modul 2 (bjt)

Lab. Teknik Fisika II

2 || Christopher [1400510020]

MODUL 2 BJT (BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR)

Nama : Christopher Rekan Kerja : 1. Reinhart A.

NIM : 1400510020 2. Joshua G. L.

Tgl. Praktikum : 4 MAY 2016

I TUJUAN PRAKTIKUM

Mengetahui karakteristik dari transistor BJT.

Memahami transistor BJT sebagai penguat berkonfigurasi common base, common

emiter dan common collector.

II PRINSIP PENGUKURAN

2.1 DASAR TEORI

Transistor merupakan komponen elektronika yang berbahan dasar semikonduktor

dengan bahan dasar tipe N dan tipe P serta mempunyai tiga lapisan elektroda

(Trioda). Transistor memiliki 3 buah kaki dimana terdiri dari E (Emitter), B (Base)

dan C (Collector) serta terdiri dari 2 jenis yaitu tipe NPN dan tipe PNP. Transistor

juga bersikap seperti dioda dimana transistor juga mempunyai depletion region,

misalakan untuk dioda tipe NPN kutub base - emitter akan bertindak seperti forward

bias dengan tegangan aktif berkisar 0,6V dan base – collector sebagai reverse bias.

(a) (b)

Gambar 2.1 Perbandingan tipe NPN (a) dan tipe PNP (b)


2 || Christopher [1400510020]

Ketiga bahan lapisan elktroda dari transistor mempunyai sebutan dan fungsi

masing-masing, sebagai berikut :

Base (B) Lapisan yang mengatur banyaknya muatan yang akan mengalir.

Collector (C) Lapisan yang menampung elektron.

Emitter (E) Lapisan yang melepas muatan.

Untuk tipe NPN (Gambar 2.1 a) base akan mengalirkan arus yang kecil sehingga

diperlukan pemasangan resistor, ketika base mendapatkan tegangan minimum

untuk aktif maka arus akan mengalir dari collector menuju emitter dan arus dari base

juga akan masuk menuju emitter dapat dikatakan short circuit, namun ketika tidak

mendapatkan tegangan minimum pada kaki base, transistor tiper NPN tidak akan

mengalirkan arus sehingga dapat dikatakan open circuit. Hal ini berbalikan dengan

tipe PNP (gambar 2.1 b), pada transistor tipe PNP arus akan mengalir dari emitter

menuju collector dan base menuju collector. Pada transistor tipe PNP ketika tidak

mendapatkan tegangan arus akan tetap mengalir dapat dikatakan short circuit dan

ketika mendapatkan tegangan arus akan berhenti mengalir dapat dikatakan open

circuit.

Terdapat suatu hubungan matematis besaran antara arus Ic dengan arus IE yaitu β

sebagai penguat arus DC untuk common emitter dan α sebagai penguat arus untuk

common base dengan hubungan matematis sebagai berikut :

𝐼𝐵 =𝑉𝑅𝐵

𝑅𝐵 𝐼𝐶 =

𝑉𝑅𝐶

𝑅𝐶 𝐼𝐸 = 𝐼𝐵 + 𝐼𝐶 𝛽 =

𝐼𝐶

𝐼𝐵 𝛼 =

𝐼𝐸

𝐼𝐶

Arus collector juga bergantung pada tegangan collector-emittor. Titik kerja transistor

dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu daerah aktif, saturasi dan cut off. Persyaratan

kondisi ketiga mode kerja sebagai berikut :

Tabel 2.1 Titik kerja transistor

Dari tabel tersebut dapat ditunjukan karakteristik dari transistor (gambar 2.2)

dimana merah ditunjukan sebagai daerah saturasi dimana menunjukan transistor

mengalirkan arus dari collector menuju emitter dimana arus yang mengalir adalah


2 || Christopher [1400510020]

arus maximum dapat dikatakn juga sebagai short circuit (sambungan C-E terhubung).

Selanjutnya daerah cut-off (warna kuning pada gambar 2.2) dimana menujukan arus

tidak dapat mengalir dari collector menuju emittor yang disebabkan transistor tidak

mendapatkan tegangan untuk membuka saklarnya atau dapat dikatakan sebagai

open gate. Karakter terakhir yakni daerah aktif, pada daerah tersebut transistor

digunakan sebagai penguat sinyal, transistor dikatakan bekerja pada daerah aktif hal

ini ditujukan untuk menghasilkany sinyal keluaran yang tidak cacat daerah tersebut

terletak diantara daerah aktif dan saturasi.

