BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR (BJT)
A) TIPE TRANSISTOR Transistor NPN
Tipe NPN terdiri dari selapis semikonduktor tipe-p di antara dua lapisan tipe-n. Arus kecil yang memasuki basis pada tunggal emitor dikuatkan di keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor NPN hidup ketika tegangan basis lebih tinggi daripada emitor.
Transistor PNP
Tipe PNP terdiri dari selapis semikonduktor tipe-n di antara dua lapis semikonduktor tipe-p. Arus kecil yang meninggalkan basis pada moda tunggal emitor dikuatkan pada keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor PNP hidup ketika basis lebih rendah daripada emitor.
Gambar 2.1. Transistor PNP dan NPN
B) OPERASI TRANSISTOR
Pengoperasian transistor disesuaikan dengan tipe dari transistor tersebut, yakni PNP atau NPN. Transistor memiliki tiga daerah operasi yang sering dimanfaatkan yakni, daerah aktif, saturasi, dan cut off.
Laboratorium Sistem Elektronika | Modul Praktikum Elektronika 24 Transistor Tipe PNP
Mode EBJ CBJ
Cut Off Reverse Reverse Aktif Forward Reverse Saturasi Forward Forward
Transistor Tipe NPN
Mode EBJ CBJ
Cut Off Reverse Reverse Aktif Forward Reverse Saturasi Forward Forward
C) ANALISA PRATEGANGAN
Ada beberapa macam prategangan/bias yang biasanya digunakan dalam berbagai macam transistor baik itu NPN maupun PNP. Berikut ini akan dijelaskan secara singkat beberapa bias yang sering digunakan.
Fixed Bias
Pada konfigurasi ini, catuan transistor dihubungkan hanya ke satu sumber teganganyang biasanya dinotasikan dengan Vcc. Di bawah ini akan dijelaskan secara umum mengenai konfigurasi fixed bias.
Gambar 2.2. Rangkaian Fixed Bias
Emiter Stabilized Bias
Pada dasarnya konfigurasi pra tegangan ini hampir mirip dengan fixed bias, namun di sini ditambahi lagi resistor pada kaki emitor.
Laboratorium Sistem Elektronika | Modul Praktikum Elektronika 25 Gambar 2.3. Rangkaian Emitter Stabilized Bias
Voltage Divider Bias
Pada konfigurasi ini, catuan tegangan untuk basis didapatkan melalui pembagian tegangan antara dua buah resistor yang terhubung dengan kaki basis.
Gambar 2.4. Rangkaian Voltage Divider Bias
D) KONFIGURASI PENGUAT TRANSISTOR
Transistor merupakan komponen dasar untuk sistem penguat. Untuk bekerja sebagai penguat, transistor harus berada dalam kondisi aktif. Kondisi aktif dihasilkan dengan memberikan bias pada transistor. Bias dapat dilakukan dengan memberikan arus yang konstan pada basis atau pada kolektor. Jika pada kondisi aktif transistor diberikan sinyal (input) yang kecil, maka akan dihasilkan sinyal keluaran (output) yang lebih besar. Ada 3 macam konfigurasi dari rangkaian penguat transistor yaitu : Common‐Emitter (CE), Common‐Base (CB), dan Common‐Collector (CC). Konfigurasi umum transistor bipolar penguat ditunjukkan oleh gambar berikut ini.
Laboratorium Sistem Elektronika | Modul Praktikum Elektronika 26
Penguat Common Emitter
Gambar 2.5. Rangkaian Penguat Common Emitter
Penguat Common Base
Gambar 2.6. Rangkaian Penguat Common Base
Penguat Common Collector
Laboratorium Sistem Elektronika | Modul Praktikum Elektronika 27
E) APLIKASI TRANSISTOR
Sebelum melangkah ke aplikasi dari transistor,ada baiknya menelaah terlebih dahulu kurva karakteristik transistor berikut ini.
Gambar 2.8. Kurva Karakteristik Transistor
Fungsi transistor sebagai penguat telah sedikit dibahas sebelumnya. Yang sekarang akan dibahas adalah transistor sebagai saklar dan inverter dengan memanfaatkan daerah saturasi dan cut-off dari transistor tersebut.
Transistor Sebagai Inverter
Pada rangkaian ini, transistor masih bekerja pada kondisi saturasi maupun cut-off. Layaknya gerbang logika NOT(inverter), transistor dapat mengubah input High(bit 1) menjadi Low(bit 0) ataupun sebaliknya. Ketika ada arus input pada kaki basis(dalam hal ini isyarat 1) maka transistor akan ON dan arus mengalir dari kolektor ke emitor, sehingga output F akan bernilai 0. Sebaliknya jika tidak ada arus input pada kaki Basis maka transistor akan OFF. Tidak akan ada arus mengalir menuju emitor,sehingga arus akan dialirkan ke output. Output bernilai 1.
