaan 4


Susun rangkaian seperti gambar 5. Potensio RB2

pada posisi minimum. VCC = 10.

Ubah-ubah RB2

Catat setiap nilai IB dan IC

Susun rangkaian seperti pada

gambar 6.

Dari arus IB = 0, ubah-ubah VCE.

Catat IC. Ulangi untuk IB yang lain.

Susun rangkaian seperti gambar 7.

VCC = 10.

Lakukan seperti sebelumnya.

Susun rangkaian seperti pada

gambar 6.

Pilih dua titik IB-VCE berbeda.

Plot grafik linear. Tentukan

perpotongannya.


Lakukan seperti sebelumnya.


Atur VCE dan IC agar transistor berkerja pada daerah aktif,

saturasi dan cut-off.

Sambungkan VIN ke generator sinyal f = 1

kHz VPP= 50mV. VOUT ke osiloskop.

f

4. HASIL DAN ANALISIS

Karakteristik Input Transistor IB-VBE

VBE (V) IB (mA) IC (mA)

0 0 0.1

0.2 0 0.1

0.4 0 0.1

0.5 0 0.1

0.54 0 0.13

0.58 0 0.72

0.62 0.035 2

0.66 0.25 2.01

0.70 0.75 2.02

0.72 1.25 2.02

Tabel 1: Hasil Percobaan 1

VBE (V)

0,2 0,50,58

0,660,72

00.20.40.60.8

11.21.4

IB (mA)

IB (mA)

Gambar 9: Grafik Percobaan 1

Kurva hubungan IB-VBE eksponensial. Ini disebabkan hubungan antara IB-IC yang linear IC=IβB sehingga apabila IC berubah secara ekponensial terhadap VBE, maka IB juga berubah secara ekponensial terhadap VBE.

Apabila percobaan terus dilakukan dengan tegangan yang lebih besar, maka arus IB

akan naik jauh lebih besar lagi.

Karakteristik Output Transistor IC-VCE

A. Pembiasan dengan arus konstan

Mempertimbangkan titik breakdown transistor, pada VCE = 5 V tidak semua kondisi IB dicoba. Ini disebabkan apabila daya berlebih melalui transistor, transistor akan rusak.

VCE

IC

IB = 0

IB = 0.2

IB = 0.4

IB = 0.8

IB = 1.2

IB = 1.6

0 0 0,1 0,1 0,1 0,1 0,10,1 0

25,56

36,81 46,6 50,7 44

0,3 0 47,3 99,2 177 248

301,6

0,5 0 52,9

100,6

195,1

269,3 323

1 0 54,9103,

7206,

2293,

9360,

2

2 0 57111,

2217,

8 321395,

2

5 0 60,5126,

7Tabel 2: Hasil percobaan 2 dengan sumber

arus konstan

0 0.1 0.3 0.5 1 2 50

50100150200250300350400450

IB = 0IB = 0.2IB = 0.4IB = 0.8IB = 1.2IB = 1.6

Daerah Saturasi

Daerah Cut-Off

DaerahAktif

Gambar 10: Kurva Karakteristik IC-VCE

Grafik agak kaku karena dibuat dengan MS-Excel.

Pada percobaan yang ini, ada beberapa kali penggantian multimeter dan satu kali penggantian transistor. Penggantian multimeter tidak terlalu mempengaruhi data, tetapi penggantian transistor mungkin mempengaruhi. Transistor diganti dari 2n2222 ke KSP2222A. Keduanya sama-sama transistor BJT NPN, tetapi memiliki nilai breakdown berbeda, dan sedikit perbedaan pada titik kerja.

Dari grafik bisa dilihat ketiga daerah kerja transistor: daerah aktif, daerah saturasi, dan daerah aktif. Saat IB mendekati 0, arus tidak akan mengalir dari IC, seberapapun besarnya VCE. Pada bagian ini, transistor berada pada kondisi cut-off; tidak ada arus yang lewat.

Daerah saturasi adalah daerah dimana hubungan antara IC dengan VCE mendekati linear. Daerah saturasi dan cut-off digunakan transistor yang dimanfaatkan sebagai switch.

Daerah aktif adalah daerah yang penguatan IC mendekati linear terhadap IB, tetapi nyaris tidak dipengaruhi VCE. Pada bagian ini, transistor bisa digunakan sebagai amplifier.


f

Ini sesuai dengan konsep transistor yang bisa digunakan sebagai switch atau amplifier tergantung rangkaian yang dibuat.

