Karakteristik transistor bipolar (BJT)Rustam HafidNur Fitrah, Nur Awa, Prima Warta S.Fisika 2013Abstrak Telah dilakukan pratikum dengan judul karakteristik transistor bipolar. Tujuan pratikum ini adalah untuk mengetahui metode pemberian bias arus dan tegangan pada transistor bipolar, menetukan dan membedakan karakteristik output dan transfer arus konstan dari transistor bipolar dan untuk menginterpretasi kurva karakteristik transistor bipolar. Untuk transistor NPN, tegangan bias pada basis harus lebih positif dari emitor dan untuk transistor PNP, tegangan bias pada basis harus lebih negatif dari emitor. Menentukan dan membedakan karakteristik input, karakteristik output dan karakteristik transfer arus konstan dari transistor bipolar. Untuk karakteristik input dinyatakan dalam grafik yang menyatakan hubungan antara tegangan basis-emitor dan aris basis untuk tegangan kolektor-emitor yang nilainya konstan. Karakteristik output dinyatakan dalam grafik yang menyatakan hubungan antara tegangan kolektor-emitor dan arus kolektor untuk beberapa nilai arus basis yang konstan. Sedangkan karakteristik transfer dinyatakan dalam grafik yang menyatakan hubungan antara arus basis dan arus kolektor untuk tegangan kolektor-emitor yang bernilai konstan. Berdasarkan analisis data diperoleh bahwa pada karakteristik output, semakin besar nilai tegangan collector-emiter maka semakin besar pula nilai arus cillectornya dan semakin besar nilai arus Basis maka semakin besar pula arus collectornya. Pada karakteristik ciri alih, semakin besar arus basis maka arus collector pun semakin besar dengan tegangan collector-emitor yang konstan.Kata kunci: faktor penguatan arus transistor, karakteristik ouput dan karakteristik transfer arus konstan

1. Metode DasarTransistor adalah suatu komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor. Ada dua macam transistor, yaitu transistor dwikutub (bipolar) dan transistor efek medan (Field Effect Transistor-FET).Transistor dwikutub dibuat dengan menggunakan semikonduktor ekstrinsik jenis p dan jenis n, yang disusun seperti pada gambar 7.1 berikut.Gambar 7.1. Susunan Transistor Dwikutub (a) Transistor pnp (b) Transistor npnpnpE (Emitter)C (Collector)B (Base)npnB (Base)C (Collector)E (Emitter)

Ketiga bagian transistor ini disebut emitter, base, dan collector. Dengan notasi atau simbol, skema dasar bias transistor bipolar ditunjukkan pada Gambar 7.2 berikut.Gambar 7.2. Rangkaian bias transistor, (a) transistor NPN, (b) transistor PNP(a)(b)

Pada dasarnya ada tiga jenis rangkaian dasar (yang disebut konfigurasi) untuk mengoperasikan transistor.1. Basis ditanahkan (Common Base CB)2. Emiter ditanahkan (Common Emitter CE)3. Kolektor ditanahkan (Common Collector - CC)Karakteristik dari transistor biasanya disebut juga karakteristik statik, yang digambarkan dalam suatu kurva yang menghubungkan antara selisih arus dc dan tegangan pada transistor. Kurva karakteristik statik tersebut sangat membantu dalam mempelajari operasi dari suatu transistor ketika diterapkan dalam suatu rangkaian. Ada tiga karakteristik yang sangat penting dari suatu transistor, yaitu :1. Karakteristik input.2. Karakteristik output.3. Karakteristik transfer arus konstan.

2. Identifikasi VariabelKegiatan I : Karakteristik Outputa. Variabel Manipulasi : Tegangan Collector-Emitter (VCE) dengan satuan Volt (V).b. Variabel Respon : Arus Collector (IC) dengan satuan milli Ampere (mA).c. Variabel Kontrol : Arus Basis (IB) dengan satuan mikro Ampere (A), Resistansi Resistor (R) dengan satuan Ohm () dan Tegangan Sumber (VS) dengan satuan Volt (V). Kegiatan II : Karakteristik Transfera. Variabel Manipulasi : Arus Basis (IB) dengan satuan mikro Ampere (A).b. Variabel Respon : Arus Collector (IC) dengan satuan milli Ampere (mA).c. Variabel Kontrol : Tegangan Collector-Emitter (VCE) dengan satuan Volt (V), Resistansi resistor (R) dengan satuan Ohm () dan Tegangan Sumber (VS) dengan satuan Volt (V).

