Karakteristik Transistor

Rudi Susanto

PN-Junction (Diode)

BIAS MAJU / FORWARD BIAS BIAS MUNDUR / REVERSE BIAS

Transistor Bipolar

Arus pada Transistor

Alpha dc (αdc) adalah perbandingan antara arus Ic (kolektor) dengan arus emittor (Ie).

Beta dc (βdc) adalah perbandingan antara arus Ic dengan arusbasis (Ib).

• Alpha DC (αdc) :

Bila transistor ideal, maka Ic = Ie atau αdc = 1

• Beta DC (βdc) :

+VRC

-

+VCE

-+VBE

-

+ VRB -

Kurva Garis Beban Transistor

Garis yang menghubungkan sumbu Ic (Vcc/Rc) dengan sumbu VCE (Vcc)

Titik Sumbat (cut off) dan Saturasi

• Titik dimana garis beban memotong kurva IB = 0 (nol)

sehingga VCE (cut off) = VCC.

• Titik perpotongan garis beban dengan kurva IB = IB(sat). Pada titik ini arus basis =IB(sat) dan aruskolektor adalah maksimum.

Daerah Aktif Transistor

• Adalah semua titik operasi antara titik cut off dan saturasi.

• Perpotongan dari arus basis dan garis beban adalah titik stasioner (Quiscent).

Q

Daerah Operasi Transistor

Sebuah Transistor memiliki empat daerahOperasi Transistor :

1. Daerah Aktif

2. Daerah CutOff

3. Daerah Saturasi

4. Daerah Breakdown

Contoh :

• Transistor 2N4401 (Si), βdc = 80. Gambarkan garisbeban dan titik kerja (Q) dari rangkaian dibawah ini :

Jadi koordinat titik Q adalah IC=6mA dan VCE=21V

Gambar Grafik

IC (mA)

VCE

20

30

6

21

Q

Dengan mengubah nilai RB, maka titik Q akan bergeser ke titik lain pada garis beban.

12

CONTOH 1

RC =1K

RB = 1M

VCC

=10V

VBB

=5V

+

+

Diketahui transistor pada gambar di atas mempunyai DC =

100. Gambarkan garis beban DC dan tentukanlah letak dari

titik Q.

13

JAWAB

VCE(cutoff) = VCC = 10 V

A3,4M1

V)7,05(

R

VVI

mA2K5

V10

R

VI

B

BEBBB

C

CC)sat(C

μΩ

Arus dan tegangan di titik Q.

ICQ = .IB = 100 . 4,3 A

ICQ = 430 A

VCEQ = VCC – IC.RC

VCEQ = 10 – ( 430 A ).5 K

VCEQ = 10 – 2,15

VCEQ = 7,85 volt

VCE

IC

10V

2 mA

Q430 uA

7,85 V

14

CONTOH 2

RC =2K

VCC

=10V

VBB

=1V

+

+R

C =100

Tentukanlah garis beban DC dan besarnya arus dan tegangan di

titik Q pada rangkaian dibawah ini.

15

JAWABVCC = IC RC + VCE + IE RE

VCC = IC ( RC + RE ) + VCEV10VV

mA7,42100

V10

RR

VI

CC)cutoff(CE

EC

CC)sat(C

Ω

Arus dan tegangan di titik Q

VBB = VBE + IE RE

V7,3V3,6V10V

)2100).(mA3(10V

)RR(IVV

mA3II

mA3I100

V)7,01(

R

VVI

CEQ

CEQ

ECCCCCEQ

ECQ

E

E

BEBBE

Ω

Ω

Praktikum 1Electronics Workbench (EWB)

• Tujuan untuk mengetahui karakteristiktransistor, rangkailah gambar berikut padaEWB!

• Isi tabel berikut :

This example illustrates the measurement of the currents and voltage for the circuit

Praktikum 2 Rangkaian transistor sebagai saklar

This example illustrates the simulation of

the signal voltage gain of an amplifier

This example illustrates the measurement of the gain of a CE amplifier using a Bode plotter to measure the frequency response for the circuit

Terima Kasih

Proses Penguatan Sinyal

Rangkaian Bias PNP

• Transistor PNP disebut pengimbang (complement) dari transistor NPN. Dalam arti bahwa semua tegangan dan arus berlawanan dengan transistor NPN.

-Vc+

IE

-20V

Daerah Operasi Transistor

Sebuah Transistor memiliki empat daerahOperasi Transistor :

1. Daerah Aktif

2. Daerah CutOff

3. Daerah Saturasi

4. Daerah Breakdown

Daerah Aktif

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 Cut-Off

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 Saturasi

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 Breakdown

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.