Laboratorium Sistem Elektronika | Modul Praktikum Elektronika 28 Menentukan nilai RB dan RC :
- Asumsi hFE = 100, Ic sat = 10 mA dan VBE = 0,7 V (sebaiknya melihat datasheet transistor yang digunakan)
- Maka akan didapatkan RC =
atau RC = 500Ω
- Untuk mencari nilai RB, maka akan ditentukan dulu nilai Ib
Ib =
atau Ib = 0.1 mA - Terakhir akan didapatkan
RB = atau RB = 43 kΩ
Transistor Sebagai Saklar
Pada prinsipnya, switching menggunakan transistor sama halnya dengan switching menggunakan saklar ataupun relay. Di sini fungsi transistor digunakan untuk menyambung ataupun memutuskan arus pada suatu rangkaian listrik. Agar transistor dapat berfungsi sebagai saklar, maka harus di set dulu komponen-komponen yang digunakan serta tegangan pencatu yang digunakan agar transistor berada pada daerah saturasi (saklar on) dan juga cut off (saklar off). Berikut ini sedikit ilustrasinya.
Gambar 2.9. Transistor Sebagai Saklar
Dari gambar diatas dan dari keterangan sebelumnya, saat transistor berada pada kondisi saturasi (saklar ON), maka kaki collector dan emmitor akan terhubung sehingga VCE = 0, namun sebaliknya jika berada pada kondisi cut off (saklar OFF), maka akan didapat VCE
Laboratorium Sistem Elektronika | Modul Praktikum Elektronika 29
E. PROSEDUR PRAKTIKUM
1. KURVA KARAKTERISTIK TRANSISTOR
Gambar 2.10. Karakterisasi Transistor Langkah kerja:
1. Susunlah komponen-komponen yang digunakan pada project board sesuai dengan rangkaian skematik di atas (RB=100kΩ, RC = 470 kΩ)
2. Karena hanya ada satu buah multimeter, maka untuk mengukur arus maupun tegangan dilakukan secara bergantian
3. Perhatikan rangkian sebelah kiri dan susun seperti pada gambar di atas dengan menyambung secara seri multimeter yang digunakan dengan RB serta VBB, sedangkan rangkaian di sebelah kanan dibiarkan saja terbuka dengan tidak membentuk satu loop tertutup.
4. Set VBB agar arus yang terukur di multimeter (IB) tersebut sama dengan 0.02 mA. Jika sudah pindahkan multimeter ke rangkaian sebelah kanan dan biarkan untuk sementara waktu rangkaian di sebelah kiri dalam keadaan open circuit
5. Sekarang perhatikan rangkaian sebelah kanan, pasang multimeter secara seri untuk mengukur arus (IC) yang melewati rangkaian sebelah kanan
6. Sambunglah rangkaian sebelah kiri yang terputus tersebut dengan jumper kabel dan kemudian amati nilai IC yang terukur dengan mengubah nilai VCC dari 0 V – 10 V 7. Jika telah mendapatkan nilai IC, sekarang amati nilai VCE dengan memasang secara
parallel multimeter tersebut,dengan terlebih dahulu menyambungkan kembali rangkaian sebelah kanan dengan jumper
8. Ulangi lagi langkah di atas untuk nilai Ib yang berbeda (0.04 – 0.01mA) 9. Catat hasilnya dalam jurnal
Laboratorium Sistem Elektronika | Modul Praktikum Elektronika 30 10. Gambarkan hasil yang didapat ke dalam grafik kurva karakteristik transistor
menggunakan kertas yang tersedia
11. Tentukan juga Ic saturasi dan VCE saturasi dari masing-masing kurva
2. PENGUAT COMMON BASE
Gambar 2.11. Penguat Common Base Langkah Kerja :
1. Susunlah komponen-komponen yang digunakan pada project board sesuai dengan rangkaian skematik di atas.
2. Berikan sinyal input dan ukur harganya (Vi). Dengan amplitude kurang dari 50mV (sinyal kecil) dan frekuensi 1kHz.
3. Sambungkan Probe Ch1 Osiloskop pada input dan Ch2 pada output. 4. Amati sinyal output dan hitung berapa penguatannya.
5. Ukur tahanan masukan (Rin) dan tahanan luaran (Rout) menggunakan potensiometer.
6. Potensiometer dipasang seri antara generator sinyal dan kapasitor C1 (4.7uF) untuk mendapatkan nilai Rin. Ubah-ubah nilai potensiometer sehingga didapat nilai sinyal input Vi‟ = ½ Vi. Dengan nilai Vi‟ adalah tegangan yang terukur setelah C1
7. Lepaskan potensiometer, lalu ukur potensiometer tersebut menggunakan multimeter. Nilai yang terukur tersebut adalah nilai Rin.
