Karakteristik Transistor. Rudi Susanto

Karakteristik Transistor

Rudi Susanto

PN-Junction (Diode)

BIAS MAJU / FORWARD BIAS BIAS MUNDUR / REVERSE BIAS

Transistor Bipolar

Arus pada Transistor

 Alpha dc (α

_dc

) adalah perbandingan antara arus Ic (kolektor) dengan arus emittor (I

_e

).

 Beta dc (β

_dc

) adalah perbandingan antara arus Ic dengan arus

basis (I

_b

).

• Alpha DC ( α

_dc

) :

Bila transistor ideal, maka Ic = Ie atau ^α

_dc

= 1

• Beta DC ( ^β

_dc

^{) :}

+ V_RC - + V_CE + -

V_BE - + V_RB -

Kurva Garis Beban Transistor

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

^CE

(Vcc)

Titik Sumbat (cut off) dan Saturasi

• Titik dimana garis beban memotong kurva I

^B

= 0 (nol)

sehingga V

^CE

(cut off) = V

^CC

.

• Titik perpotongan garis beban dengan kurva I

^B

=

I

^B

(sat). Pada titik ini arus basis =I

^B

(sat) dan arus

kolektor 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 daerah Operasi Transistor :

1. Daerah Aktif 2. Daerah CutOff 3. Daerah Saturasi

4. Daerah Breakdown

Contoh :

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

Jadi koordinat titik Q adalah I^C=6mA dan V^CE=21V

Gambar Grafik

I^C(mA)

V^CE

20

30 6

21 Q

Dengan mengubah nilai R^B, maka titik Q akan bergeser ke titik lain pada garis beban.

12

CONTOH 1

R_C =1K

R_B = 1M

V_CC=10V

V_BB=5V

+

+

Diketahui transistor pada gambar di atas mempunyai 

_DC

=

100. Gambarkan garis beban DC dan tentukanlah letak dari

titik Q.

13

JAWAB

V

CE(cutoff)

= V

_CC

= 10 V

A 3 , M 4

1

V ) 7 , 0 5 ( R

V I V

mA K 2

5 V 10 R

I V

B BE BB

B

C CC )

sat ( C

Ω  μ

 

 







Arus dan tegangan di titik Q.

I

_CQ

= .I

_B

= 100 . 4,3 A I

_CQ

= 430 A

V

_CEQ

= V

_CC

– I

_C

.R

_C

V

_CEQ

= 10 – ( 430 A ).5 K

V

_CEQ

= 10 – 2,15 V

_CEQ

= 7,85 volt

V_CE

I

_C

10V 2 mA

430 uA Q

7,85 V

14

CONTOH 2

R

_C

=2K

V

_CC

=10V

V

_BB

=1V

+

+

R

_C

=100 

Tentukanlah garis beban DC dan besarnya arus dan tegangan di

titik Q pada rangkaian dibawah ini.

15

JAWAB

V_CC = I_C R_C + V_CE + I_ER_E V_CC= I_C ( R_C + R_E ) + V_CE

V 10 V

V

mA 7

, 2100 4

V 10 R

R I V

CC )

cutoff (

CE

E C

CC )

sat ( C







 

 Ω

Arus dan tegangan di titik Q V_BB = V_BE + I_ER_E

V 7 , 3 V

3 , 6 V

10 V

) 2100 ).(

mA 3

( 10

V

) R R

( I V

V

mA 3

I I

mA 3

I

100

V ) 7 , 0 1

( R

V I V

CEQ CEQ

E C

C CC

CEQ

E CQ

E

E

BE BB

E























 

 

Ω

Ω

Praktikum 1

Electronics Workbench (EWB)

• Tujuan untuk mengetahui karakteristik

transistor, rangkailah gambar berikut pada

EWB!

• 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 daerah Operasi 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 I ^C konstans

terhadap berapapun nilai V ^CE . Dari kurva ini

diperlihatkan bahwa arus I ^C hanya tergantung

dari besar arus I ^B . Daerah kerja ini biasa juga

disebut daerah linear (linear region).

Daerah Cut-Off

Jika kemudian tegangan V _CC dinaikkan perlahan- lahan, sampai tegangan V _CE tertentu yang

menyebabkan arus I _C 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 V _CE = 0 volt

sampai kira-kira 0.7 volt (transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang

membuat tegangan V _CE belum mencukupi untuk

dapat mengalirkan elektron.