Stuktur divais dan cara kerja fisik

• Struktur yang Disederhanakan dan Mode Operasi

32

Gambar 1. Struktur sederhana transistor npn

Gambar 2. Struktur sederhana transistor pnp

Karakteristik Arus – Tegangan

Polaritas tegangan dan aliran arus dalam transistor yang di bias dalammode aktif

Ringkasan hubungan arus – tegangan

TBE

TBE

TBE

VvSCE

VvSCB

Vv

SC

eIi

i

eIi

i

eIi

Catatan: untuk transistor pnp, gantilah vBE dengan vEB

1

1

1

11

BEBC

EEBEC

iiii

iiiii

VT = tegangan termal = kT/q ≈ 25 mV pada suhu kamar

Contoh soal

Transistor pada gambar a mempunyai β = 100 dan vBE = 0,7 V pada iC =1mA.Rancanglah rangkaian sehingga arus 2 mA mengalir melalui collector dan teganganpada collector = +5 V

JawabVC = 5 V → CBJ reverse bias → BJT pada mode aktifVC = 5 V → VRC = 15 – 5 = 10 VIC = 2 mA → RC = 5 kΩ

vBE = 0,7 V pada iC = 1 mA → harga vBE pada iC = 2 mA:

V717,01

2ln7,0

BEV

VB = 0 V → VE = -0,717 V

β = 100 → α = 100/101 =0,99

mA 02,299,0

2

C

E

II

Harga RE diperoleh dari:

k 07,702,2

15717,0

15

E

EE

I

VR

Contoh soal

Tentukan harga tegangan pada semua simpul dan arus pada semua cabang. Asumsikan β = 100

38

Contoh soal

Tentukan harga tegangan pada semua simpul dan arus pada semua cabang. Asumsikan β = 100

39

40

PERSAMAAN KIRCHOFFR

C

RB

VCC

VBB

+

+

+_V

BE

+

_V

CE

IC

IB

-VBB + IB RB + VBE = 0 ( 1 )

-VEE + IC RC + VCE = 0 ( 2 )

B

BEBBB

R

VVI

BC IβI

C

CC)sat(CCE

R

VI0V,Jenuh

Putus, IC = 0 VCE(cutoff) = VCC

41

GARIS BEBAN DC

VCE

IC

VCE(cutoff)

= VCC

IC(sat)

=V

CC

RC garis beban DC

42

SATURATE, CUTOFF, Q POINT

VCE

IC

VCE(cutoff)

IC(sat)

QI

CQ

VCQ

2

2

)(

)(

cutoffCE

CEQ

satC

CQ

VV

II

43

KURVA KOLEKTOR

VCE

IC

Kurva Kolektor

IB

= 0

VCE(cutoff)

IC(sat)

44

CONTOH 1

RC =1K

RB = 1M

VCC

=10V

VBB

=5V

+

+

Diketahui transistor pada gambar di atas

mempunyai DC = 100. Gambarkan garis beban

DC dan tentukanlah letak dari titik Q.

45

JAWAB

VCE(cutoff) = VCC = 10 V

A3,4M1

V)7,05(

R

VVI

mA2K5

V10

R

VI

B

BEBBB

C

CC)sat(C

μΩ

Arus dan tegangan di titik Q.

ICQ = .IB = 100 . 4,3 A

ICQ = 430 A

VCEQ = VCC – IC.RC

VCEQ = 10 – ( 430 A ).5 K

VCEQ = 10 – 2,15

VCEQ = 7,85 volt

VCE

IC

10V

2 mA

Q430 uA

7,85 V

46

CONTOH 2

RC =2K

VCC

=10V

VBB

=1V

+

+R

C =100

Tentukanlah garis beban DC dan besarnya arus dan tegangan di

titik Q pada rangkaian dibawah ini.

47

JAWABVCC = IC RC + VCE + IE RE

VCC = IC ( RC + RE ) + VCEV10VV

mA7,42100

V10

RR

VI

CC)cutoff(CE

EC

CC)sat(C

Ω

Arus dan tegangan di titik Q

VBB = VBE + IE RE

V7,3V3,6V10V

)2100).(mA3(10V

)RR(IVV

mA3II

mA3I100

V)7,01(

R

VVI

CEQ

CEQ

ECCCCCEQ

ECQ

E

E

BEBBE

Ω

Ω

Praktikum 1Electronics Workbench (EWB)

• Tujuan untuk mengetahui karakteristiktransistor, rangkailah gambar berikut padaEWB!

• Isi tabel berikut :

Praktikum 2 Rangkaian transistor sebagai saklar

Terima Kasih