BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Rangkaian elektronika merupakan perpaduan dari beberapa komponen yang

berpadu dan saling berinteraksi satu sama lain. Transistor merupakan salah satu

komponen dalam rangkaian tersebut yang tak kalah pentingnya dengan komponen

elektronika lainnya. Transistor berukuran fisik yang sangat kecil tetapi berperan

banyak dalam studi Elektronika.

Meskipun demikian, sebelum transistor diciptakan bukan berarti tak ada

rangkaian elektronika melainkan menggunakan tabung katup elektronik yang

berukuran sangat besar. Namun seiring dengan berkembangnya zaman maka

komponen-komponen dibuat sekecil mungkin dengan dana yang seefisien

mungkin dan hasil yang semaksimal mungkin. Untuk itulah dilakukan praktikum

Elektronika agar diketahui hal-hal yang penting pada Transistor.

1.2 Ruang Lingkup

Praktikum kali ini membatasi tentang masalah isyarat keluaran saat

transistor bekerja, mengukur besarnya arus kolektor dan bias

penguat dengan melihat keluaran pada osiloskop.

1.3 Tujuan Praktikum

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah :

a. Mengerti cara kerja rangkaian common emitter dan

membuatnya bekerja sebagai penguat.

b. Membuat transistor bekerja dengan titik-Q ditengah garis

beban, pada daerah saturasi, pada cut off, serta

menjelaskan bentuk-bentuk isyarat keluaran saat

transistor bekerja pada titik operasi yang bersangkutan.

c. Mencari arus keluran pada kaki-kaki transistor.

d. Mengukur tanggapan amplitudo penguat.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Sejarah Transistor

Transistor ditemukan oleh tiga fisikawan Amerika : William Shockley, John

Bardeen dan Walter. Brattain pada tahun 1948. Sebelum transistor ditemukan

bukan berarti elektronika belum ada. Sebagai pendahulu transistor orang

menggunakan tabung katup elektronik yang berukuran lebih besar dari pada

transistor. Tabung elektronik pernah mencapai masa keemasan. Tabung elektronik

diproduksi besar-besaran untuk digunakan pada radio dan televisi. Bahkan

komputer (ENIAC,1948,di Amerika Serikat) sempat dibuat dengan tabung

elektronik. Sekalipun mempunyai fungsi yang sama, akan tetapi cara kerja kedua

benda tersebut berbeda. Pada tabung elektronik, elektron terpancar karena

elektroda yang dipanaskan (katoda), kemudian elektron bergerak di ruang hampa

ke elektroda lain (anoda). Diantara katoda dan anoda diselipkan elektroda lain

bernama grid. Fungsi grid berguna untuk mengatur besarnya arus yang mengalir.

Karena membutuhkan pemanasan itulah, maka tabung elektonik membutuhkan

daya yang lebih besar. Dilain pihak, aliran pembawa muatan transistor mengalir

melalui bahan.

Definisi Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai

sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi

sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran

listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET),

memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber

listriknya.

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang

dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2

terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia

elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier

(penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan

penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan

sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai

sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-

komponen lainnya.

Pada dasarnya, transistor dan tabung vakum memiliki fungsi yang serupa;

keduanya mengatur jumlah aliran arus listrik. Untuk mengerti cara kerja

semikonduktor, misalkan sebuah gelas berisi air murni. Jika sepasang konduktor

dimasukan kedalamnya, dan diberikan tegangan DC tepat dibawah tegangan

elektrolisis (sebelum air berubah menjadi Hidrogen dan Oksigen), tidak akan ada

arus mengalir karena air tidak memiliki pembawa muatan (charge carriers).

Sehingga, air murni dianggap sebagai isolator. Jika sedikit garam dapur

dimasukan ke dalamnya, konduksi arus akan mulai mengalir, karena sejumlah

pembawa muatan bebas (mobile carriers, ion) terbentuk. Menaikan konsentrasi

garam akan meningkatkan konduksi, namun tidak banyak. Garam dapur sendiri

adalah non-konduktor (isolator), karena pembawa muatanya tidak bebas.

