Karakteristik Transistor menggunakan trainer transistor
PENGATAR ELEKTRONIKA
Oleh :
Feri Karuana
(03091005081)
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
INDERALAYA 2011
Karakteristik Transistor
Karakteristik transistor disajikan dengan kurva karakteristik yang menggambarkan kerja
transistor. Satu cara untuk melihat sebanyak mungkin detail adalah dengan grafik yang menggambarkan
hubungan arus dan tegangan....
Kurva Kolektor
Gambar 1
Data kurva kolektor CE diperoleh dengan cara membangun rangkaian seperti gambar 1 atau
dengan menggunakan transistor curve tracer (alat yang dapat menggambarkan kurva transistor). Ide dari
kedua cara tersebut adalah dengan mengubah catu tegangan VBB dan VCC agar diperoleh tegangan dan
arus transistor yang berbeda – beda.
Prosedurnya yaitu biasanya dengan men set harga IB dan menjaganya tetap dan VCC diubah –
ubah. Dengan mengukur IC dan VCE dapat agar dapat memperoleh data untuk membuat grafik IC vs VCE.
Misalnya, anggap dalam gambar 1 IB = 10µA. Kemudian VCC diubah dan ukur IC dan VCE. Selanjutnya
kita akan dapat gambar 2. Pada kurva IB = 10µA dibuat tetap selama semua pengukuran.
Gambar 2
Pada gambar 2, jika VCE nol, dioda kolektor tidak terbias reverse, oleh sebab itu arus kolektor sangatlah
kecil. Untuk VCE antara 0 dan 1 V, arus kolektor bertambah dengan cepat dan kemudian menjadi hampir
konstan. Ini sesuai dengan memberikan bias reverse dioda kolektor. Kira – kira diperlukan 0,7 V untuk
membias reverse dioda kolektor. Setelah level ini, kolektor mengumpulkan semua elektron yang
mencapai lapisan pengosongan.
Di atas knee, harga yang eksak dari VCE tidaklah begitu penting karena dengan membuat bukit kolektor
lebih curam tidaklah dapat menambah arus kolektor yang berarti. Sedikit pertambahan pada arus
kolektor dengan bertambahnya VCE disebabkan oleh lapisan pengosongan kolektor menjadi lebih lebar
dan menangkap beberapa elektron basis sebelum mereka jatuh ke dalam hole.
Gambar 3
Dengan mengulangi pengukuran IC dan VCE untuk IB = 20µA, sehingga diperoleh gambar 3.
Kurvanya hampir sama, kecuali di atas knee, arus kolektor kira – kira sama dengan 2 mA. Juga kenaikan
VCE menghasilkan pertambahan arus kolektor sedikit karena pelebaran lapisan pengosongan menangkap
tambahan elektron basis sedikit.
Gambar 4
Jika beberapa kurva dengan IB yang berbeda diperlihatkan dalam gambar 4 karena menggunakan
transistor dengan βdc kira – kira 100, arus kolektor kira – kira 100 kali lebih besar daripada arus basis
untuk setiap titik di atas knee dari kurva tersebut. Oleh karena arus kolektor sedikit bertambah dengan
bertambahnya VCE, βdc sedikit bertambah dengan bertambahnya VCE.
1. Daerah jenuh (saturasi) adalah daerah dengan VCE kurang dari tegangan lutut (knee) VK. Daerah
jenuh terjadi bila sambungan emiter dan sambungan basis dibias maju. Pada daerah jenuh arus kolektor
tidak bergantung pada nilai IB. Tegangan jenuh kolektor – emiter, VCE(sat) untuk transistor silikon
adalah 0,2 V, sedangkan untuk transistor germanium adalah 0,1 V.
2. Daerah aktif, adalah antara tegangan lutut VK dan tegangan dadal (breakdown) VBR serta di atas IB =
ICO. Daerah aktif terjadi bila sambungan emiter diberi bias maju dan sambungan kolektor diberi bias
balik. Pada daerah aktif arus kolektor sebanding dengan arus basis. Penguatan sinyal masukan menjadi
sinyal keluaran terjadi pada daerah aktif.
