LABORATORIUM DASAR TEKNIK ELEKTRO INSTITUT TEKNOLOGI PLN

(1)

5

LABORATORIUM DASAR TEKNIK ELEKTRO

INSTITUT TEKNOLOGI PLN

Menara PLN

Jl. Lingkar Luar Barat, Duri Kosambi, Cengkareng

Jakarta Barat 11750

PETUNJUK PRAKTIKUM

ELEKTRONIKA

Semester Ganjil 2020/2021

S1 Teknik Elektro dan D3 Teknologi Listrik

Nama :

NIM :

(2)

i

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ... i

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... viii

STRUKTURAL LABORATORIUM ... ix

TATA TERTIB PELAKSANAAN PRAKTIKUM ... x

FORMAT PENULISAN LAPORAN PRAKTIKUM ... xii

PENGENALAN NI MULTISIM ... xv

1. Komponen NI Multisim ... xv

2. Instrumen NI Multisim ... xix

PENGENALAN ALAT DAN KOMPONEN LABORATORIUM ... xx

1. Alat ... xx

2. Komponen ... xxii

MODUL I ... 1

1.1. TUJUAN ... 1

1.2. TEORI MODUL ... 1

1.2.1. Cara Kerja Dioda ... 1

1.2.2. Karakteristik Dioda ... 2

1.2.3. Dioda Zener ... 2

1.3. TUGAS RUMAH ... 4

1.4. ALAT DAN PERLENGKAPAN ... 5

1.5. LANGKAH PERCOBAAN ... 5

1.5.1. Tegangan Catu Arah Maju ... 5

1.5.2. Tegangan Catu Arah Mundur ... 6

1.5.3. Karakteristik V-I Dioda Zener ... 7

1.5.4. Pembebanan Dioda Zener ... 8

1.6. DATA PENGAMATAN ... 9

1.6.1. Tegangan Catu Arah Maju ... 9

1.6.2. Tegangan Catu Arah Mundur ... 9

1.6.3. Karakteristik V-I Dioda Zener ... 9

1.6.4. Pembebanan Dioda Zener ... 10

1.7. TUGAS AKHIR ... 10

(3)

ii

2.1. TUJUAN ... 11

2.2.1. Rectifier Setengah Gelombang ... 11

2.2.2. Rectifier Gelombang Penuh ... 12

2.2.3. Rectifier Jembatan ... 13

MODUL III ... 19

3.1. TUJUAN ... 19

3.2.1. Cara Kerja Transistor ... 19

3.2.2. Karakteristik Dasar Transistor dan Penguat Arus ... 21

3.2.3. Transitor Jenuh ... 22

3.2.4. Konfigurasi Bipolar Juction Transistor ... 23

3.5.1. Karakteristik Tegangan-Arus Transistor ... 25

3.5.2. Karakteristik Penguat Arus Transistor ... 26

3.5.3. Arus Bocor dan Transistor Jenuh ... 27

3.6.1. Karakteristik Tegangan-Arus Transistor ... 28

3.6.2. Karakteristik Penguat Arus Transistor ... 28

3.6.3. Arus Bocor dan Transistor Jenuh ... 28

(4)

iii

4.1. TUJUAN ... 30

4.2.1. Karakteristik DC ... 30

4.2.2. Transitor Sebagai Saklar ... 31

4.5.1. Karakteristik Kerja Transistor ... 33

4.5.2. Karakteristik Penguat Arus DC Transistor ... 34

4.5.3. Pengukuran VBE ... 34

4.5.4. Pengukuran VCE jenuh ... 35

4.6.1. Karakteristik Kerja Transistor ... 36

4.6.2. Karakteristik Penguat Arus DC Transistor ... 36

4.6.3. Pengukuran VBE ... 36

4.6.4. Pengukuran VCE Jenuh ... 36

MODUL V ... 38

5.1. TUJUAN ... 38

5.2.1. Rangkaian Emitor Bersama ... 38

5.2.2. Rangkaian Basis Bersama ... 40

5.2.3. Rangkaian Kolektor Bersama ... 41

5.2.4. Rangkaian Transistor ... 42

5.5.1. Rangkaian Dasar Penguat Emitor Bersama ... 43

5.5.2. Rangkaian Dasar Penguat Basis Bersama ... 44

5.5.3. Rangkaian Dasar Penguat Kolektor Bersama ... 45

5.6.1. Rangkaian Dasar Penguat Emitor Bersama ... 46

5.6.2. Rangkaian Dasar Penguat Basis Bersama ... 46

5.6.3. Rangkaian Dasar Penguat Kolektor Bersama ... 46

(5)

iv

MODUL VI ... 47

6.1. TUJUAN ... 47

6.4. ALAT DAN BAHAN ... 49

6.6. TABEL PENGAMATAN ... 50

6.6.1. Common Emitter Transistor Amplifier ... 50

6.6.2. Data Grafik pada Oscilloscope (Beban 2 kΩ) ... 50

6.6.3. Data Grafik pada Oscilloscope (Beban 10 kΩ) ... 50

MODUL VII ... 51

7.1. TUJUAN ... 51

(6)

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Simbol DC_POWER ... xv

Gambar 2. Simbol DC_INTERACTIVE_VOLTAGE ... xv

Gambar 3. Simbol DC_CURRENT ... xv

Gambar 4. Simbol DC_INTERACTIVE_CURRENT ... xvi

Gambar 5. Simbol AC_VOLTAGE dan AC_POWER ... xvi

Gambar 6. Simbol GROUND ... xvi

Gambar 7. Simbol RESISTOR... xvi

Gambar 8. Simbol VARIABLE_RESISTOR ... xvii

Gambar 9. Simbol POTENTIOMETER ... xvii

Gambar 10. Simbol CAPACITOR ... xvii

Gambar 11. Simbol 1P2S_TAP_TMODEL ... xvii

Gambar 12. Simbol SPST ... xvii

Gambar 13. Simbol SPDT ... xviii

Gambar 14. Simbol DIODE ... xviii

Gambar 15. Simbol ZENER ... xviii

Gambar 16. Simbol FWB ... xviii

Gambar 17. Simbol LED ... xviii

Gambar 18. Simbol BJT_NPN ... xix

Gambar 19. Multimeter ... xix

Gambar 20. Oscilloscope ... xix

Gambar 21. Power Supply ... xx

Gambar 22. (a) Multimeter Analog (b) Multimeter Digital ... xx

Gambar 23. Oscilloscope ... xxi

Gambar 24. Function Generator ... xxi

Gambar 25. Transformator CT ... xxi

Gambar 26. (a) Resistor Karbon (b) Resistor Keramik ... xxii

Gambar 27. (a) Kapasitor Polar (b) Kapasitor Non-Polar ... xxiii

Gambar 28. Cara Pembacaan Kapasitor ... xxiii

Gambar 29. Potensiometer ... xxiv

Gambar 30. Dioda ... xxv

Gambar 31. Dioda Zener ... xxv

(7)

vi

Gambar 33. (a) LED (b) Menentukan Kaki LED ... xxv

Gambar 34. (a) Transistor BC107 (b) Transistor D313 ... xxvi

Gambar 35. Kondisi Dioda (a) Forward Bias (b) Reverse Bias ... 1

Gambar 36. Karakteristik V-I Dioda Silikon dan Germanium (Forward Bias) ... 2

Gambar 37. Rangkaian Dasar Dioda Zener ... 3

Gambar 38. Karakteristik Dioda Zener ... 3

Gambar 39. Percobaan Tegangan Catu Arah Maju ... 5

Gambar 40. Percobaan Tegangan Catu Arah Mundur ... 6

Gambar 41. Percobaan Karakteristik Dioda Zener ... 7

Gambar 42. Percobaan Pembebanan Dioda Zener ... 8

Gambar 43. Rangkaian Dioda (a) Penyearah Setengah Gelombang Ideal (b) Putaran Setengah Positif (c) Putaran Setengah Negatif ... 11