B. Pembiasan Diskrit

VCE

IC

IB = 0

IB = 0.2

IB = 0.4

IB = 0.8

IB = 1.2

IB = 1.6

0 0 1,72 1,73 1,74 1,74 1,750,1 0 28,8 57,6 46,6 50,7 44

0,3 0 33 85,7

0,5 0 37,6 88

1 0 38,6 89,1

2 0 39,3 93,8

5 0 43Tabel 3: Hasil percobaan 2 dengan

pembiasan diskrit

0 0.1 0.3 0.5 1 2 50

50100150200250300350400450

IB = 0IB = 0.2IB = 0.4IB = 0.8IB = 1.2IB = 1.6

Daerah Saturasi

Daerah Cut-Off

DaerahAktif

Gambar 11: Kurva karakteristik IC-VCE

Data tidak bisa didapatkan secara lengkap karena potensiometer pada kit memiliki batas. Potensiometer mencapai maksimum. VCE maksimum yang bisa didapat berubah-ubah setiap karena untuk merubah IB juga menggunakan potensiometer.

Dari data yang ada, bisa dilihat bahwa daerah kerja yang didapat hampir sama. Perbedaannya ada pada besar arus IC yang masuk transistor. Ini disebabkan arus IC yang masuk merupakan hasil dari pembagian arus dengan IB.

Early Effect

A. Pembiasan dengan sumber arus konstan

VCE IC

IB = 0.05 IB = 0.15 14,63 35

10 161,9 164,9Tabel 4: Percobaan 3 dengan sumber arus

konstan

Gambar 12: Grafik percobaan 4 dengan sumber arus konstan

Dari grafik, perpotongan antara kedua garis berada pada VCE = 7 V. Seharusnya, perpotongan berada pada VCE yang lebih kecil dari 0. Ini karena gradien garis keduanya seharusnya tidak terlalu jauh pada daerah aktif. Kesalahan bisa terjadi pada saat pengukuran.

B. Pembiasan Diskrit

VCE IC

IB = 0.05 IB = 0.15 12.8 31.8

7,5 32.38,7 14.8

Tabel 5: Percobaan 3 dengan pembiasan diskrit

Gambar 13: Percobaan 3 dengan pembiasan diskrit

Karena masalah yang sama dengan percobaan 2B, data yang didapat tidak menggunakan titik VCE yang sama.

Early voltage yang didapat adalah sekitar 165 V.

Seharusnya, bentuk grafik yang terjadi seperti berikut[3].

Gambar 14: Grafik early effect yang seharusnya


f

Pengaruh Bias pada Kerja Transistor

Karena waktu tidak cukup, percobaan 5 dilakukan dengan simulasi pada EWB.

VIN dan VOUT

Daerah Cut-Off

IB = 0,2 mA

IC = 0,1 mA

VCE = 0 V

VBE = 0 V

Daerah Aktif

IB = 0,4 mA

IC = 126,7 mA

VCE = 5 V

VBE = 0 V

Daerah Saturasi

IB = 0,2 mA

IC = 25,56 mA

VCE = 0,1 V

VBE = 0 V

Tabel 6: Tabel grafik VIN (merah) dan VOUT

(kuning).

Pada daerah cut-off, output frekuensinya sama dengan input dan tegangannya sangat kecil (mendekati 0. Skala garis kuning 50uV/div dan merah 20V/div). Selain itu, pada daerah cut-off, saat tegangan input negatif, arus tidak mengalir.

Pada daerah saturasi, seberapapun besarnya input, tegangan output yang dihasilkan tetap sama (Skala garis kuning 50mV/div dan merah 20V/div). Pada kondisi ini, tegangan pada output cukup terlihat.

Pada daerah aktif, seberapapun besarnya tegangan input, tegangan outputnya akan tetap sama dengan VCE.

5. KESIMPULAN

Hubungan antara IB-VBE eksponensial, sama dengan hubungan IC-VBE karena IB-IC linear.

Ada 3 daerah kerja transistor: daerah aktif, saturasi, dan cut-off.

Pada daerah aktif, terjadi penguatan arus.

Pada daerah saturasi, hubungan IC-VCE

mendekati linear.

Pada daerah cur-off, hampir tidak ada arus yang mengalir pada IC.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Adel S. Sedra dan Kennet C. Smith, Microelectronic Circuits, ed 5, Hal. 236-261, Oxford University Press, USA, 2004.

[2] Mervin T. Hutabarat, Modul Praktikum Elektronika, Hal. 15-26, Penerbit ITB, Bandung, 2012

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/ Early_effect, 21 Februari 2012, 16:07.


http://en.wikipedia.org/wiki/Early_effect

http://en.wikipedia.org/wiki/Early_effect

el2140_02_13210037_agung-utama-putra.docx

Documents