Daerah Breakdown

Dari kurva kolektor, terlihat jika tegangan V _CE lebih dari 40 V, arus I _C 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 V _{CE max} yang diperbolehkan sebelum breakdown

bervari-asi. V _{CE 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 dalam mode aktif

Ringkasan hubungan arus – tegangan

T BE

T BE T

BE

V S v

C E

V S v

C B

V v S C

I e i i

I e i i

e I i

 

 



 



 

 



 













Catatan: untuk transistor pnp, gantilah v_BE dengan v_EB

 

 

1

1

1

1 1

 

 







 









 



 





 



B E

B C

E E

B E

C

i i

i i

i i i

i i

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

Contoh soal

Transistor pada gambar a mempunyai β = 100 dan v_BE= 0,7 V pada i_C =1mA.

Rancanglah rangkaian sehingga arus 2 mA mengalir melalui collector dan tegangan pada collector = +5 V

Jawab

V_C = 5 V → CBJ reverse bias → BJT pada mode aktif V_C = 5 V → V_RC = 15 – 5 = 10 V

I_C = 2 mA → R_C = 5 kΩ

v_BE= 0,7 V pada i_C = 1 mA → harga v_BE pada i_C = 2 mA:

V 717 ,

1 0 ln 2 7

,

0  



 



 

BE

 V

V_B = 0 V → V_E = -0,717 V

β = 100 → α = 100/101 =0,99

mA 02 , 99 2

, 0

2 







^C

E

I I

Harga R_Ediperoleh dari:

 



 

 



 

k 07 , 02 7

, 2

15 717 , 0

15

E E

E I

R V

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 KIRCHOFF

R_C

R_B V_CC

V_BB

+

+

+ V_BE _

+ _

V_CE

I_C

I_B

-V

_BB

+ I

_B

R

_B

+ V

_BE

= 0 ( 1 ) -V

_EE

+ I

_C

R

_C

+ V

_CE

= 0 ( 2 )

B

BE BB

B R

V I V 



B C β I I 

C CC )

sat ( C

CE R

I V 0

V ,

Jenuh   

Putus, I _C = 0  V _CE(cutoff) = V _CC

41

GARIS BEBAN DC

V

_CE

I

_C

V

CE(cutoff)

= V

_CC

I

_C(sat)

= V

_CC

R

_C

garis beban DC

42

SATURATE, CUTOFF, Q POINT

V

_CE

I _C

V

_CE(cutoff)

I

_C(sat)

I

_CQ

Q

V

_CQ

2 2

) (

) (

cutof f CE

CEQ

sat C

CQ

V V I I





43

KURVA KOLEKTOR

V

_CE

I

_C

Kurva Kolektor I

_B

= 0

V

_CE(cutoff)

I

_C(sat)

44

CONTOH 1

R_C =1K

R_B = 1M

V_CC=10V

V_BB=5V

+

+

Diketahui transistor pada gambar di atas

mempunyai 

_DC

= 100. Gambarkan garis beban

DC dan tentukanlah letak dari titik Q.

45

JAWAB

V

CE(cutoff)

= V

_CC

= 10 V

A 3 , M 4

1

V ) 7 , 0 5 ( R

V I V

mA K 2

5 V 10 R

I V

B BE BB

B

C CC )

sat ( C

Ω  μ

 

 







Arus dan tegangan di titik Q.

I

_CQ

= .I

_B

= 100 . 4,3 A I

_CQ

= 430 A

V

_CEQ

= V

_CC

– I

_C

.R

_C

V

_CEQ

= 10 – ( 430 A ).5 K

V

_CEQ

= 10 – 2,15 V

_CEQ

= 7,85 volt

V_CE

I

_C

10V 2 mA

430 uA Q

7,85 V

46

CONTOH 2

R

_C

=2K

V

_CC

=10V

V

_BB

=1V

+

+

R

_C

=100 

Tentukanlah garis beban DC dan besarnya arus dan tegangan di

titik Q pada rangkaian dibawah ini.

47

JAWAB

V_CC = I_C R_C + V_CE + I_ER_E V_CC= I_C ( R_C + R_E ) + V_CE

V 10 V

V

mA 7

, 2100 4

V 10 R

R I V

CC )

cutoff (

CE

E C

CC )

sat ( C







 

 Ω

Arus dan tegangan di titik Q V_BB = V_BE + I_ER_E

V 7 , 3 V

3 , 6 V

10 V

) 2100 ).(

mA 3

( 10

V

) R R

( I V

V

mA 3

I I

mA 3

I

100

V ) 7 , 0 1

( R

V I V

CEQ CEQ

E C

C CC

CEQ

E CQ

E

E

BE BB

E























 

 

Ω

Ω

Praktikum 1

Electronics Workbench (EWB)

• Tujuan untuk mengetahui karakteristik

transistor, rangkailah gambar berikut pada

EWB!

• Isi tabel berikut :

Praktikum 2 Rangkaian transistor

sebagai saklar

Terima Kasih