Gambar 44. Bentuk Keluaran Setengah Gelombang Rectifier ... 12

Gambar 45. Rectifier Gelombang Penuh ... 12

Gambar 46. Bentuk Keluaran Rectifier Gelombang Penuh ... 13

Gambar 47. Rectifier Jembatan ... 13

Gambar 48. Bentuk Keluaran Rectifier Jembatan ... 14

Gambar 49. Percobaan Rectifier Setengah Gelombang ... 15

Gambar 50. Rangkaian Percobaan Rectifier Gelombang Penuh ... 16

Gambar 51. Percobaan Rectifier Jembatan ... 17

Gambar 52. Struktur Transistor (a) NPN (b) PNP ... 19

Gambar 53. Pemanjaran Transistor NPN ... 20

Gambar 54. Rangkaian Pengganti Transistor NPN ... 20

Gambar 55. Rangkaian Dasar Transistor ... 21

Gambar 56. Kurva Karakteristik V-I Transistor ... 21

Gambar 57. Transistor Sebagai Saklar ... 22

Gambar 58. Percobaan Karakteristik Tegangan-Arus Transistor ... 25

Gambar 59. Percobaan Karakteristirk Penguat Arus Transistor ... 26

Gambar 60. Percobaan Arus Bocor dan Transistor Jenuh ... 27

Gambar 61. Karakteristik Output ... 30

Gambar 62. Karakteristik Input ... 31

Gambar 63. Garis Beban DC ... 31

Gambar 64. Kurva Karakteristik Kolektor Transistor ... 32

Gambar 65. Percobaan Karakteristik Kerja Transistor ... 33

(8)

vii

Gambar 67. Percobaan Pengukuran VBE ... 34

Gambar 68. Percobaan Pengukuran VCE Jenuh ... 35

Gambar 69. Rangkaian Dasar Emitor Bersama ... 39

Gambar 70. Rangkaian Dasar Basis Bersama ... 40

Gambar 71. Rangkaian Dasar Kolektor Bersama ... 41

Gambar 72. Simbol Dioda Ekivalen dari Transistor ... 42

Gambar 73. Percobaan Rangkaian Dasar Penguat Emitor Bersama ... 43

Gambar 74. Percobaan Rangkaian Dasar Penguat Basis Bersama ... 44

Gambar 75. Percobaan Rangkaian Dasar Penguat Kolektor Bersama. ... 45

Gambar 76. Kapasitor (a) Coupling (b) Bypass ... 47

(9)

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Cara Pembacaan Kode Resistor Karbon dan Metal Film ... xxii

Tabel 2. Kode Resistor ... xxii

Tabel 3. Kode Tegangan Maksimal Kapasitor ... xxiv

Tabel 4. Kode Toleransi Kapasitor ... xxiv

Tabel 5. Hubungan Junction Transistor ... 23

(10)

ix

STRUKTURAL LABORATORIUM

SEMESTER GANJIL 2020/2021

• Oktaria Handayani, S.T., M.T.

Kepala Laboratorium

• Ginas Alvianingsih, S.T., M.T.

• Sofitri Rahayu, S.Pd., M.Eng.

Instruktur Laboratorium

Asisten Laboratorium

• Akbar Maulana Pulungan

• Amanah Yumnah Rahma

• Anisa Rahma Putri

• Ayu Rizky Amelia

• Diwita Augustine

• Dony Bagus Saputra

• Eki Nur Afifah

• Febby Febriyanti

• Firdaus Jonathan

• Irianda Wahyu Mardianto

• Lidia Sofi Hadiyanti

• Ma’ruf Fauzi

• Maruli Tua Sipahutar

• Mokhamad Umar Hamdan

• Mita Florentin Butar Butar

• Nur Rahma

• Pratiwi Maharani

• Rahmi Liliyanti

• Ridho Hendrastiawan

• Rima Oktaviani

• Saka Winnas Suharsono

• Sri Indah Wati

(11)

x

TATA TERTIB PELAKSANAAN PRAKTIKUM

1. Praktikan WAJIB menginstall aplikasi NI MULTISIM pada PC atau Laptop masing-masing. 2. Praktikan WAJIB mempelajari video tutorial pembelajaran modul yang tersedia pada Channel

Youtube Laboratorium Rangkaian Listrik dan Elektronika sebelum praktikum modul tersebut dilaksanakan (Video setiap modul akan diunggah paling lambat 1 minggu sebelum praktikum modul tersebut dilaksanakan).

3. Praktikum dilaksanakan melalui MICROSOFT TEAMS.

4. Praktikan WAJIB standby 15 menit sebelum jadwal praktikum dimulai. 5. Absensi praktikum akan diambil dari :

• Pengumpulan Tugas Rumah masing-masing praktikan.

• Komentar pada video tutorial modul yang akan di praktikumkan dengan format : NAMA_NIM_KELAS

6. Tugas Rumah dikerjakan secara individu pada Lembar Kerja A4 dengan margin sesuai ketentuan (Sama seperti margin Laporan Praktikum) menggunakan tinta BIRU (TULIS TANGAN). Tugas Rumah di scan dan dikumpulkan dalam format PDF.

7. Pengumpulan Tugas Rumah diberi jangka waktu selama 24 JAM sebelum praktikum dimulai, pengumpulan diluar jangka waktu tersebut TIDAK DITERIMA DENGAN ALASAN APAPUN.

8. Sebelum praktikum dimulai akan dilaksanakan TES KEMAMPUAN terlebih dahulu selama 15 MENIT melalui Microsoft Forms sebanyak 10 Soal (Pilihan Berganda dan Isian Singkat). 9. Pelaksanaan Praktikum dibagi menjadi 2 sesi :

• Sesi 1 : Penjelasan Teori Modul yang dipraktikumkan. • Sesi 2 : Diskusi Rangkaian dan Pengambilan Data.

10. Sesi 1 akan dilaksanakan setelah pelaksanaan Tes Kemampuan kepada seluruh praktikan dengan jangka waktu paling lama 30 Menit.

11. Sesi 2 akan dilaksanakan terpisah antara praktikan dengan asisten masing-masing dengan jangka waktu kurang lebih selama 1 jam. Sesi 2 dibagi menjadi 2 Shift (Shift 1 Kelompok Awal dan Shift 2 Kelompok Setelahnya).

12. Setiap Kelompok WAJIB mengumpulkan 1 Laporan Praktikum setelah melaksanakan praktikum sesuai format yang telah ditentukan (DIKETIK SELURUHNYA) dalam format PDF.

13. Pengumpulan Laporan Praktikum paling lambat 48 JAM setelah praktikum dilaksanakan, untuk setiap keterlambatan dalam jangka waktu 24 Jam akan mendapatkan pengurangan nilai sebesar 1/7 dari nilai laporan total.

(12)

xi 14. Setiap kecurangan yang ditemukan pada Laporan Praktikum akan ditindak melalui pengurangan

nilai laporan tersebut.

15. Presentasi akan dilaksanakan setiap 3 minggu sekali setelah 2 pertemuan praktikum sesuai jadwal praktikum masing-masing kelas.

16. Praktikan WAJIB melakukan Presentasi Pemodelan Elektronika sesuai dengan syarat-syarat yang telah ditentukan.

17. Presentasi Pemodelan akan dilaksanakan setelah seluruh pelaksanaan praktikum selesai. 18. Format Penilaian Praktikum Rangkaian Listrik :

• Praktikum : 75% • Keaktifan : 15% • Tes Kemampuan : 15% • Tugas Rumah : 10% • Laporan Praktikum : 35% • Presentasi : 25% • Presentasi Pemodelan : 25%

19. Untuk informasi terkait pelaksanaan praktikum (Termasuk perubahan jadwal) akan diinformasikan melalui akun Instagram Laboratorium Dasar Teknik Elektro.

20. Untuk urusan atau masalah lebih lanjut terkait pelaksanaan praktikum dapat menghubungi Koordinator Asisten yang bersangkutan.

Contact Person (ID Line) : sakawinnas_ (Saka Winnas Suharsono)

Akun Media Sosial Laborarium : Instagram : lab_dte

Youtube : LAB RANGKAIAN LISTRIK DAN ELEKTRONIKA IT-PLN

Kepala Laboratorium Dasar Teknik Elektro

(13)

xii

FORMAT PENULISAN LAPORAN PRAKTIKUM

1. Laporan dikerjakan secara KELOMPOK (Selain Analisa) dan DIKETIK SELURUHNYA. 2. Laporan dikumpulkan dalam format PDF.

3. Format Teks Laporan :

• Font : Times New Roman • Font Size : 12

• Line Spacing : 1.15 • Alignment : Justify

4. Margin Cover dan Lembar Kerja Laporan : • Atas : 2 cm • Bawah : 2 cm • Kiri : 2 cm • Kanan : 1.5 cm 5. Susunan Laporan : 1) Cover 2) Judul 3) Tujuan

4) Alat dan Perlengkapan 5) Teori Modul

6) Teori Tambahan (Min. 2 Lembar) 7) Langkah Percobaan

8) Data Pengamatan

9) Rangkaian Percobaan (Beserta hasil Alat Ukur) 10) Tugas Akhir

11) Analisa (Min. 1 Lembar per Individu)  Nama ditulis di samping judul subbab Contoh : “IX. ANALISA (Maruli Tua Sipahutar)”

12) Kesimpulan

13) Pembagian Tugas Perkelompok

(14)

xiii

CONTOH COVER

LAPORAN PRAKTIKUM

CONTOH LEMBAR KERJA

LAPORAN PRAKTIKUM

(15)

xiv

CONTOH COVER

TUGAS RUMAH

CONTOH LEMBAR KERJA

TUGAS RUMAH

(16)

xv

PENGENALAN NI MULTISIM

NI Multisim merupakan sebuah Perangkat Lunak (Software) yang digunakan untuk memodelkan sebuah rangkaian listrik baik analog maupun digital serta mensimulasikannya. NI Multisim dapat melakukan berbagai macam simulasi, mulai dari pengukuran arus dan tegangan, menampilkan gelombang, transien, dll. Pada Software NI Multisim juga terdapat berbagai fitur seperti komponen dan instrumen. Beberapa dari fitur tersebut akan dijelaskan di bawah ini.