3. Daerah cut – off (putus) terletak dibawah IB = ICO. Sambungan emitter dan sambungan kolektor diberi
bias balik. Pada daerah ini IE = 0 ; IC = ICO = IB
Kurva basis
kurva karakteristik basis merelasikan antara arus basis IB dan tegangan basis-emiter VBE dengan
tegangan kolektor-emiter sebagai parameter seperti terlihat pada kurva berikut.
Gambar 5
Pada rangkaian gambar 1 kita dapat memperoleh data untuk membuat grafik IB vs VBE. Gambar 5
menunjukkan grafik yang mirip dioda, karena bagian emiter – basis dari transistor merupakan dioda.
Karena bertambah lebarnya lapisan pengosongan dengan bertambahnya tegangan kolektor, arus basis
berkurang sedikit karena lapisan pengosongan kolektor menangkap beberapa lagi elektron basis.
Gambar 6
Pada gambar 6, terlihat dengan menghubung singkat kolektor – emiter (VCE = 0) dan emiter diberi bias
maju, karakteristik basis dioda. Semakin tinggi tegangan reverse, maka semakin tipis lebar basis dan
semakin tinggi beta DC. Pada suatu saat tegangan reverse dinaikkan, hingga lebar basis menyempit maka
daerah tersebut dinamakan breakdown. Kondisi inilah yang dinamakan early effect.
Titik ambang (threshold)atau tegangan lutut (VK) untuk transistor germanium adalah sekitar 0,1 sampai
0,2 V, sedang untuk transistor silikon sekitar 0,5 sampai 0,6 V, nilai VBE di daerah aktif adalah 0,2 V
untuk germanium dan 0,7 V untuk silikon.
Kurva beta (β)
Kurva beta menunjukkan bagaimana nilai β berubah dengan suhu dan arus kolektor. Nilai β
bertambah dengan naiknya suhu. Nilai β juga bertambah dengan naiknya arus kolektor IC. Tetapi bila IC
naik diluar nilai tertentu β akan turun.
Gambar 7
Garis beban transistor
Dalam rangkaian kolektor, sumber tegangan VCC membias reverse dioda kolektor melalui RC. Dengan
hukum tegangan kirchoff VCE = VCC – ICRC.
Dalam rangkaian yang diberikan, VCC dan RC adalah konstan, VCE dan IC adalah variabel. Sehingga
Ini adalah persamaan linier, serupa dengan y = mx + b
Seperti dalam matematika, grafik persamaan linier selalu berupa garis lurus dengan kemiringan m dan
perpotongan vertikal b.
Gambar 8
Perpotongan vertikal adalah pada VCC/RC. Perpotongan horizontal adalah pada VCC, dan
kemiringannya adalah -1/RC. Garis ini disebut garis beban dc karena garis ini menyatakan semua titik
operasi yang mungkin. Perpotongan dari garis beban dc dengan arus basis adalah titik operasi daripada
transistor.
Daerah operasi transistor
sebuah transistor memiliki empat daerah operasi transistor, yaitu :
1. Daerah aktif
2. Daerah cutoff
3. Daerah saturasi
4. Daerah breakdown
Daerah aktif
Semua titik operasi antara titik sumbat dan penjenuhan adalah daerah aktif dari transistor. Dalam
daerah aktif, dioda emiter dibias forward dan dioda kolektor dibias reverse. Perpotongan dari arus basis
dan garis beban adalah titik stationer (quiescent) Q seperti dalam gambar. daerah kerja transistor yang
normal adalah pada daerah aktif, dimana arus IC konstan terhadap berapapun nilai Vce. Pada daerah aktif
arus kolektor sebanding dengan arus basis. Penguatan sinyal masukan menjadi sinyal keluaran terjadi
pada daerah aktif.
jika hukum kirchoff mengenai tegangan dan arus diterapkan pada loop kolektor ( rangkaian CE ), maka
dapat diperoleh hubungan :
VCE = VCC – IC RC
dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah :
PD = VCE . IC
dissipasi daya ini berupa panas yang menyebabkan naiknya temperatur transistor. Umumnya untuk
transistor power sangat perlu untuk mengetahui spesifikasi Pdmax. Spesifikasi ini menunjukkan
termperatur kerja maksimum yang diperbolehkan agar transistor masih bekerja normal. Sebab jika
transistor bekerja melebihi kapasitas daya Pdmax, maka transistor dapat rusak atau terbakar.