Gambar 2.2 Kurva karakteristik transistor BJT

2.2 ALAT DAN BAHAN

Pada percobaan tersebut digunakan alat dan bahan sebagai berikut :

1. Power Supply (Catu daya 0 – 12V)

2. Digital / analog multimeter

3. Osiloskop

4. Transistor NPN 3904

5. Frequency generator

6. Breadboard

7. Kabel Jumper

8. Resistor

9. Resistor Variabel (Potentiometer)

10. Kapasitor


2 || Christopher [1400510020]

2.3 PROSEDUR PERCOBAAN

Percobaan I (Karakteristik BJT)

Gambar 2.3 Rangkaian percobaan 1

1. Rangkailah percobaan seperti gambar 2.3 Perhatikan konfigurasi kaki dari

transistor berdasarkan data sheet dari tipe transistor yang digunakan.

2. Aturlah VIN pada tegangan 12V kemudian atur tegangan VBB dengan cara

memutar potentiometer.

3. Ukurlah tegangan VRB, VRC, VRE, VBE dan VCE.

4. Carilah nilai dari IB, IC, IE, α dan β

5. Gambarkan kurva karakteristik dari masing-masing arus dan VCE

Percobaan II (Common Emitter)

Gambar 2.4 Rangkaian percobaan 2

1. Rangkailah percobaan seperti gambar 2.4

2. Berikanlah signal dari FG, VIN sinus dengan frekuensi 1kHz, aturlah ampiltudo

VIN hingga didapatkan sinyal tidak cacat (tidak terpotong) pada VOUT.

3. Amati dan gambarkan VIN (Coupling AC) dan VOUT(Coupling AC).

4. Kemudian ganti R7 dengan R 4K7.

5. Catat VIN (Vpp), VOUT, Gain AV dan beda fase.


2 || Christopher [1400510020]

Percobaan III (Common Collector)

Gambar 2.5 Rangkaian Percobaan 3

1. Rangkailah percobaan seperti gambar 2.5

2. Berikan sinyak dari FG, VIN seinus dengan frekuensi 1kHz dengan 2 VPP.

3. Amati dan gambarkan VIN (Coupling AC) dan VOUT (Coupling AC).

4. Catat VIN (Vpp), VOUT, Gain AV dan beda fase.


2 || Christopher [1400510020]

III DATA EKSPERIMEN


NO Vbb (V) Vrb (mV) Vrc (mV) Vre (mV) Vbe (mV) Vce (V)

1 0 0 0 0 213 17,65

2 0,53 1,9 2,4 2,14 546 17,69

3 0,81 8,3 174 179 628 17,35

4 1,06 18,7 412 398 640 16,9

5 1,52 37,1 841 836 647 16

6 2,06 58,8 1362 1330 649 14,96

7 2,54 77 1824 1840 651 13,91

8 3,03 95,65 2280 2330 660 12,88

Tabel 2.2 Data percobaan 1

Percobaan II (Common emitter)

Dengan resistor 1K ohm

Gambar 2.6 Percobaan 2 Channel 1


2 || Christopher [1400510020]


Dengan resistor 4K7 ohm

Gambar 2.8 Percobaan 2 Channel 1 dengan R 4K7 ohm


2 || Christopher [1400510020]

Gambar 2.9 Percobaan 2 Channel 2 dengan R4K7




2 || Christopher [1400510020]



2 || Christopher [1400510020]

IV PENGELOLAHAN DATA


Tabel 2.3 Data pengelolahan percobaan 1

Gambar 2.12 Grafik perbandingan VBE VS IC

Gambar 2.13 Grafik perbandingan VCE VS IB

NO Ib (mA) Ic (mA) Ie (mA) α β Ie (theory) Ie (error)

1 0 0 0 0 0 0 0,0%

2 0,0019 0,02087 0,01861 1,1215 10,94 0,022777 18,3%

3 0,0083 1,513043 1,55652 0,97207 181,565 1,521377 2,3%

4 0,0188 3,582609 3,46087 1,03518 190,817 3,601384 3,9%

5 0,0372 7,313043 7,26957 1,00598 196,329 7,350292 1,1%

6 0,059 11,84348 11,5652 1,02406 200,614 11,90251 2,8%

7 0,0773 15,86087 16 0,9913 205,161 15,93818 0,4%

8 0,096 19,82609 20,2609 0,97854 206,448 19,92212 1,7%

213

546

628 640 647 649 651 660

0

100

200

300

400

500

600

700

0 5 10 15 20 25

Vb

e

Ic

Vbe VS Ic

17,6517,6917,35 16,916

14,9613,91

12,88

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

Vce

Ib

Vce VS Ib


2 || Christopher [1400510020]