1. Komponen NI Multisim

Pada Software NI Multisim, terdapat banyak jenis komponen-komponen listrik baik analog maupun digital. Berikut penjelasan beberapa macam komponen yang digunakan pada Praktikum Rangkaian Listrik.

a. Sources

Sources berisikan komponen-komponen berupa sumber dan ground baik analog maupun digital.

1) DC_POWER

Berfungsi untuk menyuplai Tegangan DC pada rangkaian. Besarnya tegangan dapat diatur saat simulasi dalam keadaan Stop.

Gambar 1. Simbol DC_POWER 2) DC_INTERACTIVE_VOLTAGE

Berfungsi untuk menyuplai Tegangan DC pada rangkaian. Besarnya tegangan dapat diatur saat simulasi dalam keadaan Run sesuai dengan skala perubahan tegangan yang telah ditentukan sebelumnya.

Gambar 2. Simbol DC_INTERACTIVE_VOLTAGE 3) DC_CURRENT

Berfungsi untuk menyuplai Arus DC pada rangkaian. Besarnya arus dapat diatur saat simulasi dalam keadaan Stop.

(17)

xvi 4) DC_INTERACTIVE_CURRENT

Berfungsi untuk menyuplai Arus DC pada rangkaian. Besarnya arus dapat diatur saat simulasi dalam keadaan Run sesuai dengan skala perubahan arus yang telah ditentukan sebelumnya.

Gambar 4. Simbol DC_INTERACTIVE_CURRENT 5) AC_VOLTAGE dan AC_POWER

Berfungsi untuk menyuplai Tegangan AC pada rangkaian. Besarnya tegangan dapat diatur saat simulasi dalam keadaan Stop. Pada AC_VOLTAGE yang diatur adalah Tegangan Puncak (Vpeak) sedangkan pada AC_POWER yang diatur adalah Tegangan RMS (Vrms).

Gambar 5. Simbol AC_VOLTAGE dan AC_POWER 6) GROUND

Berfungsi sebagai pengaman pada rangkaian. Pada software NI Multisim, rangkaian tidak akan dapat disimulasikan apabila tidak terhubung dengan GROUND.

Gambar 6. Simbol GROUND b. Basic

Basic berisikan komponen-komponen aktif seperti resistor, induktor dan lain-lain. 1) RESISTOR

Berfungsi sebagai penghambat arus listrik. Nilai resistansinya dapat diatur saat simulasi dalam keadaan Stop.

Gambar 7. Simbol RESISTOR 2) VARIABLE_RESISTOR

Berfungsi sebagai penghambat arus listrik. Nilai resistansinya dapat diatur saat simulasi dalam keadaan Run sesuai dengan skala perubahan resistansi yang telah ditentukan sebelumnya.

(18)

xvii Gambar 8. Simbol VARIABLE_RESISTOR

3) POTENTIOMETER

Berfungsi sebagai penghambat arus listrik. Nilai resistansinya dapat diatur saat simulasi dalam keadaan Run sesuai dengan skala perubahan resistansi yang telah ditentukan sebelumnya.

Gambar 9. Simbol POTENTIOMETER 4) CAPACITOR

Berfungsi menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik. Nilai kapasitansinya dapat diatur saat simulasi dalam keadaan Stop.

Gambar 10. Simbol CAPACITOR 5) 1P2S_TAP_TMODEL

Merupakan Transformator Center Tap yang berfungsi untuk membagi tegangan pada sisi sekunder Transformator. Perbandingan lilitannya dapat diatur melalu Edit Model.

Gambar 11. Simbol 1P2S_TAP_TMODEL 6) SPST

SPST atau Single Pole Single Throw merupakan saklar yang memiliki satu kutub dan satu arah.

Gambar 12. Simbol SPST 7) SPDT

SPDT atau Single Pole Double Throw merupakan saklar yang memiliki satu kutub dan dua arah.

(19)

xviii Gambar 13. Simbol SPDT

c. Diodes 1) DIODE

Berfungsi sebagai penyearah karena hanya dapat mengalirkan arus ke satu arah. Karakteristik dari DIODE tergantung pada kodenya (Dapat dilihat pada Datasheet).

Gambar 14. Simbol DIODE 2) ZENER

Berfungsi sebagai penstabil tegangan. Karakteristik ZENER tergantung pada kodenya (Dapat dilihat pada Datasheet).

Gambar 15. Simbol ZENER 3) FWB

FWB atau Full-Wave Bridge berfungsi sebagai penyearah gelombang penuh. Karakteristik FWB tergantung pada kodenya (Dapat dilihat pada Datasheet).

Gambar 16. Simbol FWB 4) LED

LED atau Light Emitting Diode berfungsi memancarkan cahaya apabila diberi arus listrik.

Gambar 17. Simbol LED d. Transistors

1) BJT_NPN

Merupakan Transistor Bipolar jenis NPN berfungsi sebagai penguat dan saklar. Karakteristik BJT_NPN tergantung pada kodenya (Dapat dilihat pada Datasheet).

(20)

xix Gambar 18. Simbol BJT_NPN

2. Instrumen NI Multisim

Pada Software NI Multisim, terdapat banyak jenis instrument-instrumen listrik seperti alat ukur dan alat kendali. Berikut penjelasan beberapa macam instrument yang digunakan pada Praktikum Rangkaian Listrik.

a. Multimeter

Digunakan untuk mengukur arus dan tegangan DC ataupun AC (Pada AC mengukur nilai RMS), tahanan (Ω) dan frekuensi (dB).

Gambar 19. Multimeter b. Oscilloscope

Digunakan untuk menampilkan gelombang dari arus ataupun tegangan. Dapat digunakan untuk mengukur nilai puncak (Peak) dan beda fasa.

(21)

xx

PENGENALAN ALAT DAN KOMPONEN LABORATORIUM

1. Alat

a. Power Supply

Berfungsi untuk menyuplai tegangan DC pada rangkaian. Power Supply mendapat input dari Tegangan PLN 220 Vrms yang kemudian diturunkan tegangannya (Menggunakan Transformator Step-Down) lalu disearahkan untuk menghasilkan output Tegangan DC. Batas Maksimal tegangan yang disuplai oleh Power Supply adalah 30 V.

Gambar 21. Power Supply

b. Multimeter

Berfungsi untuk mengukur besaran-besaran listrik seperti Arus, Tegangan, Resistansi dan lain-lain. Multimeter ada 2 jenis, yaitu Multimeter Analog dan Multimeter Digital. Pada Multimeter Analog, pembacaan hasil ukur harus memperhatikan skala pada multimeter. Pada pengukuran arus atau tegangan AC, nilai yang terukur merupakan nilai efektif (RMS).

(a) (b)

(22)

xxi c. Oscilloscope

Berfungsi untuk menampilkan gelombang listrik (Arus atau Tegangan). Oscilloscpe juga dapat digunakan sebagai alat ukur seperti Multimeter, tetapi Oscilloscope tidak hanya mengukur nilai RMS juga dapat mengukur nilai-nilai lain seperti nilai puncak (Peak) dan puncak ke puncak (Peak to Peak).

Gambar 23. Oscilloscope d. Function Generator

Berfungsi untuk menyuplai sinyal AC pada rangkaian, baik AC Sinusoidal, AC Triangular ataupun AC Square. Kabel Function Generator terdiri dari 1 buah Kabel Fasa dan 1 buah Kabel Ground.

Gambar 24. Function Generator

e. Transformator CT

Transformator CT atau Center Tap merupakan jenis transfornator yang membagi tegangan keluarannya. Trafo CT memiliki 3 kabel pada keluarannya, yaitu 2 kabel fasa dan 1 kabel ground di tengah. Trafo CT dipasangkan pada penyearah gelombang penuh.

(23)

xxii 2. Komponen

a. Resistor

Berfungsi sebagai penghambat arus listrik.

(a) (b)

Gambar 26. (a) Resistor Karbon (b) Resistor Keramik

Tabel 1. Cara Pembacaan Kode Resistor Karbon dan Metal Film

Gelang Ke - 4 Gelang 5 Gelang 6 Gelang

1 Digit Pertama Digit Pertama Digit Pertama

2 Digit Kedua Digit Kedua Digit Kedua

3 Faktor Pengali Digit Ketiga Digit Ketiga

4 Toleransi Faktor Pengali Faktor Pengali

5 Toleransi Toleransi

6 Koefisien Suhu

*Awal pembacaan gelang yang paling rapat.

Cara pembacaan kode Resistor Keramik :

• Angka paling awal (diikuti huruf W) sebagai Parameter Daya.

• Angka di tengah sebagai nilai resistansi (diikuti simbol Ω), jika diikuti huruf maka : R : x 1 Ω

K : x 103 Ω M : x 106_Ω

• Huruf terakhir sebagai toleransi.