Daerah cut off
jika kemudian tegangan vcc dinaikkan perlahan – lahan, sampai tegangan VCE tertentu tiba – tiba
arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cutoff yaitu
dari keadaan saturaasi (on) menjadi mati (off). Perubahan ini digunakan pada sistem digital yang hanya
mengenal angka biner 1 dan 0 yang tidak lain dapat dipresentasikan oleh status transistor OFF dan ON.
Titik sumbat (cut off) adalah titik dimana garis beban memotong kurva IB = 0, pada titik ini arus basis
adalah nol dan arus kolektor kecil sehingga dapat diabaikan (hanya arus bocoran ICEO yang ada). Pada
titik sumbat, dioda emiter kehilangan forward bias, dan keerja transistor yang normal terhenti.
VCE(CUT OFF) = VCC
daerah saturasi (jenuh) adalah daerah dengan VCE kurang dari tegangan knee (VK ). Kondisi jenuh
adalah kondisi dimana pembawa mayoritas dari emiter, rekombinasi pembawa minoritas ke arus basis.
Perpotongan dari garis beban dan kurva IB = IB (SAT) disebut penjenuhan (saturation). Pada titik ini arus
basis sama dengan IB (SAT) dan arus kolektor adalah maksismum. Pada penjenuhan, dioda kolektor
kehilangan reverse bias dan kerja transistor yang normal terhenti.
IC = VCE/RC
Dan arus basis yang tepat menimbulkan penjenuhan adalah
IB (SAT) = IC (SAT)/βdc
Cara kerja Transistor
Transistor bipolar biasanya digunakan sebagai saklar elektronik dan penguat pada rangkaian
elektronika digital. Transistor memiliki 3 terminal. Transistor biasanya dibuat dari bahan silikon atau
germanium. Tiga kaki yang berlainan membentuk transistor bipolar adalah emitor, basis dan kolektor.
Mereka dapat dikombinasikan menjadi jenis N-P-N atau P-N-P yang menjadi satu sebagai tiga kaki
transistor. Gambar di bawah memperlihatkan bentuk dan simbol untuk jenis NPN. (Pada transistor PNP,
panah emitor berlawanan arah).
Gambar Simbol Transistor NPN dan PNP
Pada rangkaian elektronik, sinyal inputnya adalah 1 atau 0 ini selalu dipakai pada basis transistor, yang
mana kolektor dan emitor sebagai penghubung untuk pemutus (short) atau sebagai pembuka rangkaian.
Aturan/prosedur transistor sebagai berikut:
- Pada transistor NPN, memberikan tegangan positif dari basis ke emitor, menyebabkan hubungan
kolektor ke emitter terhubung singkat, yang menyebabkan transistor aktif (on). Memberikan tegangan
negatif atau 0 V dari basis ke emitor menyebabkan hubungan kolektor dan emitor terbuka, yang disebut
transistor mati (off)
- Pada PNP transistor PNP, memberikan tegangan negatif dari basis ke emitor ini akan menyalakan
transistor (on ). Dan memberikan tegangan positif atau 0 V dari basis ke emitor ini akan membuat
transistor mati (off).
Transistor bipolar umumnya terbentuk dari sambungan PNP atau NPN dengan bahan silikon (Si)
atau germanium (Ge). Sambungan tersebut dihasilkan dari sebuah dari irisan silikon yang dicampurkan
ddengan bahan pengotor melalui proses masking yang tereduksi secara fotografis. Transistor – transistor
silikon lebih unggul dibandingkan dengan germanium.