Silikon murni sendiri adalah sebuah isolator, namun jika sedikit pencemar

ditambahkan, seperti Arsenik, dengan sebuah proses yang dinamakan doping,

dalam jumlah yang cukup kecil sehingga tidak mengacaukan tata letak kristal

silikon, Arsenik akan memberikan elektron bebas dan hasilnya memungkinkan

terjadinya konduksi arus listrik. Ini karena Arsenik memiliki 5 atom di orbit

terluarnya, sedangkan Silikon hanya 4. Konduksi terjadi karena pembawa muatan

bebas telah ditambahkan (oleh kelebihan elektron dari Arsenik). Dalam kasus ini,

sebuah Silikon tipe-n (n untuk negatif, karena pembawa muatannya adalah

elektron yang bermuatan negatif) telah terbentuk.

Selain dari itu, silikon dapat dicampur dengan Boron untuk membuat

semikonduktor tipe-p. Karena Boron hanya memiliki 3 elektron di orbit paling

luarnya, pembawa muatan yang baru, dinamakan "lubang" (hole, pembawa

muatan positif), akan terbentuk di dalam tata letak kristal silikon.

Dalam tabung hampa, pembawa muatan (elektron) akan dipancarkan oleh

emisi thermionic dari sebuah katode yang dipanaskan oleh kawat filamen. Karena

itu, tabung hampa tidak bisa membuat pembawa muatan positif (hole).

Dapat disimak bahwa pembawa muatan yang bermuatan sama akan saling

tolak menolak, sehingga tanpa adanya gaya yang lain, pembawa-pembawa muatan

ini akan terdistribusi secara merata di dalam materi semikonduktor. Namun di

dalam sebuah transistor bipolar (atau diode junction) dimana sebuah

semikonduktor tipe-p dan sebuah semikonduktor tipe-n dibuat dalam satu keping

silikon, pembawa-pembawa muatan ini cenderung berpindah ke arah sambungan

P-N tersebut (perbatasan antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n), karena tertarik

oleh muatan yang berlawanan dari seberangnya.

Kenaikan dari jumlah pencemar (doping level) akan meningkatkan

konduktivitas dari materi semikonduktor, asalkan tata-letak kristal silikon tetap

dipertahankan. Dalam sebuah transistor bipolar, daerah terminal emiter memiliki

jumlah doping yang lebih besar dibandingkan dengan terminal basis. Rasio

perbandingan antara doping emiter dan basis adalah satu dari banyak faktor yang

menentukan sifat penguatan arus (current gain) dari transistor tersebut.

Jumlah doping yang diperlukan sebuah semikonduktor adalah sangat kecil,

dalam ukuran satu berbanding seratus juta, dan ini menjadi kunci dalam

keberhasilan semikonduktor. Dalam sebuah metal, populasi pembawa muatan

adalah sangat tinggi; satu pembawa muatan untuk setiap atom. Dalam metal,

untuk mengubah metal menjadi isolator, pembawa muatan harus disapu dengan

memasang suatu beda tegangan. Dalam metal, tegangan ini sangat tinggi, jauh

lebih tinggi dari yang mampu menghancurkannya. Namun, dalam sebuah

semikonduktor hanya ada satu pembawa muatan dalam beberapa juta atom.

Jumlah tegangan yang diperlukan untuk menyapu pembawa muatan dalam

sejumlah besar semikonduktor dapat dicapai dengan mudah. Dengan kata lain,

listrik di dalam metal adalah inkompresible (tidak bisa dimampatkan), seperti

fluida. Sedangkan dalam semikonduktor, listrik bersifat seperti gas yang bisa

dimampatkan. Semikonduktor dengan doping dapat dirubah menjadi isolator,

sedangkan metal tidak.

Gambaran di atas menjelaskan konduksi disebabkan oleh pembawa

muatan, yaitu elektron atau lubang, namun dasarnya transistor bipolar adalah aksi

kegiatan dari pembawa muatan tersebut untuk menyebrangi daerah depletion

zone. Depletion zone ini terbentuk karena transistor tersebut diberikan tegangan

bias terbalik, oleh tegangan yang diberikan di antara basis dan emiter. Walau

transistor terlihat seperti dibentuk oleh dua diode yang disambungkan, sebuah

transistor sendiri tidak bisa dibuat dengan menyambungkan dua diode. Untuk

membuat transistor, bagian-bagiannya harus dibuat dari sepotong kristal silikon,

dengan sebuah daerah basis yang sangat tipis.

