MODUL II

TRANSISTOR

1. Pendahuluan[Kembali]

Transistor adalah komponen semikonduktor yang berfungsi sebagai sakelar elektronik atau penguat sinyal. Secara sederhana, transistor mirip dengan keran air; sedikit putaran (arus listrik kecil) dapat mengontrol aliran air yang jauh lebih besar (arus listrik besar). Transistor terdiri dari tiga terminal, yaitu basis (B), kolektor (C), dan emitor (E). Terdapat dua jenis utama BJT, yaitu NPN dan PNP, yang dibedakan berdasarkan susunan lapisan semikonduktornya.

  • Transistor NPN: Terdiri dari lapisan P yang diapit oleh dua lapisan N. Arus listrik yang kecil pada basis akan mengendalikan arus yang lebih besar yang mengalir dari kolektor ke emitor.
  • Transistor PNP: Terdiri dari lapisan N yang diapit oleh dua lapisan P. Transistor ini bekerja dengan cara yang berlawanan, di mana arus kecil pada basis mengendalikan arus yang lebih besar yang mengalir dari emitor ke kolektor.
    Prinsip dasar kerja transistor adalah kemampuannya untuk mengendalikan arus yang besar dengan arus yang kecil. Hubungan antara arus-arus ini didefinisikan oleh faktor penguatan arus (β), di mana IC​=βIB​. Dengan mengontrol arus basis, kita dapat menentukan daerah kerja transistor, yaitu cut-off (tidak ada arus kolektor), saturasi (arus kolektor maksimum), atau aktif (arus kolektor sebanding dengan arus basis). Praktikum ini akan memfokuskan pada pengujian karakteristik ini untuk memvalidasi teori yang ada.

2. Tujuan[Kembali]

  1. Mengetahui prinsip kerja transistor.
  2. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dari rangkaian Fixed Bias.
  3. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dari rangkaian Emitter Stabillized Bias
  4. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dari rangkaian Self Bias.
  5. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dari rangkaian Voltage Divider Bias.
  6. Mengetahui prinsip kerja Regulator Power Supply.                

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat

1. DC Power Supply

DC Power Supply

    DC power supply, atau catu daya searah, adalah perangkat yang menyediakan tegangan listrik searah yang stabil dan dapat diatur untuk berbagai aplikasi elektronik. Kegunaannya meliputi penyediaan daya yang konsisten untuk pengujian dan pengembangan perangkat elektronik, seperti rangkaian sirkuit dan komponen. DC power supply juga digunakan dalam peralatan laboratorium untuk eksperimen dan analisis, serta dalam sistem elektronik yang membutuhkan tegangan tetap untuk beroperasi dengan benar. Dengan kemampuannya untuk mengatur dan mengontrol tegangan dan arus, DC power supply memastikan kinerja optimal dan keamanan dalam aplikasi elektronik, mendukung pengembangan dan pengujian berbagai teknologi.


2. Multimeter

Multimeter


    Multimeter adalah alat yang sangat berguna dalam pengukuran dan diagnostik elektronik, karena mampu mengukur berbagai parameter listrik seperti tegangan, arus, dan resistansi. Dengan kemampuan ini, multimeter memungkinkan teknisi dan insinyur untuk memeriksa dan menganalisis kondisi sirkuit elektronik, menemukan masalah atau kerusakan, dan memastikan komponen berfungsi dengan benar. Selain itu, multimeter sering digunakan dalam pemeliharaan dan perbaikan peralatan elektronik, memberikan data penting untuk perbaikan atau kalibrasi sistem. Fungsionalitas yang luas dan kemudahan penggunaan menjadikan multimeter sebagai alat penting dalam pengembangan, perawatan, dan troubleshooting perangkat elektronik.


3. Jumper
  Jumper
    Di bidang elektronika, jumper digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan jalur pada papan sirkuit, memungkinkan konfigurasi dan penyesuaian pengaturan perangkat. Jumper sering dipakai untuk mengatur mode operasi, mengaktifkan atau menonaktifkan fitur, serta dalam proses troubleshooting dan pemeliharaan. Dengan kemudahan dalam pemasangan dan penggantian, jumper mempermudah perubahan konfigurasi tanpa perlu soldering, sehingga meningkatkan fleksibilitas dan efisiensi dalam pengembangan dan perawatan perangkat elektronik.

B. Bahan

1. Transistor

Transistor

    Transistor memiliki berbagai kegunaan penting dalam elektronik, termasuk sebagai penguat sinyal, yang memperkuat sinyal lemah agar dapat ditransmisikan dengan lebih baik, dan sebagai saklar elektronik, yang mengontrol aliran arus dalam sirkuit dengan mengubah status on/off. Selain itu, transistor juga digunakan dalam modulasi sinyal dan pengaturan daya, mendukung fungsi krusial dalam perangkat komunikasi, komputer, dan berbagai aplikasi elektronik lainnya. Kemampuan kontrol dan fleksibilitas transistor menjadikannya komponen esensial dalam teknologi modern.

2. Resistor 1K, 10K, 560 ohm

Resistor

    Resistor berfungsi untuk membatasi aliran arus listrik dalam rangkaian elektronik, melindungi komponen sensitif, dan mengatur tegangan. Dengan membagi tegangan dan arus, resistor membantu dalam pengaturan sinyal, filter, dan aplikasi lainnya. Fungsi ini memastikan kestabilan dan keandalan operasi sirkuit elektronik, mendukung berbagai perangkat dan sistem dalam kehidupan sehari-hari.

