I. TUJUAN

1. Mempelajari cara kerja bipolar junction transistor (BJT) sebagai saklar elektronik

2. Menentukan RB dan RL sehingga transistor dapat bertindak sebagai saklar ideal

3. Mempelaajari cara kerja LDR

II. DASAR TEORI

1. Transistor

Transistor merupakan salah satu komponen aktif yang banyak digunakan dalam dunia

elektronika. Hampir setiap rangkaian elektronika melibatkan transistor sebagai penguat

ataupun sebagai sakelar otomatis. Beberapa rangkaian yang menggunakan transistor sebagai

penguat diantaranya Pre-Amp, Tone Control, Amplifier (penguat akhir), dll.

Bipolar Junction Transistor (BJT) adalah salah satu jenis dari transistor. Ini adalah

peranti tiga saluran yang terbuat dari bahan semikonduktor terkotori. Dinamai dwikutub

karena operasinya menyertakan baik elektron maupun lubang elektron, berlawanan dengan

transistor ekakutub seperti FET yang hanya menggunakan salah satu pembawa. Walaupun

sebagian kecil dari arus transistor adalah pembawa mayoritas, hampir semua arus transistor

adalah dikarenakan pembawa minoritas, sehingga BJT diklasifikasikan sebagai peranti

pembawa-minoritas.

BJT terdiri dari tiga daerah semikonduktor yang berbeda pengotorannya, yaitu daerah

emitor, daerah basis dan daerah kolektor. Daerah-daerah tersebut adalah tipe-p, tipe-n dan

tipe-p pada transistor PNP, dan tipe-n, tipe-p dan tipe-n pada transistor NPN. Setiap daerah

semikonduktor disambungkan ke saluran yang juga dinamai emitor (E), basis (B) dan

kolektor (C). Basis secara fisik terletak di antara emitor dan kolektor, dan dibuat dari bahan

semikonduktor terkotori ringan resistivitas tinggi. Kolektor mengelilingi daerah emitor.

Transistor-transistor awal dibuat dari germanium tetapi hampir semua BJT modern dibuat

dari silikon.

Gambar 2.1. Transistor

1

Transistor NPN adalah satu dari dua tipe BJT, dimana huruf N dan P menunjukkan

pembawa muatan mayoritas pada daerah yang berbeda dalam transistor. Hampir semua BJT

yang digunakan saat ini adalah NPN karena pergerakan elektron dalam semikonduktor jauh

lebih tinggi daripada pergerakan lubang, memungkinkan operasi arus besar dan kecepatan

tinggi. Transistor NPN terdiri dari selapis semikonduktor tipe-p di antara dua lapisan tipe-n.

Arus kecil yang memasuki basis pada tunggal emitor dikuatkan di keluaran kolektor. Dengan

kata lain, transistor NPN hidup ketika tegangan basis lebih tinggi daripada emitor. Tanda

panah dalam simbol diletakkan pada kaki emitor dan menunjuk keluar (arah aliran arus

konvensional ketika peranti dipanjar maju).

Gambar 2.2. Transistor NPN beserta simbolnya.

Transistor PNP terdiri dari selapis semikonduktor tipe-n di antara dua lapis

semikonduktor tipe-p. Arus kecil yang meninggalkan basis pada moda tunggal emitor

dikuatkan pada keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor PNP hidup ketika basis lebih

rendah daripada emitor. Tanda panah pada simbol diletakkan pada emitor dan menunjuk

kedalam.

Gambar 2.3. Transistor PNP beserta simbolnya.

2

Gambar 2.4. Rangkaian Transistor.

Hukum kirchoff-arus (KCL) mengatakan bahwa jumlah dari arus yang memasuki

percabangan/ persambungan sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya dan

dapat dinyatakan dengan persamaan: I E = I B + I C

Hampir semua arus emitor berdifusi ke daerah basis dan menghasilkan arus kolektor

dimana arus kolektor memiliki nilai lebih besar daripada arus basis. Arus basis

sebanding dengan arus kolektor, dan dapat diungkapkan sebagai : βdc=I C

I B

Dimana β merupakan parameter transistor yang disebut sebagai konstanta penguatan arus

(current gain – sering dinyatakan dengan simbol hfe atau hFE untuk kasus tertentu).

2. LDR (Light Dependent Resistor)

LDR = Light Dependent Resistor, yaitu resistor yang besar resistansinya bergantung

terhadap intensitas cahaya yang menyelimuti permukaannya. LDR, dikenal dengan banyak

nama yaitu: foto-resistor, foto-konduktor, sel foto-konduktif, atau hanya foto-sel. Dan yang

sering digunakan dalam literatur adalah foto-resistor atau foto-sel.

Simbol rangkaian yang digunakan untuk foto-resistor atau LDR adalah penggabungan

resistor dan penunjukkan bahwa resistor tersebut sensitif terhadap cahaya. Simbol dasar Foto-

resistor/ LDR memiliki persegi panjang yang digunakan untuk menunjukkan fungsi

resistansinya, dan kemudian memiliki dua panah masuk, sama seperti yang digunakan untuk

foto-dioda dan foto-transistor, untuk menunjukkan sensitivitasnya terhadap cahaya. Sebagian

menggunakan lingkaran pada resistor-nya, sebagian lagi tidak. Simbol foto-resistor atau LDR

yang lebih umum digunakan adalah resistor tanpa lingkaran di sekitarnya.