Tabel 2. Kode Resistor

Warna Angka Digit Faktor Pengali Toleransi Koefisien Suhu

Hitam 0 x 1 Coklat 1 x 10 ± 1% (F) 100 ppm Merah 2 x 102 _{± 2% (G)} _{50 ppm} Jingga 3 x 103 _{15 ppm} Kuning 4 x 104 _{25 ppm} Hijau 5 x 105 _{± 0.5% (D)} Biru 6 x 106 _{± 0.25% (C)} Ungu 7 x 107 _{± 0.1% (B)} Abu-abu 8 x 108 _{± 0.05% (A)} Putih 9 x 109 Emas x 0.1 ± 5% (J) Perak x 0.01 ± 10% (K) Tak Berwarna ± 20% (M)

(24)

xxiii b. Kapasitor

Berfungsi menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik.

(a) (b)

Gambar 27. (a) Kapasitor Polar (b) Kapasitor Non-Polar

Cara pembacaan kode Kapasitor Elektrolit (Polar) :

• Angka dengan satuan Farad (F, µF, nF, dll) sebagai kapasitansi. • Angka dengan satuan Volt (V) sebagai nilai tegangan maksimal.

Cara pembacaan kode Kapasitor Keramik (Non-Polar) :

• Kode yang terdiri dari angka dan huruf sebagai kode tegangan maksimal (terletak paling atas).

• Kode yang terdiri dari angka sebagai kapasitansi (Angka terakhir sebagai faktor pengali). (Dalam satuan pF)

Contoh :

104 = 10 x 104 pF = 100000 pF = 0.1 µF

• Kode yang terdiri dari huruf sebagai kode toleransi (terletak paling bawah atau dibelakang kode kapasitansi).

(25)

xxiv Tabel 3. Kode Tegangan Maksimal Kapasitor

Kode Tegangan Maksimal

1H 50 V 2A 100 V 2T 150 V 2D 200 V 2E 250 V 2G 400 V 2J 630 V

Tabel 4. Kode Toleransi Kapasitor

Kode Tegangan Maksimal

B ± 0.1 pF C ± 0.25 pF D ± 0.5 pF F ± 1 % G ± 2 % H ± 3 % J ± 5 % K ± 10 % M ± 20 % Z + 80 % - 20% c. Potensiometer

Merupakan jenis resistor dimana nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutar knobnya.

Gambar 29. Potensiometer d. Dioda

Berfungsi sebagai penyearah. Cara menentukan kaki dioda yaitu dengan mengamati gelang berwarna putih, kaki yang terdapat gelang putih adalah Katoda.

(26)

xxv Gambar 30. Dioda

e. Dioda Zener

Berfungsi sebagai penstabil tegangan. Cara menentukan kaki dioda zener yaitu dengan mengamati gelang berwarna hitam, kaki yang terdapat gelang hitam adalah Katoda.

Gambar 31. Dioda Zener f. Dioda Bridge

Merupakan 4 buah dioda yang dirancang sedemikian rupa yang berfungsi sebagai penyearah gelombang penuh. Kaki yang memiliki tanda (+) dan (-) merupakan kaki keluaran (Arus DC) dan kaki yang tidak memiliki tanda atau tertulis AC merupakan kaki masukan (Arus AC).

Gambar 32. Dioda Bridge g. LED (Ligth Emitting Diode)

Berfungsi memancarkan cahaya apabila diberi arus listrik. Kaki Anoda adalah kaki yang lebih panjang atau bagian dalamnya (Mirip bendera) lebih kecil. Kaki Katoda adalah kaki yang lebih pendek atau bagian dalamnya lebih besar.

(a) (b)

(27)

xxvi h. Transistor NPN

Berfungsi sebagai penguat dan saklar. Cara menentukan kakinya dapat dengan menggunakan multimeter atau melihat pada Datasheet.

(a) (b)

(28)

1

MODUL I

KARAKTERISTIK DIODA

1.1. TUJUAN

1. Mempelajari karakteristik Tegangan-Arus dioda. 2. Mengetahui prinsip kerja dari dioda.

3. Mempelajari karakteristik keluaran rangkaian dioda zener.

1.2. TEORI MODUL 1.2.1. Cara Kerja Dioda

Dioda mempunyai dua buah elektroda, yaitu yang disebut dengan Anoda (disingkat atau diberi notasi A) dan Katoda (disingkat atau diberi notasi K). Dioda disebut juga sebagai penyearah karena hanya bisa menghantarkan arus dalam satu arah saja. Bila dioda diberi Tegangan Arah Maju (forward bias) maka arus akan mengalir seperti pada Gambar 35 (a), sedangkan bila diberi Tegangan Arah Mundur (reverse bias) maka arus tidak akan dapat mengalir seperti Gambar 35 (b).

(a) (b)

Gambar 35. Kondisi Dioda (a) Forward Bias (b) Reverse Bias

Pada kondisi reverse bias mungkin saja ada arus sangat kecil yang mengalir yang disebut arus bocor. Sehingga bila tegangan anoda adalah nol terhadap katoda, maka anoda tidak menarik elektron dari katoda. Sebenarnya ada beberapa elektron berkecepatan tinggi yang bisa mencapai anoda (sehingga terjadi aliran arus yang meskipun sangat kecil). Namun karena sangat kecilnya arus yang terjadi, pada umumnya amperemeter tidak dapat mendeteksi adanya arus tersebut. Bila tegangan anoda negatif terhadap katoda (dioda diberi tegangan reverse), maka akan timbul medan listrik yang arahnya menolak elektron. Dengan demikian tidak terjadi aliran listrik. Bila tegangan anoda positif terhadap katoda (dioda diberi tegangan arah maju), maka timbul medan listrik yang arahnya menarik elektron sehingga dioda menghantarkan elektron dari katoda ke anoda, atau dengan kata lain menghantarkan arus dari anoda ke katoda.

(29)

2 1.2.2. Karakteristik Dioda

Karakteristik Dioda adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara arus dan tegangan dioda (karakteristik V-I). Dioda dapat dianggap sebagai tahanan satu arah, yaitu bernilai sangat besar bila mendapat tegangan reverse dan bernilai sangat kecil bila mendapat tegangan arah maju. Perhatikan Gambar 36 di bawah ini, pada tegangan di bawah 0.6 Volt arus naik perlahan-lahan (pertambahannya hanya sedikit demi sedikit). Mulai dari tegangan 0.6 Volt arus naik dengan cepat. Tegangan dimana arus mulai naik dengan cepat tersebut dinamakan tegangan “cut-in” atau potensial perintang. Pada dioda germanium, tegangan ini bernilai sekitar 0.2 - 0.3 Volt.

Gambar 36. Karakteristik V-I Dioda Silikon dan Germanium (Forward Bias)

Pada setiap titik pada kurva tersebut tetap berlaku Hukum Ohm : R_D =V

I Ket :

RD = Resistansi Dioda (Ω) V = Tegangan Listrik (Volt) I = Arus Listrik (Ampere)

Nilai RD tidak memiliki nilai yang tetap, tergantung dari titik kerja dioda (tegangan dan arus dioda pada saat itu).

1.2.3. Dioda Zener

Dioda Zener adalah komponen elektronika yang terbuat dari semikonduktor dan merupakan jenis dari dioda yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi pada reverse bias. Pada saat dipasanag pada rangkaian forward bias (bias maju), dioda zener akan memiliki karakteristik dan fungsi sebagaimana dioda normal pada umumnya.

Pada dasarnya, dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir kea rah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “Breakdown Voltage” atau

(30)

3 tegangan tembus dioda zener nya. Karakteristik ini berbeda dengan dioda biasa yang hanya dapat menyalurkan arus listrik ke satu arah. Tegangan tembus (breakdown voltage) ini disebut juga dengan tegangan zener.

Untuk lebih jelas mengenai dioda zener, dapat dilihat rangkaian dasar dioda zener di bawah ini :

Gambar 37. Rangkaian Dasar Dioda Zener

Dalam rangkaian di atas, dioda zener dipasang dengan prinsip bias balik (reverse bias). Rangkaian tersebut merupakan cara umum dalam pemasangan dioda zener. Dalam rangkaian tersebut, tegangan input (masuk) yang diberikan adalah 12 Volt tetapi multimeter menunjukkan tegangan yang melewati dioda zener adalah 2.8 Volt. Ini artinya tegangan akan turun saat melewati dioda zener yang dipasang secara bias balik (reverse bias). Sedangkan fungsi resistor dalam rangkaian tersebut adalah untuk pembatas arus listrik.

Dioda zener bekerja pada daerah reverse bias. Karakteristik V-I adalah seperti Gambar 38 di bawah ini :

(31)

4 1.3. TUGAS RUMAH

1. Apa yang dimaksud dengan semikonduktor? 2. Gambarkan pita-pita Energi dalam semikonduktor!

3. Apa yang dimaksud dengan dioda? Sebutkan macam-macam dioda dan gambarkan simbolnya!

4. Jelaskan cara kerja dioda!

(32)

5 1.4. ALAT DAN PERLENGKAPAN

1. 1 Unit PC.