4. Dasar Teori[Kembali]

Transistor adalah komponen berbahan semikonduktor yang digunakan sebagai penguat, sirkuit pemutus, penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Pada umumnya transistor memiliki 3 terminal yaitu basis (B), emitter (E), dan collector (C). Berdasarkan susunan semikonduktor yang membentuknya, transistor dibedakan menjadi dua tipe,  yaitu:

    1.     Transistor NPN

            Transistor ini disusun oleh bahan semikonduktor tiga lapis yang terdiri dari dua bahan tipe N dan satu bahan tipe P.

    2.     Transistor PNP

            Transistor ini disusun oleh bahan semikonduktor tiga lapis yang terdiri dari dua bahan tipe P dan satu bahan tipe N.

                                                                                                         

 (a)                                                         (b)


(a) Tipe transistor NPN (b) Tipe transistor PNP


A.  Daerah Operasi Transistor

                                         


 Kurva karakteristik transistor

         Berdasarkan kurva hubungan VCE, IC, dan IB diatas, terdapat beberapa region yang             menunjukkan daerah kerja transistor, yaitu:

        1. Daerah Potong (Cutoff)

            Pada kondisi cutoff, arus basis (IB) = 0 dan arus kolektor (IC) = 0, hal ini dikarenakan pada emitter dan kolektor menerima reverse bias.

        2. Daerah Saturasi

            Pada kondisi saturasi, arus kolektor (IC) akan mencapai harga maksimum, tanpa bergantung kepada arus basis (IB), dan βdc, hal ini dikarenakan pada emitter dan kolektor menerima forward bias.

  1. Daerah Aktif

      Pada kondisi aktif, terjadi sifat-sifat yang diinginkan, dimana


Atau


      
Hal ini dikarenakan pada emitter menerima forward bias sedangkan pada kolektor menerima reverse bias.

 2.   Daerah Breakdown

Kondisi breakdown ini dapat terjadi ketika arus kolektor (IC) melebihi spesifikasi yang diperbolehkan, kondisi breakdown ini dapat mengakibatkan kerusakan pada transistor, maka daerah ini harus dihindari.

 

B.  Pemberian Bias pada BJT

Istilah bias dimaksudkan penerapan tegangan DC untuk menetapkan tingkat arus dan tegangan tetap. Tegangan dan arus yang dihasilkan menyatakan titik operasi (quiescent point) atau titik Q yang menentukan daerah kerja transistor. Terdapat beberapa jenis pemberian bias pada BJT, sebagai berikut:

1.     Fixed Bias



 

Gambar 2.3 Rangkaian fixed bias sumber DC

 

                             2.     Emitter Stabillized Bias

    


Gambar 2.4 Rangkaian Emitter Stabillized bias sumber DC


    3.     Self Bias

          

Gambar 2.5 Rangkaian Self bias sumber DC

    4.     Voltage Divider Bias




      


Gambar 2.6 Rangkaian voltage divider bias sumber DC


C.   Aplikasi Transistor

1.     Class A Amplifier

Amplifier kelas A adalah jenis amplifier di mana transistor (atau perangkat penguat lainnya) selalu beroperasi dalam mode aktif (linear) sepanjang siklus sinyal input. Amplifier kelas A memiliki satu transistor, amplifier ini digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan linieritas tinggi dan memiliki daya yang cukup.

Audio amplifier kelas A biasanya dikaitkan dengan linieritas tinggi tetapi efisiensi rendah

Prinsip kerja :

● Transistor dalam Mode Aktif: Dalam amplifier kelas A, transistor tidak pernah sepenuhnya mati (cut off) atau jenuh (saturation). Ini berarti transistor selalu berada dalam kondisi aktif, memungkinkan arus untuk mengalir terus menerus.

●  Arus Bias Tinggi: Amplifier kelas A dibias dengan arus yang cukup tinggi sehingga sinyal input dapat digeser di sekitar titik operasi yang linear. Ini menghasilkan distorsi yang sangat rendah dan reproduksi sinyal yang sangat akurat.

2.     Regulator Power Supply

Power supply dengan regulator adalah sistem yang menyediakan tegangan keluaran stabil meskipun ada variasi dalam tegangan masukan atau beban yang dihubungkan. Regulator bertugas menjaga tegangan output konstan dan melindungi perangkat elektronik yang terhubung dari kerusakan akibat fluktuasi tegangan. Terdapat 2 jenis regulator daya :

      ●     Regulator Linear

Regulator linear menggunakan komponen aktif seperti transistor atau op-amp untuk membatasi tegangan output. Regulator linear unggul dalam beberapa hal seperti desain yang sederhana, dan noise rendah, akan tetapi memiliki efisiensi yang rendah karena membuang kelebihan daya sebagai panas.

●      Regulator Switching

Regulator switching mengubah tegangan input ke bentuk sinyal AC dengan frekuensi tinggi menggunakan switching transistor, kemudian menurunkannya menggunakan transformator, dan akhirnya menstabilkan tegangan output dengan komponen filter. Keunggulan dari regulator switching antara lain efisiensi yang tinggi dan dapat menghasilkan berbagai tegangan output. Kekurangan dari regulator switching adalah memiliki desain yang lebih kompleks, serta bisa menghasilkan noise yang lebih tinggi.







Komentar

Posting Komentar