LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA KARAKTERISTIK TRANSISTOR
Disusun Oleh :
Nama : Malik Bayu Fat’han NIM : 022300028
Prodi : Elektronika Instrumentasi Rekan : M. Arifio Dwiputra
Dosen Pengampu : Ir. Djiwo Harsono, M.Eng
POLITEKNIK TEKNOLOGI NUKLIR INDONESIA BADAN RISET DAN INOVASI NASIONAL
YOGYAKARTA
2023
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Di dunia elektronika, terdapat berbagai macam komponen elektronika yang tersusun di dalamnya, salah satunya adalah transistor. Transistor berasal dari kata transfer resistor dan memiliki fungsi dasar sebagai penguat sinyal arus listrik. Transistor adalah komponen atau perangkat elektronika yang umum digunakan sebagai penguat, penstabil tegangan, penyambung, modulasi, sinyal dan sebagainya.
Peran penting transistor dalam dunia kelistrikan tentu saja sangat banyak. Untuk itu kita yang akan berkecimpung didunia kelistrikan ini harus dapat memahami karakteristik dari transistor itu sendiri.. Maka, perlu diadakan sebuah pratikum yang akan memperluas pengetahuan kita dibidang transistor.
1.2. Rumusan Masalah
1. Bagaimana cara menentukan kurva karakteristik IB = f (VEB) transistor?
2. Bagaimana cara menentukan kurva karakteristik kontrol arus transistor 3. Bagaimana cara menentukan kurva pada karakteristik keluaran transistor?
1.3.Tujuan
1.
Dapat menentukan kurva karakteristik IB = f (VBE) transistor.2.
Dapat menentukan kurva karakteristik kontrol arus transistor.3.
Dapat menentukan kurva pada karakteristik keluaran transistor.BAB II DASAR TEORI
2.1.TransistorTransistor berasal dari kata transfer resistor dan memiliki fungsi dasar sebagai penguat sinyal arus listrik. Transistor adalah komponen atau perangkat elektronika yang umum digunakan sebagai penguat, penstabil tegangan, penyambung, modulasi, sinyal dan sebagainya.
Transistor yang umum digunakan adalah jenis bipolar junction transistor (BJT).
Transistor Bipolar adalah transistor yang struktur dan prinsip kerjanya memerlukan perpindahan muatan pembawanya yaitu elektron di kutup negatif untuk mengisi kekurangan elekton atau hole di kutub positif. Bipolar berasal dari kata “bi” yang artinya adalah “dua” dan kata “polar” yang artinya adalah “kutub”.
2.2. Jenis-jenis Transistor Bipolar
Transistor Bipolar terdiri dari dua jenis yaitu Transistor NPN dan Transistor PNP. Tiga Terminal Transistor ini diantaranya adalah terminal Basis, Kolektor dan Emitor.
1. Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.
2. Transistor PNP adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan negatif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Emitor ke Kolektor.
2.3. Perbedaan Transistor NPN dan PNP
PNP
Transistor PNP yaitu saat arus mengalir melalui kaki basis maka transistor berlogika “0”
sehingga rangkaian dalam keadaan off. Arus listrik akan mengalir jika kaki basis dihubungkan ke ground negatif (-) sehingga akan menginduksi arus dari kaki emitor ke kolektor. Simbol dari PNP sebagai berikut:
Gambar 2.2 Simbol Transistor PNP
Adapun rangkaiannya seperti berikut:
Gambar 2.3 Rangkaian Transistor PNP
NPN
Pada transistor jenis NPN terdapat arah aliran arus yang berbeda dengan transistor tipe PNP.
Dimana arus mengalir dari kolektor (C) ke emitor (E). Pada NPN agar dapat mengalirkan arus tersebut dibutuhkan sambungan ke sumber positif (+) pada kaki basis (B). Cara kerja NPN yaitu pada saat tegangan memasuki kaki basis hingga titik saturasi maka akan terinduksi arus dari kaki kolektor ke emiter, sehingga transistor berlogika “1” (Aktif). Jika arus listrik melalui basis berkurang maka arus yang mengalir pada kolektor ke emiter akan berkurang hingga titik
“cutoff”. Penurunan ini terjadi sangat cepat diakibatkan perbandingan penguatan yang terjadi antara basis dan kolekyor melebihi sekitar 200 kali.