2. Software NI Multisim.

1.5. LANGKAH PERCOBAAN 1.5.1. Tegangan Catu Arah Maju

1. Buat rangkaian seperti gambar di bawah ini.

Gambar 39. Percobaan Tegangan Catu Arah Maju

2. Atur DC_INTERACTIVE_VOLTAGE seperti pada berikut ini. Maximum Value : 1 V

Minimum Value : 0 V Increment : 10%

3. Jalankan simulasi dengan menekan tombol Run atau F5.

4. Atur Tegangan Sumber (Vs) sesuai dengan data pengamatan dengan cara menggeser slider ke kanan atau dengan menekan Tombol Key (Pada Gambar 39 digunakan tombol ‘A’). 5. Amati nilai arus yang terukur pada Multimeter DC untuk setiap nilai Tegangan Sumber

(Vs) dan catat pada Data Pengamatan.

(33)

6 1.5.2. Tegangan Catu Arah Mundur

Gambar 40. Percobaan Tegangan Catu Arah Mundur

4. Atur Tegangan Sumber (Vs) sesuai dengan data pengamatan dengan cara menggeser slider ke kanan atau dengan menekan Tombol Key (Pada Gambar 40 digunakan tombol ‘A’). 5. Amati nilai arus yang terukur pada Multimeter DC untuk setiap nilai Tegangan Sumber

(Vs) dan catat pada Data Pengamatan.

(34)

7 1.5.3. Karakteristik V-I Dioda Zener

Gambar 41. Percobaan Karakteristik Dioda Zener

4. Atur Tegangan Sumber (Vs) sesuai dengan data pengamatan dengan cara menggeser slider ke kanan atau dengan menekan Tombol Key (Pada Gambar 40 digunakan tombol ‘A’). 5. Amati nilai arus dan tegangan yang terukur pada Multimeter DC untuk setiap nilai

Tegangan Sumber (Vs) dan catat pada Data Pengamatan. 6. Hentikan simulasi dengan menekan tombol Stop.

(35)

8 1.5.4. Pembebanan Dioda Zener

Gambar 42. Percobaan Pembebanan Dioda Zener

2. Atur VARIABLE_RESISTOR seperti pada berikut ini. Resistance : 2 kΩ

Increment : 20%

7. Atur Resistansi Beban (R2) sesuai dengan data pengamatan dengan cara menggeser slider ke kanan atau dengan menekan Tombol Key (Pada Gambar 42 digunakan tombol ‘A’). 4. Amati nilai arus yang terukur pada Multimeter A1 dan A2 untuk setiap nilai Resistansi

Beban (R2) dan catat pada Data Pengamatan.

5. Catat kedua nilai arus tersebut pada Data Pengamatan. 6. Hentikan simulasi dengan menekan tombol Stop.

(36)

9 1.6. DATA PENGAMATAN

1.6.1. Tegangan Catu Arah Maju

VS (Volt) I 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

1.6.2. Tegangan Catu Arah Mundur

VS (Volt) I (nA) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

1.6.3. Karakteristik V-I Dioda Zener

VS (Volt) VZener (Volt) I

2 4 6 8 10 12 14 16

(37)

10 1.6.4. Pembebanan Dioda Zener

VS = 5 V R2 (%) I1 (mA) I2 (mA) 0 20 40 60 80 100 1.7. TUGAS AKHIR

1. Berdasarkan percobaan 1.5.1 yang telah dilakukan, buatlah kurva karakteristik dioda yang anda amati!

2. Berdasarkan percobaan 1.5.2 yang telah dilakukan, buatlah kurva karakteristik dioda yang anda amati!

3. Buatlah kurva karakteristik V-I dioda zener pada percobaan 1.5.3! 4. Berapakah tegangan ambang (Vcut-in) dari dioda yang anda amati?

5. Mengapa arus tidak mengalir pada waktu dioda mendapatkan tegangan terbalik? Jelaskan dengan gambar depletion layer!

(38)

11

MODUL II

DIODA PENYEARAH

2.1. TUJUAN

1. Memahami fungsi aplikasi dari dioda penyearah.

2. Mampu menganalisa rangkaian dioda penyearah setengah gelombang. 3. Mampu menganalisa rangkaian dioda penyearah gelombang penuh.

2.2. TEORI MODUL

Salah satu aplikasi dari dioda adalah dioda sebagai penyearah. Penyearah adalah peristiwa pengubahan tegangan bolak-balik menjadi tegangan searah. Rangkaian dioda sebagai penyearah juga terdiri atas beberapa model, yaitu Penyearah Setengah Gelombang, Penyearah Gelombang Penuh dengan Dua Dioda dan Penyearah Gelombang Penuh dengan Sistem Jembatan.

2.2.1. Rectifier Setengah Gelombang

(a) (b) (c)

Gambar 43. Rangkaian Dioda (a) Penyearah Setengah Gelombang Ideal (b) Putaran Setengah Positif (c) Putaran Setengah Negatif

Gambar 43 (a) menunjukkan rangkaian penyearah setengah gelombang. Sumber AC menghasilkan sebuah tegangan sinudoidal. Diasumsikan sebuah dioda ideal, putaran setengah positif tegangan sumber dioda akan bias maju. Saat saklar ditutup, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 43 (b), tegangan sumber putaran setengah positif akan muncul melalui resistor beban. Pada putaran setengah negatif, dioda merupakan bias balik. Dalam hal ini, dioda ideal akan terlihat sebagai sebuah saklar terbuka seperti ditunjukkan pada Gambar 43 (c) dan tidak ada tegangan yang muncul pada resistor beban.

(39)

12 Gambar 44. Bentuk Keluaran Setengah Gelombang Rectifier

Misalkan tegangan sinusoidal yang diberikan adalah : 𝑣(t) = V_msin ωt Ket :

Vm = Tegangan Maksimum (Volt)

Veff = Tegangan Efektif = 𝑉𝑚 √2

Maka tegangan searah setengah gelombang adalah : V_dc =Vm

π Dan arus searah adalah :

Idc = V_dc

R

2.2.2. Rectifier Gelombang Penuh

Rectifier gelombang penuh membalikkan masing-masing putaran setengah negatif sehingga mendapatkan jumlah dua kali putaran setengah positif.

Gambar 45. Rectifier Gelombang Penuh

Gambar 45 menunjukkan sebuah rangkaian rectifier gelombang penuh. Rectifier gelombang penuh sama dengan dua kali rectifier setengah gelombang. Sebab center tap, masing-masing rectifier mempunyai sebuah tegangan masukan yang sama dengan setengah tegangan sekunder. Dioda D1 menghatar ke putaran setengah positif dan dioda D2 menghantar ke putaran setengah negatif. Sebagai hasilnya, arus beban rectifier mengalir selama setengah

(40)

13 putaran bersama sama. Rectifier gelombang penuh sama dengan dua kali bolak-balik pada rectifier setengah gelombang.

Gambar 46. Bentuk Keluaran Rectifier Gelombang Penuh

Tegangan maksimum pada rectifier gelombang penuh adalah : 𝑉_𝑝 = 0.5 V_m

Maka tegangan searah adalah :

V_dc = 2 Vp π Dan arus searah adalah :

I_dc = Vdc R

2.2.3. Rectifier Jembatan

Rectifier Jembatan menyerupai rectifier gelombang penuh sebab dapat memproduksi tegangan keluaran gelombang penuh.

Gambar 47. Rectifier Jembatan

Gambar 47 menunjukkan sebuah rangkaian rectifier jembatan. Dioda D1 dan D2 menghantar di atas setengah putaran positif dan D3 dan D4 menghantar di atas setengah putaran negatif. Sebagai hasilnya arus beban rectifier mengalir selama di antara setengah putaran.

(41)

14 Gambar 48. Bentuk Keluaran Rectifier Jembatan

Tegangan maksimum pada rectifier gelombang penuh adalah : V_p = V_m

Maka tegangan searah adalah :

V_dc = 2 Vp π Dan arus searah adalah :

I_dc = Vdc R

2.3. TUGAS RUMAH

1. Apa yang dimaksud dengan dioda sebagai penyearah?

2. Gambarkan gelombang masukan dan keluaran pada rangkaian rectifier setengah gelombang!

3. Gambarkan gelombang masukan dan keluaran pada rangkaian rectifier gelombang penuh dan rectifier jembatan!

4. Jelaskan prinsip kerja transformator CT! 5. Jelaskan prinsip kerja rectifier jembatan!

(42)

1. 1 Unit PC.

2.5. LANGKAH PERCOBAAN 2.5.1. Rectifier Setengah Gelombang

Gambar 49. Percobaan Rectifier Setengah Gelombang

3. Amati nilai arus dan tegangan yang terukur pada Multimeter DC dan catat pada Data Pengamatan.

4. Hentikan simulasi dengan menekan tombol Stop.

5. Pasang Osiloskop pada rangkaian. Hubungkan Channel A Osiloskop pada Sumber (Vs) dan Channel B Osiloskop pada Beban (R).