8. Pengukuran Rout dilakukan dengan memasang potensiometer pada output. 9. Pasang potensiometer sebagai beban.
10. Berikan input, kemudian ukur output sebelum dipasang potensiometer. Nilai ini adalah Vo
11. Ukur Vo‟ (tegangan pada potensiometer yang telah terpasang pada output) dan ubah nilai potensiometer sampai didapat Vo2 = 1/2Vo1 (input tidak diubah).
Laboratorium Sistem Elektronika | Modul Praktikum Elektronika 31 12. Lakukan seperti nomor 7. Nilai yang terukur tersebut adalah nilai Rout.
3. PENGUAT COMMON EMITTER
Gambar 2.12. Penguat Common Emitter Langkah Kerja :
1. Susunlah komponen-komponen yang digunakan pada project board sesuai dengan rangkaian skematik di atas.
2. Berikan sinyal input dan ukur harganya (Vi). Dengan amplitude kurang dari 50mV (sinyal kecil) dan frekuensi 1kHz.
3. Sambungkan Probe Ch1 Osiloskop pada input dan Ch2 pada output. 4. Amati sinyal output dan hitung berapa penguatannya.
5. Ukur tahanan masukan (Rin) dan tahanan luaran (Rout) menggunakan potensiometer. Cara pengukuran Rin dan Rout sama seperti praktikum 3.
4. PENGUAT COMMON COLLECTOR
Laboratorium Sistem Elektronika | Modul Praktikum Elektronika 32 Langkah Kerja :
1. Susunlah komponen-komponen yang digunakan pada project board sesuai dengan rangkaian skematik di atas.
2. Berikan sinyal input dan ukur harganya (Vi). Dengan amplitude kurang dari 50mV (sinyal kecil) dan frekuensi 1kHz.
3. Sambungkan Probe Ch1 Osiloskop pada input dan Ch2 pada output. 4. Amati sinyal output dan hitung berapa penguatannya.
5. Ukur tahanan masukan (Rin) dan tahanan luaran (Rout) menggunakan potensiometer. Cara pengukuran Rin dan Rout sama seperti praktikum 3 dan 4.
5. TRANSISTOR SEBAGAI INVERTER
Gambar 2.14. Transistor Sebagai Inverter Langkah Kerja :
1. Susunlah komponen-komponen yang digunakan pada project board sesuai dengan rangkaian skematik di atas.
2. Atur nilai VCC = 5 V.
3. Sambungkan sinyal generator pada Rb dengan amplitude 2 Vpp dan frekuensi 1 kHz. 4. Sambungkan probe Ch1 osiloskop pada sinyal masukan dan Ch2 pada sinyal keluaran
di kaki colletor BJT.
5. Amati bentuk sinyal dan Gambarkan. 6. Tuliskan hasil pengamatan pada jurnal.
7. Lakukan variasi bentuk sinyal (Segitiga, Kotak, Persegi) 8. Amati bentuk sinyal dan Gambarkan.
Laboratorium Sistem Elektronika | Modul Praktikum Elektronika 33
6. TRANSISTOR SEBAGAI SAKLAR
Gambar 2.15. Transistor Sebagai Saklar Langkah Kerja :
1. Susunlah komponen-komponen yang digunakan pada project board sesuai dengan rangkaian skematik di atas.
2. Atur nilai VCC = 5 V.
3. Set potensiometer sehingga nilai VBE = 0. Ukur resistansinya.
4. Putar Potensiometer hingga led indicator menyala. Cabut potensioter dan ukur resistansinya saat led menyala.
Laboratorium Sistem Elektronika | Modul Praktikum Elektronika 34
MODUL III MOSFET
A. PENDAHULUAN
Dalam bab ini akan dibahas transistor efek medan (Field Effect Transistor – FET). Ada dua macam FET, yaitu FET sambungan (junction FET = JFET) dan Transistor Efek Medan Logam-Oksida-Semikonduktor (metal-oxide-semiconductor field effect transistor-MOSFET). Prinsip dasar perangkat ini pertama kali diusulkan oleh Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1925 . MOSFET mencakup kanal dari bahan semikonduktor tipe-N dan tipe-P, dan disebut NMOSFET atau PMOSFET (juga biasa nMOS, pMOS).
B. TUJUAN PRAKTIKUM
Tujuan praktikum adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui dan mempelajari karakteristik transistor MOSFET.
2. Memahami konfigurasi MOSFET sebagai penguat untuk konfigurasi Common Source dan Common Drain.
3. Mengaplikasikan MOSFET sebagai saklar.
C. ALAT DAN KOMPONEN
Alat dan komponen yang digunakan dalam praktikum adalah sebagai berikut: 1. 1 Set Osiloskop dan Probe
2. 1 Set Multimeter
3. 1 Set Function Generator 4. 1 Set DC Power Supply 5. Kabel Jumper
6. Tang Potong 7. Project Board 8. Komponen
Transistor MOSFET Enhancement Mode (IRF530)
Resistor (100KΩ dan 2K2Ω)
Laboratorium Sistem Elektronika | Modul Praktikum Elektronika 35