TRANSISTOR Pengantar Teknik Elektronika

Program Studi S1 Informatika

Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto

Setelah mahasiswa mengikuti perkuliahan ini, diharapkan mahasiswa memahami konsep dasar Transistor, dan konfigurasi Transistor BJT

TIK

Prinsip Dasar Transistor

Daerah Kerja Transistor

Arus Pada Transistor

Pokok Bahasan

Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan (junction). Sambungan itu membentuk transistor PNP maupun NPN. Transistor ini disebut transistor bipolar, karena struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kutup negatif mengisi kekurangan elektron (hole) di kutup positif. bi = 2 dan polar = kutup.

Ditemukan oleh J. Barden, WH Brattain dan W. Schockley pada tahun 1948.

Transistor merupakan salah satu komponen aktif

Biasanya digunakan sebagai penguat/amplifier

Banyak digunakan sebagai penguat sinyal(amplifier), membangkitkan sinyal (oscilator), sebagai saklar (switching) dan sebagai filter frekuensi

Definisi

Jenis Transistor

1. Transistor npn : terdiri dari sebuah semikonduktor tipe-p (tipis) yang disisipkan diantara dua semikonduktor tipe n.

2. Transistor pnp : terdiri dari sebuah semikonduktor tipe-n (tipis) yang disisipkan diantara dua semikonduktor tipe p.

p n n E

B

C E

B

C

n p p E

B

E C

B

C

Ujung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base dan

kolektor. Base selalu berada di tengah, di antara emitor dan kolektor.

Disebut sebagai Transistor PNP maupun NPN karena memiliki konfigurasi

sebagaimana di atas

PNP & NPN Transistor

Emiter

Cara kerja transistor

Bas

is

Kolektor ie

ib

ic

V2 = VEB V1 = VCB

Pikirkan transistor sebagai 2 dioda yang saling berlawanan.

Sambungan emiter-basis merupakan bias maju akibat sedangkan basis-kolektor sebagai bias mundur. Elektron akan mengalir dari emiter ke basis. Begitu elektron melewati basis, maka elektron akan menghadapi potensial positif dari kolektor. Karena basis sangat tipis, maka hampir semua elektron ke arah kolektor dan hanya sejumlah kecil (5%) dikumpulkan basis membentuk arus IB

Arus basis sangat kecil (mikro ampere) sering diabaikan, sehingga yang sering dinamakan arus transistor adalah IE dan IC

IE = IC + IB

V2

Letakkan multimeter pada posisi Ohm Meter Probe hitam (terminal -) adalah positif baterai dari Ohm Meter Probe merah (terminal +) adalah negatif baterai dari Ohm Meter Menentukan kaki basis transistor

Bayangkan bahwa Tr terdiri dari dua buah dioda yang kedua kaki anodanya saling dihubungkan

Gunakan posisi R x 10, lalu ukur kaki – kaki Tr dengan kedua probe meter, jika jarum meter bergerak ke kanan menunjuk pada harga tertentu, pilihlah salah satu diantara kaki tersebut sebagai basis

Pindahkan probe yang bukan basis ke kaki Tr yang lain secara bergantian sampai mendapatkan jarum meter bergerak menyimpang ke kanan menunjuk suatu harga tertentu (ingat forward bias pada Tr)

Setelah diperoleh kaki basis Tr yaitu kaki yang tidak diubah kedudukannya saat mengukur hambatan maju dioda pada Tr, maka sekarang kita lihat probe pada kaki basis tersebut, jika probe hitam berarti jenis Tr NPN, jika kaki basis pada probe merah maka Tr PNP

Cara menentukan Kaki Transistor

Menentukan kaki Emitor dan Kolektor, ada 2 cara: Cara 1 : mengukur kaki kolektor dan emitor

Pindahkan posisi Ohm meter pada R x10K (untuk Tr dari Silicon), R x 1K (Germanium) Letakkan probe pada kaki emitor dan kolektor. Carilah kondisi dimana jarum meter

bergerak sedikit Untuk jenis NPN, probe hitam adalah kaki emitor dan probe merah adalah kolektor Untuk jenis PNP, probe hitam adalah kaki kolektor, dan probe merah adalah emitor

Cara 2 : mengukur basis – emitor dan basis – kolektor Pindahkan posisi Ohm meter pada R x10K Letakkan probe pada posisi arah lawan (reverse) dari dioda tersebut Untuk jenis NPN, probe merah diletakkan pada kaki basis dan probe hitam letaknya

dipindah – pindahkan pada kedua kaki yang lain. Apabila jarum meter bergerak sedikit, berarti probe hitam tersebut adalah emitor, sebaliknya jika jarum tidak bergerak sama sekali maka pada probe hitam tersebut adalah kolektor

Untuk jenis PNP, probe hitam diletakkan pada kaki basis dan probe merah letaknya dipindah – pindahkan pada kedua kaki yang lain. Apabila jarum meter bergerak sedikit, berarti probe merah tersebut adalah emitor, sebaliknya jika jarum tidak bergerak sama sekali maka pada probe merah tersebut adalah kolektor

Cara menentukan Kaki Transistor

Tipe Tr buatan Eropa Huruf yang pertama menyatakan semikonduktor

A – Germanium B – Silicon C – Arsenida galium D – Antimonida indium R – Sulfida cadmium

Huruf yang kedua menyatakan pemakaian komponen tersebut A – dioda detector, dioda kecepatan tinggi, dioda pencampur B – dioda dengan kapasitas variable C – Tr frekuensi rendah D – Tr daya frekuensi rendah E – dioda tunnel F – Tr frekuensi radio, bukan daya G – macam ragam keperluan L – Tr daya, frekuensi radio N – photo coupler

Arti Kode Huruf pada Tr

– P – detektor radiasi – Q – generator radiasi – R – alat pengendali & saklar (cth.