6. Berikan warna berbeda antara kabel Channel A dan kabel Channel B untuk mempermudah dalam mengamati gelombang.

8. Buka Osiloskop dengan melakukan klik 2 kali. Atur Trigger Osiloskop pada Single untuk mempermudah dalam mengamati gelombang.

9. Atur Scale Osiloskop pada Timebase, Channel A dan Channel B hingga menunjukkan ukuran gelombang yang dapat anda amati.

10. Amati bentuk gelombang masukan dan gelombang keluaran yang ditampilkan oleh Osiloskop

12. Ulangi Langkah 2 - 11 untuk nilai Tegangan Sumber (Vs) yang berbeda (Lihat pada Data Pengamatan).

(43)

16 2.5.2. Rectifier Gelombang Penuh

Gambar 50. Rangkaian Percobaan Rectifier Gelombang Penuh

2. Atur rasio Transformator CT (TEMPLATE_1P2S_TAP_TMODEL) melalui menu Edit Model seperti pada berikut ini.

• param np1 = 2 • param ns1 = 1 • param ns2 = 1

(44)

17 13. Ulangi Langkah 3 - 12 untuk nilai Tegangan Sumber (Vs) yang berbeda (Lihat pada Data

Pengamatan). 2.5.3. Rectifier Jembatan

Gambar 51. Percobaan Rectifier Jembatan

12. Ulangi Langkah 2 - 11 untuk nilai Tegangan Sumber (Vs) yang berbeda (Lihat pada Data Pengamatan).

(45)

2.6.1. Rectifier Setengah Gelombang f = 50 Hz

VS (Vrms) Vdc Idc

2 4

2.6.2. Rectifier Gelombang Penuh f = 50 Hz VS (Vrms) Vdc Idc 2 4 2.6.3. Rectifier Jembatan f = 50 Hz VS (Vrms) Vdc Idc 2 4 2.7. TUGAS AKHIR

1. Pada percobaan 2.5.1 gambarkan bentuk gelombang keluaran dari percobaan tersebut! 2. Pada percobaan 2.5.1 hitunglah besarnya tegangan DC pada percobaan tersebut! 3. Pada percobaan 2.5.2 gambarkan bentuk gelombang keluaran dari percobaan tersebut! 4. Pada percobaan 2.5.2 hitunglah besarnya tegangan DC pada percobaan tersebut! 5. Pada percobaan 2.5.3 gambarkan bentuk gelombang keluaran dari percobaan tersebut! 6. Pada percobaan 2.5.3 hitunglah besarnya tegangan DC pada percobaan tersebut!

(46)

19

MODUL III

KARAKTERISTIK DAN PARAMETER TRANSISTOR

3.1. TUJUAN

1. Mempelajari karakteristik dasar transistor, yaitu karakteristik tegangan-arus IC = f(VCE), IB tetap dan karakteristik penguatan arus IC = f(IB), VCE tetap.

2. Mempelajari kejenuhan suatu transistor.

Efek dioda dapat menjadi sangat berguna bagi sejumlah penerapan, tetapi kita dapat berbuat lebih banyak bila kita mempunyai sepasang hubungan PN yang saling bertolak belakang. Komponen dengan konstruksi sedemikian ini disebut dengan transistor dwi kutub (bipolar transistor) atau biasa disebut transistor saja. Kata transistor sendiri berasal dari kata transfer resistor. Ada dua kemungkinan kombinasi untuk sebuah transistor, yaitu bisa terdiri dari dua buah lempeng bahan jenis N pada sisi luar dan sebuah lempeng jenis P di sisi dalam (Gambar 52 (a)) yang disebut dengan transistor NPN. Atau kebalikannya, dua buah lempeng bahan jenis P di sisi luar dan satu lempeng jenis N di sisi dalam (Gambar 52 (b)) disebut dengan transistor PNP. Karena konstruksinya yang bertolak belakang, maka secara garis besar kedua jenis transistor diatas mempunyai sifat – sifat utama yang juga bertolak belakang.

(a) (b)

Gambar 52. Struktur Transistor (a) NPN (b) PNP

3.2.1. Cara Kerja Transistor

Transistor – transistor tersebut mempunyai tiga buah kaki keluaran yang disebut dengan emitor, basis dan kolektor.

(47)

20 Untuk selanjutnya kita pusatkan pembahasan pada transistor NPN. Untuk membuat transistor NPN bekerja, maka kolektor diberi potensial paling positif, emitor paling negatif dan basis terletak diantaranya. Jadi pemanjaran/pemberian tegangan yang benar untuk transistor NPN mempunyai hubungan polaritas seperti pada Gambar 53 di bawah ini.

Gambar 53. Pemanjaran Transistor NPN

Kalau Gambar 53 kita pisahkan lagi menjadi 2 buah komponen dioda PN. Akan kita peroleh rangkaian seperti Gambar 54 yang menunjukan arah pemanjaran bagi kolektor, basis dan emitor.

Gambar 54. Rangkaian Pengganti Transistor NPN

Pada Gambar 54 di atas, jelas bahwa pertemuan emitor – emitor mendapat panjaran arah maju (forward bias) yang memungkinkan terjadinya aliran arus, sedangkan pertemuan basis – kolektor mendapat panjaran terbalik (reverse bias) yang menghambat arus. Hal ini berarti bahwa arus bisa mengalir dari basis ke emitor (dan tidak sebaliknya), serta arus tidak dapat mengalir dari basis ke kolektor. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut :

• Pertemuan emitor – basis yang dipanjar maju. Elektron bebas pada bagian emitor akan dipaksa oleh terminal tegangan negatif menuju ke basis. Karena material basis sangat tipis, maka ia tidak mempunyai cukup hole untuk menampung semua elektron yang masuk. Beberapa hole memang akan ternetralisir oleh elektron – elektron tersebut. Jadi hanya beberapa elektron yang ditarik keluar ke terminal positif sumber tegangan.

(48)

21 • Tegangan A mengatur banyaknya elektron yang mengalir dari emitor ke basis, yang berarti mengatur pula aliran ke terminal positif B. Jadi tanpa adanya potensial positif pada basis (yang lebih positif terhadap emitor) maka transistor tidak dapat menghantar arus. Seolah – olah penjaran terhadap basis merupakan celah bagi aliran arus kolektor. Semakin besar arus basis, maka arus kolektor akan semkain besar secara berlipat.

3.2.2. Karakteristik Dasar Transistor dan Penguat Arus

Perhatikan rangkaian di bawah ini (transistor dinyatakan dengan simbol)

Gambar 55. Rangkaian Dasar Transistor

Sesuai rangkaian di atas, persamaan rangkaian listriknya dapat dituliskan sebagai berikut : VCC = ( IC.RC ) + VCE Atau : IC = V_CC − V_CE RC Ket :

VCC = Tegangan Kolektor (Volt) IC = Arus Kolektor (Ampere) RC = Resistansi Kolektor (Ω)

VCE = Tegangan Kolektor-Emitor (Volt)

Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa IC tergantung dari tegangan VCE sementara itu VCE sendiri tergantung dari arus basis IB. Jadi untuk arus basis tertentu bisa didapatkan kurva – kurva hubungan antara arus IC terhadap perubahan VCE (Gambar 56).

(49)

22 IB1 < IB2 < IB3

Secara praktis, penguatan arus suatu transistor bisa dituliskan sesuai persamaan : β =IC

I_B Ket :

β = Penguatan Arus

IC = Arus Kolektor (Ampere) IB = Arus Basis (Ampere)

Hubungan ini berlaku selama transistor dalam kondisi aktif (belum jenuh). Apabila transistor dalam keadaan jenuh, penambahan IB tidak akan sebanding dengan penambahan IC atau bahkan pada suatu kondisi tertentu, penambahan IB selanjutnya tidak akan menambah besarnya IC. Untuk penguat (amplifier), transistor bekerja pada kondisi aktif (penguat).

3.2.3. Transitor Jenuh

Transistor mempunyai tiga kondisi kerja, yaitu aktif (penguat), jenuh dan cut-off. Ketiga jenis kondisi tersebut ditentukan oleh ada tidaknya atau besar kecilnya arus basis yang diberikan.

Pada kondisi jenuh, tegangan perlawanan VCE bernilai sangat kecil (berkisar 0 – 2 Volt). Karena itu transistor bisa digunakan sebagai saklar elektronik. Kondisi jenuh bisa ditandai dengan perubahan kenaikan arus IC yang tidak sebanding lagi dengan penambahan IB. Arus basis tepat jenuh adalah arus IB minimum yang diperlukan untuk membuat transistor menjadi jenuh. Penambahan IB selanjutnya tidak terpengaruh apapun pada panas berlebih pada pertemuan basis – emitor. Namun disamping itu, untuk perhitungan praktis, pada kondisi tepat jenuh tersebut persamaan penguatan arus masih dapat digunakan (IC = β.IB).