Gambar 2.14 Grafik perbandingan VCE VS IC

Percobaan II (Common Emitter)

Dengan resistor 1K ohm


17,6517,6917,35 16,916

14,9613,91

12,88

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 5 10 15 20 25

Vce

Ic

Vce VS Ic


2 || Christopher [1400510020]


Dengan resistor 4K7 ohm

Gambar 2.8 Percobaan 2 Channel 1 dengan R 4K7 ohm


2 || Christopher [1400510020]

Gambar 2.9 Percobaan 2 Channel 2 dengan R4K7




2 || Christopher [1400510020]



2 || Christopher [1400510020]

V PEMBAHASAN

Percobaan I

Pada percobaan ini digunakan transistor bertipe NPN, seperti yang diketahui

bahwa transistor tersusuan dari bahan dasar semikonduktor. Dari percobaan ini

dapat dibuktikan bahwa transistor NPN memiliki tegangan aktif dari grafik

perbandingan VBE dan IC. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa transistor

mengalirkan arus IC ketika kaki base mendapatkan tegangan kurang lebih 0,6V

dan arus IC akan mengalir dari Collector menuju Emitter hal ini layaknya seperti

dioda akan menjadi aktif ketika mendapatkan tegangan minimum (short circuit).

Namun pada transistor bertipe NPN arus yang mengalir berasal dari 2 sumber

yakni arus dari collector dan base dimana arus base lebih kecil dibandingkan

dengan arus dari collector.

Kemudian perbandingan antara VCE dengan IB dapat dilihat bahwa ketika tegangan

pada trasnsitor (VBB) adalah 0 maka tegangan VCE sama dengan tegangan input

(VIN). Sehingga dari grafik menunjukan ketika transistor mendapat tegangan maka

nilai tegangan dari VCE akan berkurang dan terbagi dengan tegangan untuk

mengaktifkan transistor dimana kaki base akan dialiri arus sehingga harus diberi

hambatan yang lebih besar dibandingkan dengan hambatan yang diberikan pada

kaki collector dikarenakan kaki base sangat sensitive dan arus harus lebih besar

pada collector dibandingkan arus yang melewati base. Dari grafik perbandingan

VCE dan IC dapat dilihat bahwa arus yang melewati IC lebih besar dibandingkan

dengan arus yang melewati IE dikarenakan fungsi resistor yang membagi tegangan

sehingga arus yang lewat menuju collector lebih besar dibandingkan dengan arus

yang masuk kedalam base.

Dari percobaan tersebut diperoleh juga nilai α dan β, dimana β merupakan nilai

kali penguat arus untuk common emitter dan α merupakan nilai kali penguat arus

untuk common base. Hal ini menunjukan bahwa transistor menguatkan arus

sehingga penguat arus karena arus yang melewati collector dikuatkan hingga 200

kali dari arus yang menuju kaki base.


2 || Christopher [1400510020]