Triac) – S – driver amplifier – T – alat pengendali & switching – U – dioda pengganda – Y – penyearah – Z – pemantap tegangan

Huruf /angka lainnya adalah nomor registrasi

Tipe Tr buatan Jepang cth 2 SA 101

Angka yang pertama menyatakan

1 – Dioda

2 – Transistor

3 – Tetrode (Tr khusus)

Huruf yang pertama menyatakan

S – bahan semikonduktor kualitas jepang

Huruf kedua menyatakan

A – Tr PNP frekuensi tinggi

B – Tr PNP frekuensi rendah

C – Tr NPN frekuensi tinggi

D – Tr NPN frekuensi rendah

Arti Kode Huruf pada Tr

Huruf /angka lainnya adalah nomor registrasi

Tipe Tr buatan Amerika

Tr buatan Amerika dilengkapi dengan data book yang lengkap memuat sifat – sifat transistor dan pemakaiannya.

Sedikit ciri yang dapat kita kenal

Untuk dioda 1N….

Untuk Tr 2N….

Contoh Tr buatan Amerika yang lain

GE 2N…berarti Tr buatan pabrik General Electric

Arti Kode Huruf pada Tr

Huruf /angka lainnya adalah nomor registrasi

Sebuah Transistor memiliki empat daerah Operasi Transistor :

1. Daerah Aktif

2. Daerah CutOff

3. Daerah Saturasi

4. Daerah Breakdown

Daerah Operasi Transistor

Daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, yaitu ketika arus IC konstans terhadap berapapun nilai VCE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus IC hanya tergantung dari besar arus IB. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah linear (linear region).

Daerah Aktif

Jika kemudian tegangan VCC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE tertentu yang menyebabkan arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cut-off yaitu dari keadaan saturasi (On) menjadi keadaan mati (Off). Perubahan ini dipakai pada system digital yang hanya mengenal angka biner 1 dan 0 yang tidak lain dapat direpresentasikan oleh status transistor OFF dan ON.

Daerah Cut-Off

Daerah saturasi adalah mulai dari VCE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt (transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang membuat tegangan VCE belum mencukupi untuk dapat mengalirkan elektron.

Daerah Saturasi

Dari kurva kolektor, terlihat jika tegangan VCE lebih dari 40 V, arus IC menanjak naik dengan cepat. Transistor pada daerah ini disebut berada pada daerah breakdown. Seharusnya transistor tidak boleh bekerja pada daerah ini, karena akan dapat me-rusak transistor tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai tegangan VCE max yang diperbolehkan sebelum breakdown bervari-asi. VCE max pada data book transistor selalu dicantumkan juga.

Daerah Breakdown

Operation

Region

IB or VCE

Char.

BC and BE

Junctions

Mode

Cutoff IB = Very

small

Reverse &

Reverse

Open

Switch

Saturation VCE = Small Forward &

Forward

Closed

Switch

Active

Linear

VCE =

Moderate

Reverse &

Forward

Linear

Amplifier

Break-

down

VCE =

Large

Beyond

Limits

Overload

Ringkasan Daerah Kerja

Arus Pada Transistor

Dari hukum Kirchhoff diketahui bahwa jumlah arus yang masuk kesatu

titik akan sama jumlahnya dengan arus yang keluar. Jika teorema

tersebut diaplikasikan pada transistor, maka hukum itu menjelaskan

hubungan :

IE = IC + IB

Persamanaan tersebut mengatakan arus emiter IE adalah jumlah

dari arus kolektor IC dengan arus base IB. Karena arus IB sangat

kecil sekali atau disebutkan IB << IC, maka dapat di nyatakan :

IE = IC

Alpha (α)

Pada tabel data transistor (databook) sering dijumpai spesikikasi

αdc (alpha dc) yang tidak lain adalah :

αdc = IC/IE

Defenisinya adalah perbandingan arus kolektor terhadap arus

emitor.

Karena besar arus kolektor umumnya hampir sama dengan besar

arus emiter maka idealnya besar αdc adalah = 1 (satu). Namun

umumnya transistor yang ada memiliki αdc kurang lebih antara

0.95 sampai 0.99.

Beta (β)

Beta didefenisikan sebagai besar perbandingan antara arus kolektor

dengan arus base.

β = IC/IB

Dengan kata lain, β adalah parameter yang menunjukkan

kemampuan penguatan arus (current gain) dari suatu transistor.

Parameter ini ada tertera di databook transistor dan sangat

membantu para perancang rangkaian elektronika dalam

merencanakan rangkaiannya