untuk menggunakan sebuah transistor, maka kita harus menyambungkannya sedemikian rupa sehingga :
1) Terminal emiter adalah terminal dengan polaritas paling negatif
2) Terminal kolektor beberapa volt lebih positif dibandingkan terminal emiternya
3) Terminal basis lebih positif 0,7 V daripada terminal emiter
Prinsip Kerja Transistor Dwikutub
Transistor dwikutub dibuat dengan manyambungkan dua jenis semikonduktor yaitu
semikonduktor tipe p dan tipe n, dengan dua persambungan kutub seperti gambar berikut:
Gambar yang hijau adalah persambungan dua jenis semikonduktor, sedangkan yang berwarna merah
adalah simbol transistor dwikutub dalam rangkaian. Ada dua jenis penyambungan transistor, yaitu
jika tipe p sebagai basis disebut transistor tipe Negativ-Positiv-Negativ (NPN) dan jika tipe N sebagai
basis disebut transistor tipe Positiv-Negativ-Positiv (PNP), seperti pada gambar Ada tiga kaki transistor
yaitu emitor (E), basis (B), dan konektor (K), yang akan dijelaskan kemudian makna dari bagian ini.
Masing-masing bagian transistor ini dihubungkan menggunakan konduktor sebagai kaki transistor.
Pada transistor dwikutub sambungan p-n antara emiter dan basis diberi basis panjar maju sehingga arus
mengalir dari emiter ke basis. Saperti lazimnya, arus listrik ditentukan mempunyai arah seperti gerak
muatan positif. Agar lebih mudah dibayangkan, kita gunakan transistor pnp unutk mempelajari cara kerja
transistor. Perhatikan rangkaian transistor pnp berikut:
Kita bayangkan muatan positif dari catu daya VEE diluncurkan melalui RE masuk ke emitor,
yang terbuat dari bahan semikonduktor jenis p. Oleh adanya panjar maju antara emiter dan basis,
pembawa muatan dari emiter akan tertarik masuk ke basis dan diteruskan ke kolektor dan masuk ke
hambatan RC dan terus kembali ke VCC. pada gambar di atas, adanya arus IC dan RC akan membuat
kolektor mempunyai muatan positif terhadap basis, sehingga sambungan pn antara kolektor dan basis
juga akan mendapat panjar maju. Selanjutnya ini akan menarik arus ICB dari kolektor ke basis,
berlawanan dengan arus dari emiter, yaitu arus IBC. Lama kelamaan arus ICB =IBC sehingga arus
kolektor IC yang mengalir dihambatan RC menjadi sama dengan nol. Untuk menghindari arus balik ICB,
kita harus membuat agar kolektor berada pada tegangan jauh dibawah basis, walaupun ada arus IC
mengalir di dalam hambatan kolektor IC. Untuk ini antara kolektor dan basis dipasang tegangan panajar
mundur melalui catu daya –VCC, seperti gambar berikut:
Nyatalah muatan mayoritas yang dikeluarkan oleh emitor bertumpu dibasis, dan ditampung oleh
kolektor. Sehingga jelaslah makna nama-nama bagian transistor. Emiter berasal dari bahasa inggris
“emitter” yang berarti pengeluar.Basis berasal dari kata “base’ yang berarti tumpuan/landasan.
Dan kolektorberasal dari kata “collector” yang berarti pengumpul.
Adanya catu daya VCC manjamin bahwa walaupun ada arus IC yang menyebabkan tegangan ICRC pada
resistor kolektor, selalu ada tegangan mundur VBC=VCC-ICRC untuk melawan arus dari kolektor
menuju basis. Pada sambungan ini yang mempunyai tegangan panjar mundur, mengalir arus penjenuhan
ICB yang amat kecil. Arus ini peka terhadap sushu dan amat mengganggu pada penguat transistor
dwikutub dengan emitor ditanahkan.
Karena semua arus berasal dari muatan emitter, maka dapat ditulis
IE=IB+IC
Dan karena muatan di basis sangat kecil dibandingkan dengan muatan pada konektor, kita dapat
mengatakan bahwa arus pada konektor hampir sama besar dengan arus pada emitter
Sehingga:
Parameter α disebut penguat arus untuk basis ditanahkan, oleh karena pada rangkaian di atas basis
dihubungkan dengan tanah. Parameter α memiliki nilai hampir sama dengan satu yaitu: α=0,990-0,998
Oleh :
Feri Karuana
(03091005081)
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
INDERALAYA 2011
Karakteristik Transistor
Karakteristik transistor disajikan dengan kurva karakteristik yang menggambarkan kerja
transistor. Satu cara untuk melihat sebanyak mungkin detail adalah dengan grafik yang menggambarkan
hubungan arus dan tegangan....