3. Defenisi Operasional VariabelKegiatan I : Karakteristik Outputa. Tegangan Collector-Emitter (VCE) adalah beda potensial antara kaki Collector dengan kaki emitter, yang terbaca pada penunjukkan Voltmeter dimana nilai tegangan berubah seiring dengan perubahan potensiometer dan dinyatakan dalam satuan Volt (V).b. Arus Collector (IC) adalah arus dari kaki collector yang terbaca pada penunjukkan amperemeter dan dinyatakan dalam satuan mili Ampere (mA).c. Arus Basis (IB) adalah arus dari kaki basis yang terbaca pada penunjukkan amperemeter dan dinyatakan dalam satuan mikro Ampere (A). Resistansi resistor (R) adalah nilai hambatan yang yang tertera pada resistor dan satuannya adalah ohm (). Sedangkan Tegangan Sumber (VS) adalah tegangan yang berasal dari power supplay yang terbaca pada voltmeter dan satuannya adalah Volt (V).Kegiatan II : Karakteristik Transfera. Arus Basis (IB) adalah arus dari kaki basis yang terbaca pada penunjukkan amperemeter dan dinyatakan dalam satuan mikro Ampere (A). b. Arus Collector (IC) adalah arus dari kaki collector yang terbaca pada penunjukkan amperemeter dan dinyatakan dalam satuan mili Ampere (mA).c. Tegangan Collector-Emitter (VCE) adalah beda potensial antara kaki Collector dengan kaki emitter, yang terbaca pada penunjukkan Voltmeter dimana nilai tegangan berubah seiring dengan perubahan potensiometer dan dinyatakan dalam satuan Volt (V). Resistansi resistor (R) adalah nilai hambatan yang yang tertera pada resistor dan satuannya adalah ohm (). Sedangkan Tegangan Sumber (VS) adalah tegangan yang berasal dari power supplay yang terbaca pada voltmeter dan satuannya adalah Volt (V).

4. Alat dan Bahana. Power Supply 12 Vdc, 1 buahb. Voltmeter 0 10 Vdc, 1 buahc. Amperemeter 0 1 Adc, 2 buahd. Transistor Bipolar NPN, 1 buahe. Potensiometer, 2 buahf. Kabel penghubung secukupnya.

5. Metode Kerjaa. Merangkai dan pelajari kit percobaan Common Emitter (CE) berikut.VBB+_VCC+_VR1VR2QCBE

b. Pengukuran karakteristik Output menunjukkan bagaimana arus collector IC bervariasi dengan perubahan VCE ketika IB dibuat konstan. Pertama, menset IB pada suatu nilai yang konstan lalu memfariasikan VCE secara linier, IC akan menunjukkan nilai tertentu dan catat nilai ini. Selanjutnya, mengembalikan VCE ke keadaan nol dan menset IB pada nilai yang lain dan seterusnya.c. Pengukuran karakteristik ciri alih atau transfer arus konstan menunjukkan bagaimana IC bervariasi dengan perubahan IB dengan membuat VCE konstan.6. Data/Analisis DataR = 1000 a. Karakteristik outputTabel 1. Hubungan antara Tegangan (VCE) dan Kuat arus (I)Nilai IC (mA) untuk IB

VCE (v)0 (A)20 (A)40 (A)60 (A)80 (A)

000.010.030.050.07

2024.326.829.47

402.014.386.919.52

602.024.417.039.82

802.044.457.089.9

1002.054.537.1610.21

b. Karakteristik transfer arus konstanVCE = 5 voltTabel 1. Hubungan antara arus basis (IB) dan arus kolektor (IC)IBIC

00

100.92

202.02

303.17

404.42

505.65

606.9

708.2

809.51

9010.88

10012.35

Analisis GrafikKegiatan 1 : karakteristik OutputIC1 = 0 mAIC2 = 2,00 mAIC3 = 4,25 mAIC4 = 6,90 mAIC5 = 9,20 mA

Grafik 1. Hubungan Antara Tegangan collector-emitter dan arus kolektor

Kegiatan 2 : karakteristik transfer arus konstanIb2 = 60 AIb1 = 40 AIC2 = 7,00 mAIC1 = 4,45 mA IC