Cara kerja transistor

Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar

transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect

transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda.

Gambar 1. Daerah Operasi Transistor

Dari kurva ini terlihat ada beberapa region yang menunjukkan daerah kerja

transistor. Pertama adalah daerah saturasi, lalu daerah cut-off, kemudian daerah

aktif dan seterusnya daerah breakdown.

Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya

menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk

membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu

daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini

dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus

utama tersebut.

FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis

pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus

listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di

kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis

memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat

dirubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan

kanal konduksi tersebut.

Fungsi Transistor

Dalam rangkaian elektronika, transistor berfungsi sebagai :

1. Stabilitas tegangan pada adaptor.

2. Pencampur frekuensi pada rangkaian mixer.

3. Pembangkit frekuensi.

4. Penyearah arus pada rangkaian adaptor.

5. Penguat arus atau tegangan pada audio amplifier.

Di dalam pemasangan kaki transistor, kakinya tidak boleh bolak balik

antara Emitor, Basis, dan Colectornya, apabila terbalik kakinya transistor tidak

dapat berfungsi sebagaimana mestinya

Fungsi kaki transistor :

Emitor : Penghasil elektron.

Colector : Menyalurkan electron elektron keluar dari transistor

Basis : Mengendalikan aliran elektron dari emitor ke

colector.

Jenis-jenis transistor

PNP P-channel

NPN N-channel

BJT JFET

Gambar 2. Simbol Transistor dari Berbagai Tipe

Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:

Materi semikonduktor : Germanium, Silikon, Gallium Arsenide

Kemasan fisik : Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface

Mount, IC, dan lain-lain

Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET,

VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor

yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.

Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel

Pada umumnya tansistor jenis PNP diberi type:

2 SA …. Untuk frekuensi tinggi

2 SB …. Untuk frekuensi rendah

Sedangkan untuk transistor jenis NPN diberi type:

SC …. Untuk frekuensi tinggi

2 SD …. Untuk frekuensi rendah

Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power

Maximum frekuensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF

transistor, Microwave, dan lain-lain

Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi,

dan lain-lain

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat

Kapasitor 3 buah

Transistor BC 109 1 buah

Papan rangkaian

Catu daya 9 Volt

Multimeter

Resistor 4 buah

Potensiometer

Osiloskop

Signal generator

3.2 Prosedur Kerja

Gambar 3. Rangkaian untuk Praktikum

1. Merangkai komponen seperti pada gambar di atas. Tanpa ada isyarat

masukan, atur potensionmeter R1 agar VCE = 6 volt. Pada keadaan ini

hitung arus IC dengan mengukur benda beda tegangan kedua ujung RC.

Ukur pula VEE dan IB. Kemudian masukan isyarat sinusoida dengan

frekuensi 1 KHz dan atur tegangan isyarat masukan agar isyarat keluaran

tidak cacat bentuknya. Ukur tengangan keluaran Vo dan isyarat masuk Vi

dengan osiloskop. pasang RL =1 KΩ pada keluaran dan ukur Vo, Vi.

2. Dengan keluaran terbuka, mengukur Vo dan Vi pada beberapa nilai

frekuensi untuk menentukan tanggapan ampitudo. Untuk memproleh

tanggapan amplitudo yang bagus, ubah frekuensi dengan cepat terlebih

dahulu, melakukan banyak pengukuran pada frekuensi mana penguatnya

berkurang. Besarkan amplitudo masukan agar keluaran terpotong, lalu

mengukur pada harga beberapa keluaran terpotong.

3. Lepaskan pembangkit isyarat dan ubahlah potensimeternya R1 hingga

transistor tetap akan mulai pada keadaan saturasi yaitu VCE 0. Mengukur

nilai VCE, IC, IB, dan VBE. Hubungkan dengan pembangkit isyarat Vs(1 KHz

5 m Vpp) dan mengamati bentuk keluarannya.

4. Melepaskan lagi pembangkit isyarat dan atur R1 hingga IB=20 µA dan

amati isyarat keluarannya.