Kurva Kolektor
Gambar 1
Data kurva kolektor CE diperoleh dengan cara membangun rangkaian seperti gambar 1 atau
dengan menggunakan transistor curve tracer (alat yang dapat menggambarkan kurva transistor). Ide dari
kedua cara tersebut adalah dengan mengubah catu tegangan VBB dan VCC agar diperoleh tegangan dan
arus transistor yang berbeda – beda.
Prosedurnya yaitu biasanya dengan men set harga IB dan menjaganya tetap dan VCC diubah –
ubah. Dengan mengukur IC dan VCE dapat agar dapat memperoleh data untuk membuat grafik IC vs VCE.
Misalnya, anggap dalam gambar 1 IB = 10µA. Kemudian VCC diubah dan ukur IC dan VCE. Selanjutnya
kita akan dapat gambar 2. Pada kurva IB = 10µA dibuat tetap selama semua pengukuran.
Gambar 2
Pada gambar 2, jika VCE nol, dioda kolektor tidak terbias reverse, oleh sebab itu arus kolektor sangatlah
kecil. Untuk VCE antara 0 dan 1 V, arus kolektor bertambah dengan cepat dan kemudian menjadi hampir
konstan. Ini sesuai dengan memberikan bias reverse dioda kolektor. Kira – kira diperlukan 0,7 V untuk
membias reverse dioda kolektor. Setelah level ini, kolektor mengumpulkan semua elektron yang
mencapai lapisan pengosongan.
Di atas knee, harga yang eksak dari VCE tidaklah begitu penting karena dengan membuat bukit kolektor
lebih curam tidaklah dapat menambah arus kolektor yang berarti. Sedikit pertambahan pada arus
kolektor dengan bertambahnya VCE disebabkan oleh lapisan pengosongan kolektor menjadi lebih lebar
dan menangkap beberapa elektron basis sebelum mereka jatuh ke dalam hole.
Gambar 3
Dengan mengulangi pengukuran IC dan VCE untuk IB = 20µA, sehingga diperoleh gambar 3.
Kurvanya hampir sama, kecuali di atas knee, arus kolektor kira – kira sama dengan 2 mA. Juga kenaikan
VCE menghasilkan pertambahan arus kolektor sedikit karena pelebaran lapisan pengosongan menangkap
tambahan elektron basis sedikit.
Gambar 4
Jika beberapa kurva dengan IB yang berbeda diperlihatkan dalam gambar 4 karena menggunakan
transistor dengan βdc kira – kira 100, arus kolektor kira – kira 100 kali lebih besar daripada arus basis
untuk setiap titik di atas knee dari kurva tersebut. Oleh karena arus kolektor sedikit bertambah dengan
bertambahnya VCE, βdc sedikit bertambah dengan bertambahnya VCE.
1. Daerah jenuh (saturasi) adalah daerah dengan VCE kurang dari tegangan lutut (knee) VK. Daerah
jenuh terjadi bila sambungan emiter dan sambungan basis dibias maju. Pada daerah jenuh arus kolektor
tidak bergantung pada nilai IB. Tegangan jenuh kolektor – emiter, VCE(sat) untuk transistor silikon
adalah 0,2 V, sedangkan untuk transistor germanium adalah 0,1 V.
2. Daerah aktif, adalah antara tegangan lutut VK dan tegangan dadal (breakdown) VBR serta di atas IB =
ICO. Daerah aktif terjadi bila sambungan emiter diberi bias maju dan sambungan kolektor diberi bias
balik. Pada daerah aktif arus kolektor sebanding dengan arus basis. Penguatan sinyal masukan menjadi
sinyal keluaran terjadi pada daerah aktif.