3

Sebuah foto-resistor atau LDR adalah komponen yang menggunakan foto-konductor

di antara dua pin-nya. Saat permukaannya terpapar cahaya akan terjadi perubahan resistansi

di antaranya.

Mekanisme di balik Foto-resistor atau LDR adalah foto-konduktivitas, yaitu suatu

peristiwa perubahan nilai konduktansi bahan semikonduktor saat energi foton dari cahaya

diserap olehnya. Ketika digunakan sebagai Foto-resistor atau LDR, bahan semikonduktor

hanya digunakan sebagai elemen resistif dan tidak ada koneksi PN-nya. Dengan demikian,

Foto-resistor atau LDR adalah murni komponen pasif.

Gambar 2.5. LDR beserta simbolnya.

III. DAFTAR KOMPONEN PERCOBAAN

LDR (Light Dependent Resistor)

Resistor 14 Ω

Transistor NPN BC107

Project board

Kabel tunggal

Catu daya 12 Volt

LED (Light Emitting Dioda)

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Komponen dirangkai seperti pada gambar rangkaian.

2. Catu daya dihidupkan dan nyala LED pada rangkaian diamati.

4

3. Selanjutnya, LDR dibuat dalam keadaan terang dengan cara LDR disinari oleh cahaya

senter dan nyala LED pada rangkaian diamati.

4. Selanjutnya, LDR dibuat dalam keadaan gelap dengan cara LDR ditutup dan nyala

LED pada rangkaian diamati.

V. GAMBAR RANGKAIAN

Gambar 5.1. Rangkaian transistor sebagai saklar.

VI. HASIL PERCOBAAN

1. Data pengamatan nyala lampu

Keadaan LDR Nyala LED

Normal Terang

Disinari cahaya senter Mati

Ditutup Terang

2. Data pengamatan komponen yang digunakan

βDC transistor NPN BC107 = 303

LDR pada saat keadaan sangat terang = 1700 Ω

Nilai RL yang digunakan adalah = 14 Ω

PERHITUNGAN

Kondisi pada saat transistor sebagai saklar dan tertutup

5

V L=IC RL

12=βI B RL

12=303 IB RL

12=303V B

RB

RL

RB

RL

=303

RB dan RL adaptif dan menyesuaikan dengan nilai penguatan transistornya

VI. PEMBAHASAN

Pada percobaan transistor bipolar sebagai saklar digunakan beberapa komponen

percobaan. Komponen yang pertama adalah LDR (Light Dependent Resistor) yang

merupakan hambatan yang nilainya bergantung pada cahaya. Nilai hambatan dari LDR

tersebut kecil bila LDR berada pada kondisi cahaya terang, sedangkan nilai hambatan dari

LDR besar bila LDR berada pada kondisi kurang cahaya. LDR tersebut berfungsi sebagai

beban agar arus yang masuk pada rangkaian tidak berlebihan. Komponen yang kedua adalah

transistor yang berfungsi sebagai saklar elektronik dengan menyesuaikan nilai RB dan RL

sesuai dengan penguatan transistor. Komponen yang ketiga adalah resistor yang dipasang seri

pada kolektor transistor.

Syarat transistor sebagai saklar ideal adalah LED dapat hidup dan mati pada

rangkaian. Pada saat LDR dalam keadaan cahaya terang, resistansi LDR bernilai rendah.

Pada saat hambatan pada basis rendah, arus yang melewati basis memiliki nilai yang tinggi

dan sesuai dengan prinsip saklar ideal, beda potensial antara kolektor dan emitor bernilai 0 V

sehingga LED tidak menyala. Pada saat LDR dalam keadaan kurang cahaya, resistansi LDR

bernilai tinggi. Pada saat hambatan pada basis tinggi, arus yang melewati basis memiliki nilai

yang rendah dan sesuai dengan prinsip saklar ideal, terdapat beda potensial antara kolektor

dan emitor sehingga LED menyala. Semakin rendah arus yang mengalir pada arus basis maka

beda potensial antara kolektor dan emitor semakin tinggi sehingga LED akan menyala

semakin terang.

Terdapat ketidakcocokan antara perhitungan nilai RB dan RL sesuai dengan penguatan

transistor dengan RB dan RL pada rangkaian. Sesuai perhitungan, nilai RL yang digunakan

adalah sekitar 6 Ω dengan resistansi LDR pada cahaya sangat terang adalah 1700 Ω, tetapi

6

pada rangkaian digunakan 14 Ω sudah dapat menjadi saklar ideal. Hal ini berarti tidak

sepenuhnya perhitungan sesuai dengan penguatan adalah benar.

VIII. KESIMPULAN

1. Transistor dapat bertindak sebagai saklar ideal dengan menyesuaikan nilai RB dan RL

sesuai dengan penguatan transistor.

2. LDR akan memiliki resistansi tinggi bila pada kondisi kurang cahaya dan memiliki

resistansi rendah bila pada kondisi cahaya terang.

7