Gambar 57. Transistor Sebagai Saklar

Bila saklar S ditutup, arus IB akan mengalir sehingga transistor menghantar dan lampu akan menyala. Bila S dibuka, maka IB = 0, sehingga transistor menyumbat dan lampu menjadi padam. Jadi dengan arus kemudi yang kecil, kita dapat mengatur arus yang lebih besar.

(50)

23 Tabel 5. Hubungan Junction Transistor

Mode Junction Emitter – Base Junction Collector – Base Function

Aktif Forward Bias Reverse Bias Normal Amplifier

Cut-Off Reverse Bias Reverse Bias Open Switch

Saturation Forward Bias Forward Bias Close Switch

Breakdown Reverse Bias Forward Bias Low Gain

Amplifier

Keterangan : • Aktif

Transistor bekerja sebagai penguat dan IC = β.IB. Daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, yaitu ketika arus IC konstan terhadap berapapun nilai VCE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus IC hanya tergantung dari besar arus IB. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah linier (linear region).

• Saturation

Transistor “full-ON”, IC = Saturasi. Daerah saturasi adalah mulai dari VCE = 0 Volt sampai kira – kira 0.7 Volt (transistor silikon). Ini diakibatkan oleh efek PN junction kolektor – basis yang membutuhkan tegangan yang cukup agar mampu mengalirkan elektron sama seperti dioda.

• Cut-Off

Transistor menjadi “full – OFF”, IC = 0. Daerah dimana VCE masih cukup kecil sehingga arus IC = 0 atau IB = 0. Transistor dalam kondisi off.

• 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 merusak transistor tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai tegangan VCE maksimum yang diperoleh sebelum breakdown bervariasi. Breakdown tidak masuk dalam daerah kerja transitor karena sudah merupakan kondisi rusak.

3.2.4. Konfigurasi Bipolar Juction Transistor

Karena bipolar transistor merupakan komponen atau piranti yang mempunyai tiga terminal, maka dimungkinkan memiliki 3 konfigurasi rangkaian dengan satu terminal menjadi input dan output yang sama.

(51)

24 Setiap konfigurasi mempunyai respon yang berbeda untuk setiap sinyal input dalam rangkaian :

• Common Base Configuration – mempunyai “ voltage gain’ tanpa “current gain”. • Common Emitter Configuration – mempunyai “current dan voltage gain”.

• Common Collector Configuration – mempunyai “ current gain” tanpa “ voltagegain”.

1. Apa yang dimaksud dengan transistor?

2. Sebutkan dan jelaskan masing-masing transistor! 3. Jelaskan cara kerja transistor!

4. Bagaimana cara menentukan kaki transistor?

5. Sebutkan dan jelaskan daerah kerja transistor serta gambarnya! 6. Jelaskan karakteristik transistor BC 107 & D 313!

(52)

1. 1 Unit PC.

3.5. LANGKAH PERCOBAAN

3.5.1. Karakteristik Tegangan-Arus Transistor 1. Buat rangkaian seperti gambar di bawah ini.

Gambar 58. Percobaan Karakteristik Tegangan-Arus Transistor

4. Atur Tegangan Kolektor (VCC) sesuai dengan data pengamatan dengan cara menggeser slider ke kanan atau dengan menekan Tombol Key (Pada Gambar 58 digunakan tombol ‘A’).

5. Amati nilai arus dan tegangan yang terukur pada Multimeter DC untuk setiap nilai Tegangan Kolektor (VCC) dan catat pada Data Pengamatan.

(53)

26 3.5.2. Karakteristik Penguat Arus Transistor

Gambar 59. Percobaan Karakteristirk Penguat Arus Transistor

2. Atur DC_INTERACTIVE_CURRENT seperti pada berikut ini. Maximum Value : 100 µA

Minimum Value : 0 A Increment : 10%

4. Atur Arus Basis (IB) sesuai dengan data pengamatan dengan cara menggeser slider ke kanan atau dengan menekan Tombol Key (Pada Gambar 59 digunakan tombol ‘A’). 5. Amati nilai arus dan tegangan yang terukur pada Multimeter DC untuk setiap nilai Arus

Basis (IB) dan catat pada Data Pengamatan. 6. Hentikan simulasi dengan menekan tombol Stop.

(54)

27 3.5.3. Arus Bocor dan Transistor Jenuh

Gambar 60. Percobaan Arus Bocor dan Transistor Jenuh

2. Atur POTENTIOMETER seperti pada berikut ini. Resistance : 10 kΩ

Increment : 100%

4. Saat saklar (S1) pada posisi terbuka dan potensiometer (R2) bernilai 0%, amati nilai arus dan tegangan yang terukur pada Multimeter DC dan catat pada Data Pengamatan.

5. Naikkan Resistansi Potensiometer (R2) ke 100% dengan cara menggeser slider ke kanan atau dengan menekan Tombol Key (Pada Gambar 60 digunakan tombol ‘A’).

6. Amati Kembali nilai arus dan tegangan yang terukur pada Multimeter DC dan catat pada Data Pengamatan

7. Ubah posisi saklar (S1) menjadi posisi tertutup dengan mengklik saklar atau dengan menekan Tombol Key (Pada Gambar 60 digunakan tombol ‘Space’).

8. Ulangi Langkah 4 - 6.

(55)

3.6.1. Karakteristik Tegangan-Arus Transistor IB = 100 µA

VCC (Volt) IC (mA) VCE

5 10 15 20 25 30

3.6.2. Karakteristik Penguat Arus Transistor VCC = 15 Volt

IB (µA) IC (mA) VCE

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

3.6.3. Arus Bocor dan Transistor Jenuh Kondisi I (Saat RE dalam keadaan aktif)

VS (Volt)

VCC

(Volt) IB IC VCE Ket

5 15

(56)

29 Kondisi II (Saat RE dalam keadaan tidak aktif)

VS (Volt)

VCC

(Volt) IB IC VCE Ket

5 15

3.7. TUGAS AKHIR

1. Dari percobaan 3.5.1, buatlah kurva Tegangan-Arus dari transistor BC 107 BP! 2. Dari percobaan 3.5.2, buatlah kurva IC = f(IB) dari transistor BC 107 BP!

3. Dari percobaan 3.5.2, hitung penguatan arus minimum dan maksimum dari transistor BC 107 BP!

(57)

30

MODUL IV

KARAKTERISTIK KERJA TRANSISTOR

4.1. TUJUAN

1. Memepelajari karakteristik input maupun karakteristirk output dari Bipolar Junction Transistor (BJT).

2. Mengetahui parameter BJT dari grafik karakteristik yang diperoleh.

4.2. TEORI MODUL 4.2.1. Karakteristik DC

Pada dasarnya ada 2 karakteristik untuk transistor yaitu karakteristik output (IC VS VCE) dan karakteristik input (IB VS VCE).

a. Karakteristik Output

Karakteristik output adalah hubungan antara tegangan dan arus kolektor pada konfigurasi common emitter dengan arus basis sebagai parameter. Secara umum grafik karakteristik output terlihat seperti gambar di bawah ini :

Gambar 61. Karakteristik Output

|IB1| < |IB2| < |IB3| < |IB4| < |IB5|

b. Karakteristik Input

Karakteristik input adalah hubungan antara tegangan dan arus basis pada konfigurasi common emitter untuk tegangan kolektor yang tertentu. Kurva IB – VBE tersebut mempunyai bentuk yang sama dengan karakteristik forward dari dioda. Secara umum bentuk grafik karakteristik input terlihat dalam bentuk seperti gambar di bawah ini :

(58)

31 Gambar 62. Karakteristik Input

4.2.2. Transitor Sebagai Saklar

Penggunaan transistor sebagai saklar artinya mengoperasikan transistor pada salah satu kondisi yaitu saturasi atau cut-off. Jika sebuah transistor berada dalam keadaan saturasi maka transistor berlaku seperti saklar tertutup antara kolektor dan emitter. Jika transistor cut-off transistor berlaku seperti saklar terbuka.

Pengaturan on – off transistor dengan mengatur level tegangan pada basis transistor tersebut. Jika arus basis lebih besar atau sama dengan arus basis saat saturasi, titik kerja transistor berada pada ujung atas garis beban DC, dalam kondisi ini transistor berlaku sebagai saklar tertutup. Sebaliknya jika arus basis nol, titik kerja transistor berada pada titik (P) dalam kondisi ini transistor berlaku sebagai saklar terbuka. Dapat dilihat pada gambar dibawah berikut :

Gambar 63. Garis Beban DC

Kurva karakteristik kolektor merelasikan IC dan VCE dengan IB sebagai parameter. Parameter – parameter transistor tidaklah konstan, meskipun tipe sama namun parameter dapat berbeda. Kurva kolektor terbagi menjadi tiga daerah yaitu jenuh, aktif cut–off. Kurva karakteristik kolektor dapat dilihat pada gambar dibawah berikut.