3. Daerah cut – off (putus) terletak dibawah IB = ICO. Sambungan emitter dan sambungan kolektor diberi
bias balik. Pada daerah ini IE = 0 ; IC = ICO = IB
Kurva basis
kurva karakteristik basis merelasikan antara arus basis IB dan tegangan basis-emiter VBE dengan
tegangan kolektor-emiter sebagai parameter seperti terlihat pada kurva berikut.
Gambar 5
Pada rangkaian gambar 1 kita dapat memperoleh data untuk membuat grafik IB vs VBE. Gambar 5
menunjukkan grafik yang mirip dioda, karena bagian emiter – basis dari transistor merupakan dioda.
Karena bertambah lebarnya lapisan pengosongan dengan bertambahnya tegangan kolektor, arus basis
berkurang sedikit karena lapisan pengosongan kolektor menangkap beberapa lagi elektron basis.
Gambar 6
Pada gambar 6, terlihat dengan menghubung singkat kolektor – emiter (VCE = 0) dan emiter diberi bias
maju, karakteristik basis dioda. Semakin tinggi tegangan reverse, maka semakin tipis lebar basis dan
semakin tinggi beta DC. Pada suatu saat tegangan reverse dinaikkan, hingga lebar basis menyempit maka
daerah tersebut dinamakan breakdown. Kondisi inilah yang dinamakan early effect.
Titik ambang (threshold)atau tegangan lutut (VK) untuk transistor germanium adalah sekitar 0,1 sampai
0,2 V, sedang untuk transistor silikon sekitar 0,5 sampai 0,6 V, nilai VBE di daerah aktif adalah 0,2 V
untuk germanium dan 0,7 V untuk silikon.
Kurva beta (β)
Kurva beta menunjukkan bagaimana nilai β berubah dengan suhu dan arus kolektor. Nilai β
bertambah dengan naiknya suhu. Nilai β juga bertambah dengan naiknya arus kolektor IC. Tetapi bila IC
naik diluar nilai tertentu β akan turun.
Gambar 7
Garis beban transistor
Dalam rangkaian kolektor, sumber tegangan VCC membias reverse dioda kolektor melalui RC. Dengan
hukum tegangan kirchoff VCE = VCC – ICRC.
Dalam rangkaian yang diberikan, VCC dan RC adalah konstan, VCE dan IC adalah variabel. Sehingga
Ini adalah persamaan linier, serupa dengan y = mx + b
Seperti dalam matematika, grafik persamaan linier selalu berupa garis lurus dengan kemiringan m dan
perpotongan vertikal b.
Gambar 8
Perpotongan vertikal adalah pada VCC/RC. Perpotongan horizontal adalah pada VCC, dan
kemiringannya adalah -1/RC. Garis ini disebut garis beban dc karena garis ini menyatakan semua titik
operasi yang mungkin. Perpotongan dari garis beban dc dengan arus basis adalah titik operasi daripada
transistor.
Daerah operasi transistor
sebuah transistor memiliki empat daerah operasi transistor, yaitu :
1. Daerah aktif
2. Daerah cutoff
3. Daerah saturasi
4. Daerah breakdown
Daerah aktif
Semua titik operasi antara titik sumbat dan penjenuhan adalah daerah aktif dari transistor. Dalam
daerah aktif, dioda emiter dibias forward dan dioda kolektor dibias reverse. Perpotongan dari arus basis
dan garis beban adalah titik stationer (quiescent) Q seperti dalam gambar. daerah kerja transistor yang
normal adalah pada daerah aktif, dimana arus IC konstan terhadap berapapun nilai Vce. Pada daerah aktif
arus kolektor sebanding dengan arus basis. Penguatan sinyal masukan menjadi sinyal keluaran terjadi
pada daerah aktif.
jika hukum kirchoff mengenai tegangan dan arus diterapkan pada loop kolektor ( rangkaian CE ), maka
dapat diperoleh hubungan :
VCE = VCC – IC RC
dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah :
PD = VCE . IC
dissipasi daya ini berupa panas yang menyebabkan naiknya temperatur transistor. Umumnya untuk
transistor power sangat perlu untuk mengetahui spesifikasi Pdmax. Spesifikasi ini menunjukkan
termperatur kerja maksimum yang diperbolehkan agar transistor masih bekerja normal. Sebab jika
transistor bekerja melebihi kapasitas daya Pdmax, maka transistor dapat rusak atau terbakar.