Ib

Grafik 2. Hubungan Antara Arus Basis dan Arus CollectorAnalisis GrafikKegiatan I : Karakteristik OutputMenentukan faktor penguatan arus () transistor

dimana diketahui Ic1 = 0 mAIc2 = 2.00 mAIc3 = 4,12 mAIC4 = 6,90 mAIc5 = 9,20 mA1) Untuk IB1 = 0 mA dan IB2 = 0.020 mA

2) Untuk IB2 = 0.020 mA dan IB3 = 0.040 mA

3) Untuk IB3 = 0.040 mA dan IB4 = 0.060 mA

1394) Untuk IB4 = 0.060 mA dan IB5 = 0.080 mA

115Jadi diperoleh nilai penguatan arus sebesar :

Kegiatan II : Karakteristik Transfer Berdasarkan persamaan garis lurus untuk menentukan gradien (m) / kemiringan pada dua titik, pada Grafik 2. Hubungan antara Arus Basis (IB) dengan Arus Collector (IC). Dengan menggunakan persamaan:

Y = mx + C

m = m = m = 127,5

7. Pembahasan Praktikum karakteristik transistor bipolar ini dilakukan dengan dua kegiatan, yakni karakteristik output dan karakteristik transfer. Jenis transistor yang digunakan adalah NPN. Pada kegiatan pertama, yakni karakteristik output, berdasarkan data yang diperoleh dari hasil pengamatan sebagaimana ditunjukkan dalam tabel, untuk Ib yang konstan, semakin tinggi tegangan VCE maka kuat arus Ib juga semakin besar, hal ini terjadi karena sifat-sifat yang terdapat dalam teori berupa persamaan matematis V=, yakni tegangan berbanding lurus terhadap kuat arus listrik, begitu juga dengan nilai Ib konstan yang lain. Grafik yang dihasilkan berdasarkan data pada kegiatan ini kemudian dianalisis dan menghasilkan nilai faktor penguatan arus, sebesar 115.Kegiatan kedua adalah karakteristik transfer, yakni dihubungkannnya kuat arus basis, Ib, dan kuat arus collector, Ic, dengan nilai VCE konstan yakni 5,00 V. Berdasarkan data yang diperoleh dan dimuat dalam tabel pengamatan, dapat dilihat bahwa semakin besar nilai Ib maka nilai Ic juga semakin naik. Hal ini diperjelas dalam kurva, yang juga sama dinyatakan dalam teori. Berdasarkan hasil analisis kurva, nilai faktor penguatan arus adalah 127,5.Jika faktor penguatan arus () transistor dibandingkan antara kegiatan pertama dengan kegiatan kedua, ternyata tidak jauh berbeda, kegiatan pertama memiliki selisih yang kecil dengan kegiatan pertama, dimana kegiatan pertama diperoleh sebesar 115 sementara kegiatan kedua diperoleh sebesar 127,5 yang berarti bahwa praktikum kami memiliki data yang valid.8. KesimpulanSetelah melakukan percobaan ini maka dapat disimpulkan bahwa :a. Metode pemberian bias tegangan dan arus pada transistor bipolar yakni untuk transistor NPN, tegangan bias pada basis harus lebih positif dari emitor. Dan untuk transistor PNP, tegangan bias pada basis harus lebih negatif dari emitor. Semakin tinggi arus bias pada basis, maka transistor semakin jenuh dan tegangan kolektor-emitor (VCE) semakin rendah.b. Karakteristik output menggambarkan ciri khusus tegangan collector-emitter, dimana tegangan collector-emitter dan arus basis sebagai variabel manipulasi dan karakteristik transfer arus konstan adalah karakteristik ciri alih dimana arus beban sebagai variabel manipulasi.c. Kurva karakteristik transistor bipolar pada kegiatan karakteristik output menggambarkan bentuk kurva yang terdiri atas beberapa garis arus basis, sedangkan kegiatan karakteristik transfer memiliki kurva berbentuk linear. Dari kedua kurva ini, sama-sama ingin dicari nilai penguatannya () yang diperoleh melalui rasio perbandingan antara arus collector (IC) dan arus basis (IB), yakni masing-masing untuk karakteristik output dan transfer berturut-turut adalah 115 dan 127,5.

9. Daftar PustakaTim Elektronika Dasar. 2013. Penuntun Praktikum Elektronika Dasar I. Makassar : Fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar.

Malvino. A.P . 2003. Prinsip-Prinsip Elektronika, Buku 1. Jakarta : Salemba Teknika.Sutrisno, 1986. Elektronika : Teori dan Penerapannya, Jilid I. Bandung : Penerbit IT