KARAKTERISTIK TRANSISTOR menggunakan trainer transistor (1)

KARAKTERISTIK TRANSISTOR
Fachrurrozy Alhamdani (12010210026)

Program Pendidikan Fisika
Sekolah Tinggi Keguruan dan Ilmu Pendidikan Surya, Tangerang 2014

I C ≅ I E …(2)

1. Pendahuluan
Transistor merupakan salah satu
perangkat semikonduktor yang terdiri dari
tiga bagian yaitu emitor, basis, dan
kolektor. Secara umum transistor terdiri
dari dua jenis yaitu transistor tipe-NPN
dan transistor tipe-PNP. Perbedaan dari
kedua jenis transistor tersebut adalah pada
tipe semikonduktor penyusunnya.

c. Arus
Basis
jauh

lebih
kecil
dibandingkan arus emitor dan arus
kolektor.
I B ≪ I C …(3)
I B ≪ I E …(4)
Setelah
memahami
beberapa
persamaan
di atas diharapkan akan
mempermudah proses pengolahan data
dari percobaan yang akan dilakukan
nantinya.
Arus pada basis dapat ditentukan
dengan persamaan berikut.
Gambar
1.1 – Jenis-Jenis Transistor
V −V

Transistor memiliki tiga jenis
penguatan yaitu penguat emitor ditanahkan
(common emitter), penguat kolektor
ditanahkan (common collector), dan
penguat basis ditanahkan (common base).
Biasanya dalam skema rangkaian tidak
digambarkan secara jelas arah arusnya
sehingga
diperlukan
usaha
untuk
memahami beberapa hal berikut,
a. Arus Emitor merupakan penjumlahan
arus kolektor dan arus basis.
I E =I C + I B …(1)
b. Arus Kolektor hampir
dengan arus emitor.

sebanding

I B=

BB

RB

BE

…(5)

Arus pada kolektor dapat ditentukan
dengan persamaan berikut.
I C =β dc I B …(6)
Tegangan pada common emitter bisa
ditentukan dengan persamaan berikut.
V CE =V CC −I C RC …(7)
Berikut ini merupakan persamaan yang
dapat digunakan dalam percobaan kali ini.
V BB =

RB
× V CC …(8)
R v+ R B

V E =V BB −V BE …(9)

I E=

VE
… (10)
RE

V CE =V C −V E …(11)

2. Metodologi Percobaan
Gambar 2.1 merupakan skema
rangkaian dari percobaan kali ini. Dalam
percobaan ini, transistor yang digunakan
adalah transistor jenis BD 139. Selain
transistor, untuk merangkaikan rangkaian

sesuai dengan skema rangkaian diperlukan
breadboard. Tentunya resistor juga
diperlukan dalam percobaan kali ini,
resistor yang dibutuhkan sebanyak dua
resistor yang masing-masing besar
resistannya 1 kΩ dan 100 kΩ. Kurang
lebih skema breadboard-nya seperti
gambar 2.2 di bawah ini

Gambar 2.1 – Skema Rangkaian Percobaan

Gambar 2.2 – Skema Rangkaian pada Breadboard

Selain transistor dan resistor, multimeter
juga akan digunakan untuk mengukur
beberapa variabel seperti mengukur
tegangan di masing-masing bagian
transistor.
Setelah
rangkaian

siap
digunakan, maka atur tegangan pada
sumber tegangan mula-mula basis (VBB)
sebesar 0,1 Volt untuk menghasilkan arus
basis sebesar 1 µA kemudian tegangan
kolektor-emitor (VCE) divariasikan dengan
mengubah sumber tegangan mula-mula
kolektor (VCC) mulai dari 1 hingga 10 V.
Jangan lupa untuk mengukur teganan
kolektor (VC). Kemudian melakukan

seluruh langkah kerja sebelumnya untuk
setiap VBB sebesar 0,5V; 1V; 2V; 3V; 4 V;
dan 5 V. Apabila seluruh data sudah dicatat
ke dalam tabel yang telah disediakan,
langkah selanjutnya ialah menghitung
besar arus yang melalui basis, kolektor dan
emitor.
3. Hasil dan Pembahasan
Data hasil percobaan transistor bisa

dilihat pada tabel 3.1 di halaman
berikutnya. Hal ini dilakukan karena data
percobaan yang terlalu banyak sehingga
memerlukan ruang yang cukup besar untuk
memuat seluruhnya dalam satu halaman.
Selanjutnya, jika diperhatikan pada VBB
sebesar 0,1 V, arus IB sangatlah kecil
sehingga jika digambarkan pada kurva
akan berhimpit dengan garis VCE, besar
arus IB sekitar 0 µA. Pada V BB sekitar 0,5
V, arus IB tidak konstan melainkan terdapat
beberapa penurunan yang cukup drastis
sampai akhirnya konstan kembali.
Kurvanya pun sangat mendekatai garis VCE
tetapi jika diperbesar maka akan terlihat
ada penurunan yang drastis. Besar arus IB
sekitar 0,002 µA.
Pada VBB sebesar 1 V, arus IB
berangsur naik sekitar 3µA. Sempat terjadi
penurunan IB pada VCE sekitar 5 hingga 7 V

dan berangsur konstan kembali. Pada VBB
sebesar 2 V, arus IB pun berangsur konstan.
Jika diubah dalam skala mikro memang
terjadi penurunan arus IB di setiap VCE nya,
tetapi jika dikonversi ke satuan ampere
maka arus IB terlihat konstan. Arus IB pada
VBB sekitar 13 µA. Pada V BB sebesar 3 V
arus IB yang didapat sekitar 23µA. Arus IB
terlihat sedikit meningkat dan sampai
akhirnya mencapai titik konstan pada VCE
sekitar 3 V. Pada VBB sebesar 4 V, arus IB
cukup konstan besarnya sekitar 33µA.
Selanjutnya pada VBB 5 V, arus IB tidak
mencapai titik konstan melainkan masih
menunggu suplai VCC yang lebih besar
agar VCE benar-benar mampu mencapai
titik kerjanya. Hal ini menyebabkan kurva
VBB sebesar 5 V hanya menunjukkan garis
linier ke atas. Sesuai dengan apa yang

telah dikatakan sebelumnya bahwa seluruh
data berada di halaman berikutnya (setelah
halaman ini) maka untuk memperjelas
penjelasan di atas dapat dilihat data-data
yang menjadi acuan penjelasan. Tabel
dibuat dalam bentuk potrait penuh agar
memuat keseluruhan data.