(59)

32 Gambar 64. Kurva Karakteristik Kolektor Transistor

• Daerah Jenuh

Merupakan daerah dengan VCE kurang dari tegangan lutut (Vk). Daerah jenuh terjadi bila sambungan emitor-basis dan sambungan basis-kolektor forward bias. Pada daerah jenuh arus kolektor tidak bergantung pada nilai IB. Tegangan jenuh kolektor emitter (VCE) untuk transistor silikon adalah 0,7 Volt dan untuk transistor germanium adalah 0.3 Volt.

• Daerah Aktif

Sebuah daerah yang berkisar dari tegangan lutut (Vk) sampai dengan tegangan dadal (breakdown) serta nilainya IB berada diatas ICO atau nilai arus pada basis tidak sama dengan arus basis saat saturasi. Daerah aktif terjadi bila sambungan emitor-basis diberi forward bias dan kolektor-basis reverse bias. Penguatan sinyal terjadi saat transistor berada dalam aktif

• Daerah Cut-off

Terletak ketika nilai IB dibawah nilai ICO. Sambungan emitor-basis dan kolektor-basis keduanya berada pada reverse bias. Dimana dalam hal ini nilai IE = 0, IC = ICO = IB.

1. Sebutkan 2 fungsi dari transistor?

2. Jelaskan cara kerja transistor sebagai saklar? 3. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis dari transistor?

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan karakteristik input dan karakteristik output beserta kurvanya!

(60)

1. 1 Unit PC.

4.5. LANGKAH PERCOBAAN 4.5.1. Karakteristik Kerja Transistor

Gambar 65. Percobaan Karakteristik Kerja Transistor

4. Atur Tegangan Kolektor (VCC) sesuai dengan data pengamatan dengan cara menggeser slider ke kanan atau dengan menekan Tombol Key (Pada Gambar 65 digunakan tombol ‘A’).

5. Amati nilai arus dan tegangan yang terukur pada Multimeter DC untuk setiap nilai Tegangan Kolektor (VCC) dan catat pada Data Pengamatan.

(61)

34 4.5.2. Karakteristik Penguat Arus DC Transistor

1. Buat rangkaian seperti gambar dibawah ini.

Gambar 66 Percobaan Karakteristik Penguat Arus DC Transistor

2. Atur DC_INTERACTIVE_CURRENT seperti pada berikut ini. Maximum Value : 50 uA

Minimum Value : 0 A Increment : 20%

4. Atur Arus Basis (IB) sesuai dengan data pengamatan dengan cara menggeser slider ke kanan atau dengan menekan Tombol Key (Pada Gambar 66 digunakan tombol ‘A’). 5. Amati nilai arus dan tegangan yang terukur pada Multimeter DC untuk setiap nilai Arus

Basis (IB) dan catat pada Data Pengamatan. 6. Hentikan simulasi dengan menekan tombol Stop.

4.5.3. Pengukuran VBE

(62)

35 2. Atur DC_INTERACTIVE_CURRENT seperti pada berikut ini.

Maximum Value : 50 µA Minimum Value : 0 A Increment : 10%

4. Atur Arus Basis (IB) sesuai dengan data pengamatan dengan cara menggeser slider ke kanan atau dengan menekan Tombol Key (Pada Gambar 67 digunakan tombol ‘A’). 5. Amati nilai tegangan yang terukur pada Multimeter DC untuk setiap nilai Arus Basis (IB)

dan catat pada Data Pengamatan.

4.5.4. Pengukuran VCE jenuh

Gambar 68. Percobaan Pengukuran VCE Jenuh 2. Jalankan simulasi dengan menekan tombol Run atau F5.

3. Saat saklar (S1) berada di posisi 1, amati nilai arus dan tegangan yang terukur pada multimeter DC serta kondisi LED. Catat pada Data Pengamatan.

4. Ubah posisi saklar (S1) pada posisi 2 dengan mengklik saklar atau dengan menekan Tombol Key (Pada Gambar 68 digunakan tombol ‘Space’).

5. Amati kembali nilai arus dan tegangan yang terukur pada Multimeter DC serta kondisi LED. Catat pada Data Pengamatan.

(63)

4.6.1. Karakteristik Kerja Transistor IB = 40 µA

VCC (Volt) IC (mA) VCE

2 4 6 8 10 12

4.6.2. Karakteristik Penguat Arus DC Transistor VCC = 12 Volt

IB (µA) IC (mA) VCE (Volt)

10 20 30 40 50 4.6.3. Pengukuran VBE IB (µA) VBE (mV) 10 20 30 40 50

4.6.4. Pengukuran VCE Jenuh

Posisi IB IC VBE VCE Ket

1 2

(64)

37 4.7. TUGAS AKHIR

1. Dari percobaan 4.5.1 buatlah kurva karakteristik keluaran transistor! 2. Dari percobaan 4.5.2 tentukan harga beta (β) untuk setiap nilai IB! 3. Dari percobaan 4.5.3 buatlah kurva karakteristik masukan transistor!

4. Jelaskan hubungan kerja antara arus dan tegangan dari percobaan 4.5.4 sekaligus cara kerja transistor tersebut sebagai saklar?

(65)

38

MODUL V

RANGKAIAN PENGUAT TRANSISTOR

5.1. TUJUAN

1. Memperlajarai rangkain dasar penguat transistor, yaitu rangkaian kolektor bersama (common collector), emitor bersama (common emitter) dan basis bersama (common base). 2. Mempelajari karakteristik penguatan tegangan dan penguatan arus dari

rangkaian-rangkaian dasar penguat.

Ada tiga rangkaian dasar penguat transistor, yaitu penguat emitor bersama (common emitter), basis bersama (common base) dan kolektor bersama (common collector). Pada masing–masing rangkaian penguat tersebut salah satu dari ketiga kaki transistor merupakan acuan terhadap tanah (ground) dari rangkaian dan merupakan elemen yang digunakan secara bersama–sama oleh masukan dan keluaran. Secara umum, karakteristik dasar dari ketiga jenis penguat tersebut adalah sebagai berikut.

Tabel 6. Karakteristik Rangkaian Dasar Penguat Transistor

Elemen Bersama Emitor Basis Kolektor

Impedansi Masukan Rendah Sangat Rendah Cukup Tinggi

Impedansi Keluaran Tinggi Sangat Tinggi Rendah

Penguatan Arus Tinggi Dibawah Satu Satuan Tinggi

Penguatan Tegangan Tinggi Sedang Rendah

Penguatan Daya Tinggi Tinggi Rendah

Hubungan Fasa Keluaran terhadap

Masukan

Berbeda Fasa 180o _Sefasa _Sefasa

5.2.1. Rangkaian Emitor Bersama

Rangkaian penguat ini paling luas penggunaannya. Sesuai dengan namanya, emitor digunakan bersama–sama sebagai lajur sinyal masukan maupun keluaran. Sinyal masukan diumpankan ke dalam rangkaian melalui basis dan emitor. Sementara itu sinyal keluaran disalurkan melalui kolektor dan emitor. Suatu rangkaian emitor bersama yang sederhana dapat dilihat pada Gambar 69 di bawah ini.

(66)

39 Gambar 69. Rangkaian Dasar Emitor Bersama

Besarnya nilai penguatan pada rangkaian dasar emitor Bersama dapat dihitung dengan menggunakan rumus dibawah ini :

A_i = IC I_B Ket :

Ai = Penguatan Arus

IC = Arus Kolektor (Ampere) IB = Arus Basis (Ampere)

Dan rumus yang digunakan untuk menghitung besarnya penguatan tegangan pada rangkaian Common Emitter sebagai berikut :

A_v = Vout V_in = V_CE V_BE Ket : Av = Penguatan Tegangan

VCE = Tegangan Kolektor-Emitor (Volt) VBE = Tegangan Basis-Emitor (Volt)

Sedangkan, untuk rumus menghitung besarnya penguatan daya pada konfigurasi Common Emitter dapat sebagai berikut :

Ap = Av. Ai Ket :

(67)

40 5.2.2. Rangkaian Basis Bersama

Pada rangkaian penguat basis bersama, elemen bersama untuk masukan dan keluaran adalah basis. Sinyal masukan diumpankan pada emitor dan basis, sedangkan sinyal keluaran disalurkan pada kolektor dan basis (Gambar 70).

Gambar 70. Rangkaian Dasar Basis Bersama

Seperti yang diketahui bahwa rangkaian basis bersama (common base) memiliki input pada kaki emitor dan output pada kaki kolektor, maka rumus untuk penguatan arus, tegangan dan dayanya dapat digunakan sebagai berikut.

A_i= IC I_E ≅ 1 Ket :

Ai = Penguatan Arus

IC = Arus Kolektor (Ampere)

IE = Arus Emitor (Ampere)

A_v = Vout V_in = V_CB V_EB Ket : Av = Penguatan Tegangan

VCB = Tegangan Kolektor-Basis (Volt) VEB = Tegangan Emitor-Basis (Volt)

Ap = Av. Ai Ket :