5. Mungukur hambatan masukan penguat, jangan lupa untuk mengukur

impedansi keluaran pembangkit isyarat terlebih dahulu.

6. Mengukur hambatan keluaran penguat.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil

Tabel Hasil Pengamatan

Komponen Nilai

Pita 1 Pita 2 Pita 3 Pita 4 Hasil

Resistor 1 Cokelat Merah Orange Emas 12 KΩ

Resistor 2 Merah Ungu Merah Emas 2.7 KΩ

Resistor 3 Hijau Biru Cokelat Emas 560 KΩ

Resistor 4 Cokelat Hitam Kuning Emas 100 KΩ

Kapasitor 1 - - - - 100 μF

Kapasitor 2 - - - - 10 μF

Kapasitor 3 - - - - 10 μF

f Vi(input) Vo(output)

100 KHz 1,8 x 5 mV 1,2 x 20 mV

150 KHz 1,8 x 5 mV 1 x 20 mV

200 KHz 1,8 x 5 mV 1,1 x 20 mV

Rc V Ib Ic IE

0,1 KΩ 0,150 V 1 mA 3 mA 2 mA

10 KΩ 5 V 1 mA 1 mA 3,5 mA

10 KΩ 5V 1 m 1 mA 2 mA

IV.2 Pembahasan

Dalam hal ini, rangkaian Common Emiter berfungsi sebagai penguat yang

bekerja pada daerah saturasi. Kapasitor yang digunakan yaitu I = 100 μF,

Kapasitor II = 10 μF dan Kapasitor II= 10 μF. Frekuensi yang digunakan yaitu

100 KHz, 150 Khz, 200 KHz (frekuensi ini diperoleh dari pengubahan nilai

frekuensi pada sinyal generator secara cepat dan diperoleh penurunan amplitudo,

pada frekuensi itulah fcut-off yang digunakan). Komponen yang sedemikian rupa

telah dirangkai, kemudian dicari besar arus keluaran pada kaki-kaki transistor

(emitor, basis dan kolektor). Hasil pengukuran diperoleh arus kolektor Ic (3 mA, 1

mA dan 1 mA) , Ib dengan nilai (1 mA) dan IE (2 mA, 3,5 mA dan 2 mA). Beban

yang diberikan Potensiometer sangat berpengaruh pada amplitudo yang terlihat

pada Osiloskop.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Suatu penguat Emiter sekutu atau penguat Common Emiter dipintaskan ke

tanah maka disebut dengan Penguat Emiter ditanahkan. Dalam hal ini

berarti Emiter terletak pada tanah AC tetapi tidak pada tanah DC. Dengan

rangkaian prategangan, maka pada transistor sudah bekerja arus dan

tegangan AC yang disebut sebagai titik operasi Q. Bila sinyal AC yang

kecil digandengkan pada basis melelui kapasitor maka sinyal ini akan

menghasilkan ayunan-ayunan pada arus kolektor dengan dengan bentuk

dan frekuensi yang sama, namun dengan amplitudo yang diperbesar, itulah

sebabnya rangkaian tersebut disebut Penguat.

Membuat titik operasi Q dengan membuatnya menjadi rangkaian

prategangan. Jika sinyal masuknya terlalu besar maka ayunan sepanjang

garis bebannya akan menggerakkan transistor ke daerah Titik Jenuh

(Saturasi), jika terus terjadi secara berkelanjutan maka akan ke derah putus

(Cut-off).

Hasil arus keluaran dari kaki-kaki transistor diperoleh nilai yang berbeda-

beda, nilai potensiometer berpengaruh pada hasilnya pula.

Penguatan tegangan penguat tergantung pada frekuensi dan hubungannya

dinyatakan dalam tanggapan amplitudo. Daerah frekuensi Kv tidak

berubah terhadap frekuensi (daerah datar) disebut frekuensi tengah.

Frekuensi terjadai penurunan terhadap frekuensi tengah terjadi pada dua

harga yaitu f1 dan f2 yang masing-masing disebut dengan frekuensi potong

bawah dan frekuensi potong atas.

5.2 Saran

Sebelum melakukan praktikum sebaiknya asisten menjelaskan prosedur

kerja percobaan yang akan dilakukan.