RANGKAIAN TRANSISTOR

RANGKAIAN TRANSISTOR

v  Pengertian transistor

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

 

v  Fungsi 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.

v  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.

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. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut.

v  Jenis-Jenis Transistor

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

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

§  Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain

§  Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain

BJT

BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah salah satu dari dua jenis transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua dioda yang terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).

Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguat elektronik. Rasio antara arus pada koletor dengan arus pada basis biasanya dilambangkan dengan β atau hFE. β biasanya berkisar sekitar 100 untuk transistor-transisor BJT.

FET

FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET (JFET) dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET (MOSFET). Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk sebuah dioda dengan kanal (materi semikonduktor antara Source dan Drain). Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda antara antara grid dan katode. Dan juga, keduanya (JFET dan tabung vakum) bekerja di "depletion mode", keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input.

FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dari tegangan gate dibandingkan dengan source saat FET menghantarkan listrik. Jika kita ambil N-channel FET sebagai contoh: dalam depletion mode, gate adalah negatif dibandingkan dengan source, sedangkan dalam enhancement mode, gate adalah positif. Untuk kedua mode, jika tegangan gate dibuat lebih positif, aliran arus di antara source dan drain akan meningkat. Untuk P-channel FET, polaritas-polaritas semua dibalik. Sebagian besar IGFET adalah tipe enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe depletion mode.

v  Percobaan Karakteristik Input

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengukur arus basis Ib sebagai fungsi Vbe (karakteristik input transistor).

Dari tujuan percobaan diatas, maka langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut :

1.       Langkah pertama yaitu gunakan transistor NPN kemudian rangkailah seperti pada Gambar 3.1 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai.

 

2.       Setelah diberi sumber tegangan maka akan terbentuk grafik Ib fungsi Vbe pada layar oscilloscope, dapat dilihat pada Gambar 3.2.

3.       Grafik diatas terlihat seperti grafik dioda biasa, hal ini dikarenakan dioda emitter-basis dibias maju sehingga perubahan arus emitter menurut tegangan emitter ke basis akan serupa dengan karakteristik maju dari dioda hubungan p-n.

4.       Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

	Gambar 3.2 Grafik Ib fungsi Vbe pada transistor NPN

 

                                               

5.       Setelah mengetahui karakteristik input transistor NPN, sekarang gunakan transistor PNP dan rangkailah seperti pada Gambar 3.3 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai.

	Gambar 3.3 Rangkaian percobaan karakteristik input transistor PNP

6.       Setelah diberi sumber tegangan maka akan terbentuk grafik Ib fungsi Vbe yang serupa dengan grafik transistor NPN tetapi arahnya berlawanan.

v  Percobaan Karakteristik Output

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengukur arus kolektor Ic sebagai fungsi Vce (karakteristik output)

Dari tujuan percobaan diatas, maka langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut :

1.      Langkah pertama yaitu gunakan transistor NPN dan rangkailah seperti pada Gambar 3.4 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai.

Gambar 3.4 Rangkaian percobaan karakteristik

output transistor NPN

2.      Setelah diberi sumber tegangan maka akan terbentuk grafik Ic fungsi Vce pada layar oscilloscope, dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Grafik Ic fungsi Vce

pada transistor NPN

3.      Grafik diatas memiliki daerah yang berbeda dimana kerja transistor berubah. Pertama, terdapat bagian naik diawal kurva. Bagian miring kurva ini disebut dengan daerah saturasi. Pada daerah ini, dioda kolektor tidak memiliki tegangan positif yang cukup untuk mengumpulkan semua elektron bebas yang diinjeksikan ke basis. Pada daerah ini, arus basis Ib lebih besar daripada normalnya dan gain arus lebih kecil daripada normalnya.

4.      Kedua, ada daerah ditengah dimana daerah ini merupakan daerah kerja normal transistor. Pada daerah ini, dioda emitter terbiasmajukan dan dioda kolektor terbiasbalikkan. Lebih lanjut, kolektor mengumpulkan hampir semua elektron yang dikirimkan emitter ke basis. Inilah mengapa perubahan pada tegangan kolektor tidak berpengaruh pada arus kolektor. Daerah ini disebut sebagai daerah aktif. Secara grafis, daerah aktif adalah bagian horizontal dari kurva. Dengan katalain, arus kolektor konstan pada daerah ini.

5.      Ada juga daerah operasi lain yang disebut sebagai daerah breakdown. Transistor tidak boleh beroperasi pada daerah ini karena akan rusak. Tidak seperti dioda zener yang teroptimasisasi pada operasi breakdown, transistor tidak dimaksudkan untuk bekerja di daerah breakdown.

6.      Setelah mengetahui karakteristik output transistor NPN, sekarang gunakan transistor PNP dan rangkailah seperti pada Gambar 3.6 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai.

Gambar 3.6 Rangkaian percobaan karakteristik

output transistor PNP

7.      Setelah diberi sumber tegangan maka akan terbentuk grafik Ic fungsi Vce yang serupa dengan grafik transistor NPN tetapi arahnya berlawanan.

v  Karakteristik Transfer Transistor

Parameter dari transistor merupakan perolehan arus maksimum yang dapat diperoleh kalau transistor bekerja dalam ragam umum emitter (CE). Beta dc sebuah transistor didefinisikan sebagai rasio arus kolektor dc dengan arus basis dc. Beta dc juga dikenal sebagai gain arus karena arus basis yang kecil dapat menghasilkan arus kolektor yang jauh lebih besar.

v  Percobaan Karakteristik Transfer Transistor
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengukur arus kolektor Ic sebagai fungsi Ib (karakteristik transfer transistor).
Dari tujuan percobaan diatas, maka langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Langkah pertama yaitu merangkai rangkaian seperti pada Gambar 3.7 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai.

Gambar 3.7 Rangakaian karakteristik transfer transistor

2. Saat sumber tegangan di berikan pada rangkaian tersebut kondisi transistor pada saat itu belum aktif, hal ini disebabkan transistor belum terpicu.
3. Setelah diberi sumber tegangan, untuk mengaktifkan transistor dilakukan pemicuan dengan mengatur potensiometer sampai didapatkan arus Ic.
4. Kemudian ukurlah arus Ic dengan mengubah-ubah arus basisnya (Ib). Arus Ib diubah-ubah dengan potensiometer.

v  Transistor sebagai saklar
Bias basis berguna didalam rangkaian-rangkaian digital karena rangkaian tersebut biasanya dirancang untuk beroperasi didaerah jenuh dan cutoff. Oleh sebab itu, mereka memiliki tegangan keluaran rendah ataupun tegangan keluran tinggi. Rangkaian digital sering dinamakan rangkaian saklar karena titik Q berubah diantara dua titik pada garis beban yaitu daerah jenuh dan cutoff.

v  Percobaan Transistor sebagai saklar
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengaplikasikan transistor sebagai saklar.
Dari tujuan percobaan diatas, maka langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Langkah pertama yaitu merangkai rangkaian seperti pada Gambar 3.8 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai.

Gambar 3.8 Rangkaian percobaan transistor sebagai saklar

2. Saat sumber tegangan di berikan pada rangkaian tersebut kondisi transistor pada saat itu belum aktif, hal ini disebabkan transistor belum terpicu. Transistor belum terpicu karena saklar off sehingga tidak ada arus yang mengalir (transistor dalam keadaan cut off).
3. Untuk mengaktifkan transistor, dilakukan pemicuan dengan menggunakan saklar sehingga lampu akan menyala. Pada saat saklar on maka akan ada arus yang mengalir ke basis yang kemudian akan dikuatkan oleh transistor sehingga dapat menyalakan lampu.