Gambar 2.4 Simbol Transistor NPN
Gambar 2.5 Rangkaian Transistor NPN 2.1 Tipe Dasar Transistor
1. Bipolar Junction Transistor (BJT)
Tipe ini adalah komponen semikonduktor yang terdiri atas sebuah bahan type p dan diapit oleh
bahan tipe n (transistor NPN) atau terdiri atas sebuah bahan tipe n dan diapit oleh dua bahan tipe p (transistor PNP). Sehingga transistor mempunyai tiga terminal yang berasal dari masing-masing bahan tersebut. Ketiga terminal transistor tersebut dikenal dengan emitor (E), Basis (B) dan kolektor (C). Emitor merupakan bahan semikonduktor yang diberi tingkat doping sangat tinggi.
Bahan kolektor diberi doping tingkat sedang sedangkan basis adalah bahan dengan doping sangat rendah.
Transistor bipolar bekerja dengan dua jenis muatan yaitu elektron dan hole. Dasar kerja transistor bipolar adalah sebagai regulator arus listrik atau menghantarkan arus apabila basis mendapatkan masukan atau umpan. Transistor jenis bipolar ini paling bbanyak digunakan dalam suatu rangkaian elektronika.
Double Subscript
Jika subscript sama, tegangan tersebut merepresentasikan sumber VBB dan VCC. jika suzbscript berbeda, tegangan tersebut adalah beda potensial diantara 2 titik VBE dan VCE.
Gambar 2.7 Rangkaian Double Subscript Dengan:
VBB = Sumber tegangan pada base dan gnd VCC = Sumber tegangan pada collector dan gnd VBE = tegangan diantara titik base dan emitter VCE = tegangan diantara titik collector dan emitter
Singel Subscript
Dapat digunakan pada tegangan titik (node), yaitu beda potensial diantara subscripted point and ground.
Gambar 2.8 Rangkaian Singel Subscript
Dengan:
VB = tegangan diantara base dan ground VC = tegangan diantara collector dan ground
VE = tegangan diantara emitter dan ground (pada rangkaian ini, VE=0V) Double subscript dapat dihitung dengan selisih tegangan singel subscript.
VCE =VC –VE
VCB =VC –VB
VBE =VB –VE
Dengan mengaplikasikan KCL maka, didapatkan persamaan.
IE = IB + IC
Kemudian aplikasi KVL maka, didapatkan persamaan
∑V = 0
VCE + VEB + VBC = 0
Ketika transistor pada mode aktif, VBE ≈ 0,7 V.
IC = 𝛼 IE
Dimana alfa DC menunjukkan kedekatan hubungan antara arus elektron yang diinjeksikan oleh emitor semuanya sampai ke daerah kolektor, maka nilai alfa akan bernilai 1 (satu). Hampir semua transistor memiliki nilai alfa di atas 0,95, sehingga dalam analisis kita menganggap alfa bernilai 1 (satu).
Sedangkan kedekatan nilai arus kolektor dan arus basis dapat diketahui melalui persamaa.
IC = 𝛽IB
Sebagai contoh, jika kita memiliki arus kolektor 5 mA dan arus basis 0,05 mA, maka sebuah transistor memiliki 𝛽DC sebesar 100. Dalam sistem sistem analisis lain, 𝛽DC disebut juga dengan hFE. Biasanya 𝛽DC berada pada range 50 hingga 1000. Dari persamaan 3,27 – 3,30 dapat dibuktikan bahwa
IE = (I +𝛽)Is
Dari persamaan – persamaan tersebut, dapat diketahui bahwa BJT dapat dimodelkan sebagai dependent current – controlled current source.
2. Transistor Junction FET (JFET)
Prinsip dan cara kerjanya adalah output akan sama dengan arus source yang merupakan arus input. Tinggi rendahnya tegangan yang diberikan pada gerbang terminal sangat menentukan besar arus listrik pada komponen ini.
2.6 Karakteristik Transistor
Salah satu cara untuk membayangkan bagaimana sebuah transistor bekerja, yaitu dengan membuat grafik yang menghubungkan arus dan tegangan transistor.
Gambar 2.9 Kurva dan Rangkaian karakteristik Transistor
Gambacr 2.10 Kurva Kolektor
Gambar diatas menunjukkan kurva kolektor dengan bermacam-macam harga IB = mengukur IC dan VCE untuk IB yang berbeda-beda.
Kurva karakteristik basis merelasikan antara arus basis IB dan tegangan basis emiter VBE
dengan tegangan kolektor emiter sebagai parameter seperti terlihat pada kurva bias di bawah.