Daerah cut off
jika kemudian tegangan vcc dinaikkan perlahan – lahan, sampai tegangan VCE tertentu tiba – tiba
arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cutoff yaitu
dari keadaan saturaasi (on) menjadi mati (off). Perubahan ini digunakan pada sistem digital yang hanya
mengenal angka biner 1 dan 0 yang tidak lain dapat dipresentasikan oleh status transistor OFF dan ON.
Titik sumbat (cut off) adalah titik dimana garis beban memotong kurva IB = 0, pada titik ini arus basis
adalah nol dan arus kolektor kecil sehingga dapat diabaikan (hanya arus bocoran ICEO yang ada). Pada
titik sumbat, dioda emiter kehilangan forward bias, dan keerja transistor yang normal terhenti.
VCE(CUT OFF) = VCC
daerah saturasi (jenuh) adalah daerah dengan VCE kurang dari tegangan knee (VK ). Kondisi jenuh
adalah kondisi dimana pembawa mayoritas dari emiter, rekombinasi pembawa minoritas ke arus basis.
Perpotongan dari garis beban dan kurva IB = IB (SAT) disebut penjenuhan (saturation). Pada titik ini arus
basis sama dengan IB (SAT) dan arus kolektor adalah maksismum. Pada penjenuhan, dioda kolektor
kehilangan reverse bias dan kerja transistor yang normal terhenti.
IC = VCE/RC
Dan arus basis yang tepat menimbulkan penjenuhan adalah
IB (SAT) = IC (SAT)/βdc
Cara kerja Transistor
Transistor bipolar biasanya digunakan sebagai saklar elektronik dan penguat pada rangkaian
elektronika digital. Transistor memiliki 3 terminal. Transistor biasanya dibuat dari bahan silikon atau
germanium. Tiga kaki yang berlainan membentuk transistor bipolar adalah emitor, basis dan kolektor.
Mereka dapat dikombinasikan menjadi jenis N-P-N atau P-N-P yang menjadi satu sebagai tiga kaki
transistor. Gambar di bawah memperlihatkan bentuk dan simbol untuk jenis NPN. (Pada transistor PNP,
panah emitor berlawanan arah).
Gambar Simbol Transistor NPN dan PNP
Pada rangkaian elektronik, sinyal inputnya adalah 1 atau 0 ini selalu dipakai pada basis transistor, yang
mana kolektor dan emitor sebagai penghubung untuk pemutus (short) atau sebagai pembuka rangkaian.
Aturan/prosedur transistor sebagai berikut:
- Pada transistor NPN, memberikan tegangan positif dari basis ke emitor, menyebabkan hubungan
kolektor ke emitter terhubung singkat, yang menyebabkan transistor aktif (on). Memberikan tegangan
negatif atau 0 V dari basis ke emitor menyebabkan hubungan kolektor dan emitor terbuka, yang disebut
transistor mati (off)
- Pada PNP transistor PNP, memberikan tegangan negatif dari basis ke emitor ini akan menyalakan
transistor (on ). Dan memberikan tegangan positif atau 0 V dari basis ke emitor ini akan membuat
transistor mati (off).
Transistor bipolar umumnya terbentuk dari sambungan PNP atau NPN dengan bahan silikon (Si)
atau germanium (Ge). Sambungan tersebut dihasilkan dari sebuah dari irisan silikon yang dicampurkan
ddengan bahan pengotor melalui proses masking yang tereduksi secara fotografis. Transistor – transistor
silikon lebih unggul dibandingkan dengan germanium.