Percobaan II

Pada percobaan kedua dilakukan pengujian dimana kaki dari emitter di Grounded

atau dapat dikatakan dihubungkan ke ground. Dari tegangan input yang masuk

menuju base dan tegangan output yang masuk menuju kaki collector. Dari data

menunjukan VIN yang masuk sebesar 4,96V dan VOUT sebesar 5,04V. Dari

percobaan menujukan bahwa gelombong output yang keluar dari rangkaian

mempunyai beda fase dengan gelombang input hal ini dikarenakan efek

penggunaan capacitor. Rangkaian pada percobaan ini digunakan sebagai

rangkaian amplifier transistor dimana menggunakan input tegangan AC. Pada

rangkaian tersebut sinyal input masuk melalui kaki base dan emitter dikarenakan

sinyal AC yang mempunyai siklus positif dan negatif. Tegangan DC yang digunakan

sebagai saklar untuk membuat transistor aktif, sementara sinyal output dari

rangkaian berasal dari kaki emitter dan collector. Pada rangkaian ini dapat

dikatakan terjadinya penguat tegangan dan penguat arus serta beda fase dari

sinyal output-nya. Penggunaan sinyal input AC membutuhkan rangkaian penguat

yang disebut dengan “biasing” dimana hal tersebut diperlukan untuk menetapkan

titik operasi yang benar dan siap untuk menerima sinyal sehingga output dari

rangkaian terkurang dari distorsi. Common emitter juga menunjukan dimana

emitter digunakan bersama-sama oleh base dan collector. Untuk resistor 4K7

tegangan terbagi kembali sehingga input tegangan sebesar 720mV dan output

sebesar 960mV. Hal tersebut menujukan bahwa rangkaian tersebut bertindak

sebagai penguat tegangan dan arus. Dari gelombang output yang dihasilkan

menunjukan bahwa rangkaian tersebut mempunyai gelombang beda fase dengan

tegangan input-nya.

Percobaan III

Pada percobaan ketiga dilakukan percobaan common collector dimana kaki dari

collector dihubungkan ke ground, sehingga sinyal input berasal dari kaki basis dan

sinyal keluaran berasal dari kaki emitter. Dari percobaan yang diperoleh

menunjukan gelombang input dan output yang sefase. Dari percobaan yang

dilakukan didapatkan data bahwa tidak terjadi perubahan tegangan dari sinyal

input dan sinyal output, namun pada percobaan ini dihasilkan bahwa arus

semakin meningkat sehingga dapat dikatakan konfigurasi seperti ini disebut


2 || Christopher [1400510020]

dengan emitter follower dimana hasil dari tegangan input sama dengan tegangan

output.

VI KESIMPULAN

Dari percobaan yang dilakukan dengan menggunakan transistor tipe NPN 3904

menunjukan bahwa transistor dapat digunakan sebagai gate yang dapat dikatakan

dapat mengatur arus yang akan lewat, hal tersebut dapat terjadi dikarenakan sifat

material dasar seperti dioda yaitu semikonduktor. Ketika mendapat tegangan

minimum (±0,6V dalam percobaan) maka transistor akan aktif dimana emitter

akan dialiri arus yang berasal dari base dan collector. Dari percobaan juga

menujukan bahwa transitor sebagai penguat arus dimana dalam percobaan

didapatkan data transistor menguatkan arus hingga ±200 kali dari kaki base pada

collector dan juga menguatkan tegangan output. Dari percobaan didapakan juga

bahwa transistor memiliki 3 konfigurasi, yakni :

Base Configuration

Base Configuration, dimana kaki base dihubungkan dengan ground dan

digunakan bersama untuk input maupun output sehingga sinyal input

berasal dari collector dan output berasal dari emitter. Konfigurasi ini

menunjukan bahwa transistor menguatkan tegangan dari sinyal input.

Collector Configuration

Collector Configuration, dimana kaki collector dihubungkan dengan ground

dan digunakan bersama untuk input maupun output sehingga sinyal input

berasal dari base dan output melalui emitter. Konfigurasi ini menunjukan

bahwa transistor sebagai penguat arus, namun tegangan dari ouput tetap

sama dengan tegangan input.

Emitter Configuration

Emitter Configuration, dimana kaki emitter dihubungkan dengan ground

dan digunakan juga bersama untuk input maupun ouput sama seperti

collector & base configuration sehingga sinyal input berasal dari base dan

output melalui collector. Pada konfigurasi ini menujukan bahwa transistor

sebagai penguat tegangan dan juga arus dari sinyal input, namun sinyal

output dari rangkaian memiliki beda fase dengan sinyal input.


2 || Christopher [1400510020]

REFERENCES

Coates, Eric. 2016. March 31. Accessed May 7, 2016. http://www.learnabout-

electronics.org/Semiconductors/bjt_03.php.

Kho, Dickson. 2015. september 8. Accessed May 9, 2016.

http://teknikelektronika.com/tiga-jenis-konfigurasi-transistor-bipolar/.

Loku, Richkey. 2015. 10 March. Diakses May 7, 2016. http://werden-

forscher.blogspot.co.id/2015/03/pengertian-transistor-jenis-dan.html.

Nugroho, Mathius. 2015. April 7. Accessed May 8, 2016.

https://www.academia.edu/12831647/konfigurasi_Common_Emittor.

Tanoto, Eko Wahyu. 2010. October 26. Accessed May 7, 2016.

https://tanotocentre.wordpress.com/2010/10/26/bipolar-junction-transistor-

bjt/.

modul 2 (bjt)

Documents