Gambar 2.11 Kurva Bias
Gambar 2.12 Garis Beban DC
Garis beban dapat digambarkan pada kurva kolektor untuk menggambarkan bagaimana transistor bekerja dan daerah mana transistor beroperasi. Secara teori garis beban DC diperoleh dari perhitungan untuk mendapatkan IC saturasi dan VCC dengan rumus:
IC (sat)= 𝑉𝐶𝐶 (𝑅𝐶+𝑅𝐸) VCE (CUTOFF) = VCC
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan BahanPada percobaan ini, ada beberapa alat dan bahan yang dibutuhkan seperti dya buah multimeter yang digunakan sebagai voltmeter dan ampermeter , transistor, Resistor, Power Supply, Kabel jumper dan project board.
3.2 Langkah kerja
Pada kesempatan kali ini kita akan melakukan tiga buah percobaan yaitu percobaan karakteristik masukan transistor, karakteristik kontrol arus transistor dan karakteristik keluaran transistor. Jadi, langkah kerja dibagi tiga berdasarkan jenis dari percobaannya. Untuk pratikum yang pertama yaitu pratikum karakteristik masukan transistor langkah kerja yang dilakukan adalah membangun rangkaian seperti gambar berikut.
Gambar 3.1 Rangkaian karakteristik masukan transistor
Kemudian pilih arus basis IB sesuai dengan harga yang ditentukan dan ukur arus kolektor IC, selanjutnya hitung penguatan arus 𝛽 dan catat hasilnya. Gambarkan grafik arus kolektor IC sebagai fungsi arus basis IB sedangkan tegangan kolektor emitor tetap pada 12 V, terakhir tentukan 𝛽 (current transfer ratio) oleh slope pada karakteristik kontrol arus.
Kemudian, langkah kerja pratikum yang kedua yaitu pratikum karakteristik kontrol arus transistor langkah pertamanya adalah bangun kembali rangkaian seperti gambar berikut.
Gambar 3.2 Rangkaian karakteristik kontrol arus
Kemudian, pilih arus basis IB sesuai dengan harga yang ditentukan dan ukur arus kolektor
IC. Dilanjutkan dengan menghitung arus 𝛽 dan catat hasilnya. Gambarkan grafik arus kolektor IC
sebagai fungsi arus basis IB sedangkan tegangan kolektor emitor tetap pada 12 V. Terakhir, tentukan 𝛽 (current transfer ratio) oleh slope pada karakteristik kontrol arus.
Pada percobaan terakhir yakni pratikum karakteristik keluaran transistor adapun langkah- langkahnya adalah yang pertama bangun rangkaian seperti gambar berikut.
Gambar 3.1 Rangkaian karakteristik keluaran transistor
Kemudian, atur basis IB dengan memutar R2, selanjutnya pilih tegangan kolektor- emitor VEE sesuai dengan harga yang ditentukan dan ukur arus kolektor IE. Ulangi pengukuran dengan arus basis, selanjutnya catat hasilnya. Terakhir, gambar grafik arus kolektor IC sebagai fungsi tegangan kolektor-emitor VEE pada arus basis tetap IB.