untuk menggunakan sebuah transistor, maka kita harus menyambungkannya sedemikian rupa sehingga :
1) Terminal emiter adalah terminal dengan polaritas paling negatif
2) Terminal kolektor beberapa volt lebih positif dibandingkan terminal emiternya
3) Terminal basis lebih positif 0,7 V daripada terminal emiter
Prinsip Kerja Transistor Dwikutub
Transistor dwikutub dibuat dengan manyambungkan dua jenis semikonduktor yaitu
semikonduktor tipe p dan tipe n, dengan dua persambungan kutub seperti gambar berikut:
Gambar yang hijau adalah persambungan dua jenis semikonduktor, sedangkan yang berwarna merah
adalah simbol transistor dwikutub dalam rangkaian. Ada dua jenis penyambungan transistor, yaitu
jika tipe p sebagai basis disebut transistor tipe Negativ-Positiv-Negativ (NPN) dan jika tipe N sebagai
basis disebut transistor tipe Positiv-Negativ-Positiv (PNP), seperti pada gambar Ada tiga kaki transistor
yaitu emitor (E), basis (B), dan konektor (K), yang akan dijelaskan kemudian makna dari bagian ini.
Masing-masing bagian transistor ini dihubungkan menggunakan konduktor sebagai kaki transistor.
Pada transistor dwikutub sambungan p-n antara emiter dan basis diberi basis panjar maju sehingga arus
mengalir dari emiter ke basis. Saperti lazimnya, arus listrik ditentukan mempunyai arah seperti gerak
muatan positif. Agar lebih mudah dibayangkan, kita gunakan transistor pnp unutk mempelajari cara kerja
transistor. Perhatikan rangkaian transistor pnp berikut:
Kita bayangkan muatan positif dari catu daya VEE diluncurkan melalui RE masuk ke emitor,
yang terbuat dari bahan semikonduktor jenis p. Oleh adanya panjar maju antara emiter dan basis,
pembawa muatan dari emiter akan tertarik masuk ke basis dan diteruskan ke kolektor dan masuk ke
hambatan RC dan terus kembali ke VCC. pada gambar di atas, adanya arus IC dan RC akan membuat
kolektor mempunyai muatan positif terhadap basis, sehingga sambungan pn antara kolektor dan basis
juga akan mendapat panjar maju. Selanjutnya ini akan menarik arus ICB dari kolektor ke basis,
berlawanan dengan arus dari emiter, yaitu arus IBC. Lama kelamaan arus ICB =IBC sehingga arus
kolektor IC yang mengalir dihambatan RC menjadi sama dengan nol. Untuk menghindari arus balik ICB,
kita harus membuat agar kolektor berada pada tegangan jauh dibawah basis, walaupun ada arus IC
mengalir di dalam hambatan kolektor IC. Untuk ini antara kolektor dan basis dipasang tegangan panajar
mundur melalui catu daya –VCC, seperti gambar berikut:
Nyatalah muatan mayoritas yang dikeluarkan oleh emitor bertumpu dibasis, dan ditampung oleh
kolektor. Sehingga jelaslah makna nama-nama bagian transistor. Emiter berasal dari bahasa inggris
“emitter” yang berarti pengeluar.Basis berasal dari kata “base’ yang berarti tumpuan/landasan.
Dan kolektorberasal dari kata “collector” yang berarti pengumpul.
Adanya catu daya VCC manjamin bahwa walaupun ada arus IC yang menyebabkan tegangan ICRC pada
resistor kolektor, selalu ada tegangan mundur VBC=VCC-ICRC untuk melawan arus dari kolektor
menuju basis. Pada sambungan ini yang mempunyai tegangan panjar mundur, mengalir arus penjenuhan
ICB yang amat kecil. Arus ini peka terhadap sushu dan amat mengganggu pada penguat transistor
dwikutub dengan emitor ditanahkan.
Karena semua arus berasal dari muatan emitter, maka dapat ditulis
IE=IB+IC
Dan karena muatan di basis sangat kecil dibandingkan dengan muatan pada konektor, kita dapat
mengatakan bahwa arus pada konektor hampir sama besar dengan arus pada emitter
Sehingga:
Parameter α disebut penguat arus untuk basis ditanahkan, oleh karena pada rangkaian di atas basis
dihubungkan dengan tanah. Parameter α memiliki nilai hampir sama dengan satu yaitu: α=0,990-0,998