KARAKTERISTIK TRANSISTOR
Fachrurrozy Alhamdani (12010210026)
Program Pendidikan Fisika
Sekolah Tinggi Keguruan dan Ilmu Pendidikan Surya, Tangerang 2014
1. Pendahuluan
Transistor merupakan salah satu perangkat semikonduktor yang terdiri dari tiga bagian yaitu emitor, basis, dan kolektor. Secara umum transistor terdiri dari dua jenis yaitu transistor tipe-NPN dan transistor tipe-PNP. Perbedaan dari kedua jenis transistor tersebut adalah pada tipe semikonduktor penyusunnya.
Transistor memiliki tiga jenis penguatan yaitu penguat emitor ditanahkan (common emitter), penguat kolektor ditanahkan (common collector), dan penguat basis ditanahkan (common base). Biasanya dalam skema rangkaian tidak digambarkan secara jelas arah arusnya sehingga diperlukan usaha untuk memahami beberapa hal berikut,
a. Arus Emitor merupakan penjumlahan arus kolektor dan arus basis.
IE=IC+IB…(1)
b. Arus Kolektor hampir sebanding dengan arus emitor.
IC≅IE…(2)
c. Arus Basis jauh lebih kecil dibandingkan arus emitor dan arus kolektor.
IB≪IC…(3)
IB≪IE…(4)
Setelah memahami beberapa persamaan di atas diharapkan akan mempermudah proses pengolahan data dari percobaan yang akan dilakukan nantinya.
Arus pada basis dapat ditentukan dengan persamaan berikut.
IB=VBB−VBE
RB
…(5)
Arus pada kolektor dapat ditentukan dengan persamaan berikut.
IC=βdcIB…(6)
Tegangan pada common emitter bisa ditentukan dengan persamaan berikut.
VCE=VCC−ICRC…(7)
Berikut ini merupakan persamaan yang dapat digunakan dalam percobaan kali ini.
VBB= RB Rv+RB
× VCC…(8)
VE=VBB−VBE…(9)
IE=VE rangkaian dari percobaan kali ini. Dalam percobaan ini, transistor yang digunakan adalah transistor jenis BD 139. Selain transistor, untuk merangkaikan rangkaian sesuai dengan skema rangkaian diperlukan breadboard. Tentunya resistor juga diperlukan dalam percobaan kali ini, resistor yang dibutuhkan sebanyak dua resistor yang masing-masing besar resistannya 1 kΩ dan 100 kΩ. Kurang lebih skema breadboard-nya seperti gambar 2.2 di bawah ini
Selain transistor dan resistor, multimeter juga akan digunakan untuk mengukur beberapa variabel seperti mengukur tegangan di masing-masing bagian transistor. Setelah rangkaian siap digunakan, maka atur tegangan pada sumber tegangan mula-mula basis (VBB) sebesar 0,1 Volt untuk menghasilkan arus basis sebesar 1 µA kemudian tegangan kolektor-emitor (VCE) divariasikan dengan mengubah sumber tegangan mula-mula kolektor (VCC) mulai dari 1 hingga 10 V. Jangan lupa untuk mengukur teganan kolektor (VC). Kemudian melakukan
seluruh langkah kerja sebelumnya untuk setiap VBB sebesar 0,5V; 1V; 2V; 3V; 4 V; dan 5 V. Apabila seluruh data sudah dicatat ke dalam tabel yang telah disediakan, langkah selanjutnya ialah menghitung besar arus yang melalui basis, kolektor dan emitor.
3. Hasil dan Pembahasan
Data hasil percobaan transistor bisa dilihat pada tabel 3.1 di halaman berikutnya. Hal ini dilakukan karena data percobaan yang terlalu banyak sehingga memerlukan ruang yang cukup besar untuk memuat seluruhnya dalam satu halaman. V, arus IB tidak konstan melainkan terdapat beberapa penurunan yang cukup drastis sampai akhirnya konstan kembali. Kurvanya pun sangat mendekatai garis VCE tetapi jika diperbesar maka akan terlihat ada penurunan yang drastis. Besar arus IB sekitar 0,002 µA.
Pada VBB sebesar 1 V, arus IB berangsur naik sekitar 3µA. Sempat terjadi penurunan IB pada VCE sekitar 5 hingga 7 V dan berangsur konstan kembali. Pada VBB sebesar 2 V, arus IB pun berangsur konstan. Jika diubah dalam skala mikro memang terjadi penurunan arus IB di setiap VCE nya, tetapi jika dikonversi ke satuan ampere maka arus IB terlihat konstan. Arus IB pada VBB sekitar 13 µA. Pada VBB sebesar 3 V arus IB yang didapat sekitar 23µA. Arus IB terlihat sedikit meningkat dan sampai akhirnya mencapai titik konstan pada VCE sekitar 3 V. Pada VBB sebesar 4 V, arus IB titik kerjanya. Hal ini menyebabkan kurva VBB sebesar 5 V hanya menunjukkan garis linier ke atas. Sesuai dengan apa yang
Gambar 2.1 – Skema Rangkaian Percobaan
Berdasarkan tabel 3.1 maka kurva IC terhadap VCE adalah sebagai berikut.