Berdasarkan tabel 3.1 maka kurva
IC terhadap VCE adalah sebagai berikut.

Gambar 3.1 – Kurva IC vs VC sebelum di-fitting

Gambar 3.2 – Kurva IC vs VC setelah di-fitting

Pada gambar 3.1 terlihat bahwa
kurva IC vs VCE yang belum di-fitting
sehingga kurva tersebut sesuai dengan data
yang diinputkan sebelum kurva dibuat.
Sedangkan pada gambar 3.2 terlihat bahwa

kurva IC vs VCE sangat rapi setelah difitting. Jika dibandingkan dengan kurva
ideal dari transistor terlihat kurva
percobaan sedikit menyerupai kurva ideal
tetapi titik breakdown dari transistor tidak
tercapai. Hal ini terjadi karena VCC tidak
terlalu besar hanya sampai 10 V saja, jika
sumber tegangan VCC diberikan hingga 80
V(sumber : datasheet BD 139 ™Continental Device India Limited), dirasa titik
breakdown akan tercapai.
Berdasarkan
materi
kuliah
transistor,
besar
penguatan
arus
dilambangkan dengan β dan α. β
merupakan besar penguatan arus pada
emitor bersama umumnya harga β sudah
diberikan dalam datasheet transistor sesuai

dengan pabrikannya. Secara umum harga β
berkisar antara 50 hingga 600. Sedangkan

harga α merupakan perbandingan antara
besar perubahan arus IC dan IE.
Pada percobaan ini harga α pada
setiap VBB rata-rata berkisar antara 0,793
dan harga sekitar ini masih masuk kedalam
harga toleransi α secara umum yakni
berkisar antara 0,5 hingga 0,988 yang jelas
harga α tidak akan selalu lebih besar dari
1. Semua bergantung pada datasheet
transistor
masing-masing
pabrikan.
Sedangkan harga β rata-rata dalam
percobaan ini sekitar 429,702. Secara
umum harga β diberikan sekitar 50 hingga
600. Harga β pada percobaan kali ini
masih masuk ke dalam rentang β secara
umum. Namun, untuk lebih tepatnya harus
dibandingkan sesuai dengan datasheet
pabirkan transistor.
Jika dilihat dari kurva percobaan,
pastinya terdapat daerah-daerah penting
yang menjadikan karakteristik dari
transistor. Daerah itu antara lain, daerah
cut off, daerah ON atau saturasi dan daerah
breakdown. Daerah cut off merupakan
daerah dimana transistor tidak mendapat
arus pada basis sehingga transistor tidak
mengalirkan arus dari kolektor ke emitor.
Sedangkan daerah ON atau saturasi
merupakan daerah kerja transistor dimana
arus kolektor mencapai nilai maksimum,
dalam keadaan saturasi arus kolektor
secara nominal bisa didapat dari
V CC
perhitungan
. Daerah breakdown
Rc
merupakan daerah dimana arus IC mlonjak
naik sangat cepat ketika lebih dari VCE
maksimummnya.
Jika dilihat pada kurva percobaan,
daerah saturasi ditunjukkan dengan daerah
yang diarsir berwarna biru (lihat gambar
3.3) sedangkan daerah cut off berada pada
VCE sebesar 10 V dan IC sekitar 0,2 µA.
Garis VCE berhimpit dengan arus IB sebesar
0,1 µA. Daerah breakdown pada
percobaan ini belum tercapai karena VCE
belum mencapai titik maksimum yang
membuat IC melonjak cepat.

Di bawah ini terdapat gambar
kurva IC vs VCE telah diperbesar agar
terlihat arsiran daerah saturasi dan daerah
cut off-nya.

Gambar berikut merupakan kurva
yang telah diperbesar sedemikian
rupa agar
terlihat
daerah
saturasinya. Arsiran berwarna biru
merupakan daerah saturasi dari
transistor yang dipakai pada
percobaan ini. Untuk daerah cutof nya tidak tampak karena
membutuhkan pembesaran yang
cukup banyak.

Gambar 3.3 – Daerah Saturasi

4. Kesimpulan
Dari percobaan kali ini diperoleh
besar arus IB yang sangat kecil yakni
dalam satuan µA. Untuk harga IC dan VCE
dari keseluruhan percobaan menunjukkan
kurva yang cukup sesuai dengan kurva
ideal transistor tetapi pada percobaan kali
ini belum bisa mencapai daerah
breakdown. Untuk daerah saturasi di capai
ketika VCE sekitar 0,1 hingga 0,2 V (lihat
gambar 3.3). Daerah cut-off dari transistor
ini dicapai ketika arus IC mendekati 0 mA.
Dengan hasil seperti ini maka didapatlah
harga α dan β rata-rata beruturut-turut
sebesar 0,793 dan 429,702.
Maka karakteristik dari transistor
NPN BD 139 (sesuai datasheet) dengan
hasil percobaan hampir mendekati harga
yang sama.