BAB IV ANALISIS DATA
4.1 Karakteristik Kontrol Arus TransistoDari percobaan yang telah diperoleh dihasilkan sebuah data dalam tabel berikut: VCE
= 12 V
Tabel 4.2 Karakteristik kontrol arus transistor
IB (mA) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,5 2
IC(mA) 0 15 25 75 105 135 200 235
𝛽 = 𝐼𝑐
𝐼𝐵 0 75 62,5 125 131,25 135 133,3 117,5
kemudian untuk dapat mengidentifikasi karakteristik kontrol arus dengan benar maka dilakukanlah perhitungan 𝛽 . Kemudian kita dapat mencari rata-ratanya
β̅= ∑ 𝛽
𝑛
β̅ = 0+75+62,5+125+131,25+135+133,3+117,5
8
β̅ = 97,44
Dilanjutkan dengan mencari ∝DC
∝DC = 𝛽𝐷𝐶
𝛽𝐷𝐶+1
∝ DC = 97,44
97,44+1
∝ DC = 0,9898 ≈ 0,99 4.2 Karakteristik Keluaran Transistor
Maka, kita bisa mencari rata – rata tiap data
IB =Tetap VCE (Volt) 0 0,1 02 0,3 0,4 0,5 1 2 3
IB = 0 Ic (mA) 0 0 0 0 0 0 0 0 0
IB = 0,3 mA Ic (mA) 0 10 20 30 40 40 40 40 40
IB = 0,6 mA Ic (mA) 0 15 30 40 50 60 60 60 60
IB = 0,9 mA Ic (mA) 0 35 70 80 85 90 95 97 97
IB = 1,2 mA Ic (mA) 0 45 85 105 110 115 130 130 130
̅̅̅̅̅V𝐶𝐸 = 0+0,1+0,2+0,3+0,4+0,5+1+2+3
9 = 2,5 V
𝐼̅̅̅̅𝐶1= 0+0+ 0+0+0+0+0+0+0
9 = 0 mA
𝐼̅̅̅̅𝐶2 = 0+10+20+30+40+40+40+40+40
9 = 28,89 mA
𝐼̅̅̅̅𝐶3 = 0+15+30+40+50+60+60+60+60
9 = 41,67 mA
𝐼̅̅̅̅𝐶4 = 0+35+70+80+85+90+95+97+97
9 = 72,11 mA
𝐼̅̅̅̅𝐶5 = 0+45+85+105+110+115+130+130+130
9 = 94,44 mA
Kita bisa mendapatkan nilai IC rata – rata semua nilai Ic
Ic = 0+28,89+41,67+72,11+94,44
5 = 47,422 mA = 47,422 × 10-3 A Kemudian, kita dapat mencari VCC (RC = 100 ohm)
VCC = VCE + (IC.RC) = 2,5 + (47,422 ×10-3.100) = 2,5 + 4,7422 = 7,2422 V ≈ 7,24 V Lalu kita cari koordinat sumbu – X dan sumbu – Y
Sumbu – Y - Ic max = 𝑉𝐶𝐶
𝑅𝐶 = 7,24
100 = 0,0724 A = 72,4 mA
Sumbu – X
-VCE Makx = VCC = 7,24 V
BAB V PEMBAHASAN
5.1 Karakteristik Kontrol Arus ListrikTerlihat bahwa arus yang keluar (Ic) memiliki kekuatan sinyal yang sangat tinggi bila dibandingkan dengan arus yang masuk (Ib). Hal ini sejalan bahwa transistor berperan sebagai penguat arus listrik.
5.2 Karakteristik Keluaran Transistor
Dapat dilihat bahwa tegangan pula berpengaruh terhadap arus listrik yang dikeluarkan.
Semakin besar tegangan diberikan, semakin besar pula keluaran arus listriknya. Namun, arus listrik yang dikeluarkan memiliki batas bergantung pada arus inputnya pula. Semakin besar keluaran arus input semakin besar pula keluaran arus output. Hal ini sejalan dengan teori yang berlaku
BAB VI KESIMPULAN
Dari praktikum di atas, ada beberapa kesimpulan yang dapat ditarik, diantaranya : 1. Grafik karakteristik masukan transistor mirip dengan grafik dioda forward bias
2. Sesuai dengan teori bahwa transistor itu prinsip kerjanya seperti keran air yang mana dapat mengatur arus. Sehingga, seberapa besarpun tegangan yang diberikan maka transistor akan tetap bisa mengontrol arus sehingga grafik arus pada transistor bernilai konstan.
3. Dari grafik Arus kolektor fungsi Vce pada arus basis pada percobaan ini tetap dapat kita lihat bahwa nilai VCE sebanding dengan nilai IC, dimana semakin besar nilai VCE semakin besar pula nilai IC pada grafik diatas sehingga menghasilkan grafik yang miring. Disini kita menggunakan tahanan 100Ω, maka gradien sesuai teori adalah -1/RC
= -1/100 = -0,01. Dan ternyata setelah kita melakukan perhitungan terhadap nilai X dan Y maka didapatkan gradiennya sebesar 0,01. Sehingga hal ini telah sesuai dengan teori.
4. Dapat disimpulkan bahwa semua percobaan telah sesuai dengan teori yang ada, sehingga tujuan dari pratikum ini telah tercapai.
DAFTAR PUSTAKA
Surjono, Herman Dwi. 2007. Elektronika: Teori dan Penerapan. Penerbit Cerdas ulet kreatif: Yogyakarta.
Ponto, Hantje. 2018. Dasar Teknik Listrik.CV. Budi Utama: Yogyakar