Pada gambar 3.1 terlihat bahwa kurva IC vs VCE yang belum di-fitting sehingga kurva tersebut sesuai dengan data yang diinputkan sebelum kurva dibuat. Sedangkan pada gambar 3.2 terlihat bahwa kurva IC vs VCE sangat rapi setelah di
-fitting. Jika dibandingkan dengan kurva ideal dari transistor terlihat kurva percobaan sedikit menyerupai kurva ideal tetapi titik breakdown dari transistor tidak tercapai. Hal ini terjadi karena VCC tidak terlalu besar hanya sampai 10 V saja, jika sumber tegangan VCC diberikan hingga 80 V(sumber : datasheet BD 139 ™Continental Device India Limited), dirasa titik
breakdown akan tercapai.
Berdasarkan materi kuliah transistor, besar penguatan arus dilambangkan dengan β dan α. β merupakan besar penguatan arus pada emitor bersama umumnya harga β sudah diberikan dalam datasheet transistor sesuai dengan pabrikannya. Secara umum harga β berkisar antara 50 hingga 600. Sedangkan
harga α merupakan perbandingan antara besar perubahan arus IC dan IE.
Pada percobaan ini harga α pada setiap VBB rata-rata berkisar antara 0,793 dan harga sekitar ini masih masuk kedalam harga toleransi α secara umum yakni berkisar antara 0,5 hingga 0,988 yang jelas harga α tidak akan selalu lebih besar dari 1. Semua bergantung pada datasheet transistor masing-masing pabrikan. Sedangkan harga β rata-rata dalam percobaan ini sekitar 429,702. Secara umum harga β diberikan sekitar 50 hingga 600. Harga β pada percobaan kali ini masih masuk ke dalam rentang β secara umum. Namun, untuk lebih tepatnya harus dibandingkan sesuai dengan datasheet pabirkan transistor.
Jika dilihat dari kurva percobaan, pastinya terdapat daerah-daerah penting yang menjadikan karakteristik dari transistor. Daerah itu antara lain, daerah
cut off, daerah ON atau saturasi dan daerah
breakdown. Daerah cut off merupakan daerah dimana transistor tidak mendapat arus pada basis sehingga transistor tidak mengalirkan arus dari kolektor ke emitor. Sedangkan daerah ON atau saturasi merupakan daerah kerja transistor dimana arus kolektor mencapai nilai maksimum,
merupakan daerah dimana arus IC mlonjak naik sangat cepat ketika lebih dari VCE maksimummnya.
Jika dilihat pada kurva percobaan, daerah saturasi ditunjukkan dengan daerah yang diarsir berwarna biru (lihat gambar 3.3) sedangkan daerah cut off berada pada VCE sebesar 10 V dan IC sekitar 0,2 µA. Garis VCE berhimpit dengan arus IB sebesar
0,1 µA. Daerah breakdown pada
percobaan ini belum tercapai karena VCE belum mencapai titik maksimum yang membuat IC melonjak cepat.
Gambar 3.2 – Kurva IC vs VC setelah di-fitting
Di bawah ini terdapat gambar kurva IC vs VCE telah diperbesar agar terlihat arsiran daerah saturasi dan daerah
cut off-nya.
4. Kesimpulan
Dari percobaan kali ini diperoleh besar arus IB yang sangat kecil yakni dalam satuan µA. Untuk harga IC dan VCE dari keseluruhan percobaan menunjukkan kurva yang cukup sesuai dengan kurva ideal transistor tetapi pada percobaan kali ini belum bisa mencapai daerah
breakdown. Untuk daerah saturasi di capai ketika VCE sekitar 0,1 hingga 0,2 V (lihat gambar 3.3). Daerah cut-off dari transistor ini dicapai ketika arus IC mendekati 0 mA. Dengan hasil seperti ini maka didapatlah harga α dan β rata-rata beruturut-turut sebesar 0,793 dan 429,702.
Maka karakteristik dari transistor NPN BD 139 (sesuai datasheet) dengan hasil percobaan hampir mendekati harga yang sama.
Gambar berikut merupakan kurva yang telah diperbesar sedemikian rupa agar terlihat daerah saturasinya. Arsiran berwarna biru merupakan daerah saturasi dari transistor yang dipakai pada percobaan ini. Untuk daerah cut-of nya tidak tampak karena membutuhkan pembesaran yang cukup banyak.
