karakteristik transistor - · pdf filepraktikum 1 electronics ... •tujuan untuk...
TRANSCRIPT
Karakteristik Transistor
Rudi Susanto
PN-Junction (Diode)
BIAS MAJU / FORWARD BIAS BIAS MUNDUR / REVERSE BIAS
Transistor Bipolar
Arus pada Transistor
Alpha dc (αdc) adalah perbandingan antara arus Ic (kolektor) dengan arus emittor (Ie).
Beta dc (βdc) adalah perbandingan antara arus Ic dengan arusbasis (Ib).
• Alpha DC (αdc) :
Bila transistor ideal, maka Ic = Ie atau αdc = 1
• Beta DC (βdc) :
+VRC
-
+VCE
-+VBE
-
+ VRB -
Kurva Garis Beban Transistor
Garis yang menghubungkan sumbu Ic (Vcc/Rc) dengan sumbu VCE (Vcc)
Titik Sumbat (cut off) dan Saturasi
• Titik dimana garis beban memotong kurva IB = 0 (nol)
sehingga VCE (cut off) = VCC.
• Titik perpotongan garis beban dengan kurva IB = IB(sat). Pada titik ini arus basis =IB(sat) dan aruskolektor 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 daerahOperasi Transistor :
1. Daerah Aktif
2. Daerah CutOff
3. Daerah Saturasi
4. Daerah Breakdown
Contoh :
• Transistor 2N4401 (Si), βdc = 80. Gambarkan garisbeban dan titik kerja (Q) dari rangkaian dibawah ini :
Jadi koordinat titik Q adalah IC=6mA dan VCE=21V
Gambar Grafik
IC (mA)
VCE
20
30
6
21
Q
Dengan mengubah nilai RB, maka titik Q akan bergeser ke titik lain pada garis beban.
12
CONTOH 1
RC =1K
RB = 1M
VCC
=10V
VBB
=5V
+
+
Diketahui transistor pada gambar di atas mempunyai DC =
100. Gambarkan garis beban DC dan tentukanlah letak dari
titik Q.
13
JAWAB
VCE(cutoff) = VCC = 10 V
A3,4M1
V)7,05(
R
VVI
mA2K5
V10
R
VI
B
BEBBB
C
CC)sat(C
μΩ
Arus dan tegangan di titik Q.
ICQ = .IB = 100 . 4,3 A
ICQ = 430 A
VCEQ = VCC – IC.RC
VCEQ = 10 – ( 430 A ).5 K
VCEQ = 10 – 2,15
VCEQ = 7,85 volt
VCE
IC
10V
2 mA
Q430 uA
7,85 V
14
CONTOH 2
RC =2K
VCC
=10V
VBB
=1V
+
+R
C =100
Tentukanlah garis beban DC dan besarnya arus dan tegangan di
titik Q pada rangkaian dibawah ini.
15
JAWABVCC = IC RC + VCE + IE RE
VCC = IC ( RC + RE ) + VCEV10VV
mA7,42100
V10
RR
VI
CC)cutoff(CE
EC
CC)sat(C
Ω
Arus dan tegangan di titik Q
VBB = VBE + IE RE
V7,3V3,6V10V
)2100).(mA3(10V
)RR(IVV
mA3II
mA3I100
V)7,01(
R
VVI
CEQ
CEQ
ECCCCCEQ
ECQ
E
E
BEBBE
Ω
Ω
Praktikum 1Electronics Workbench (EWB)
• Tujuan untuk mengetahui karakteristiktransistor, rangkailah gambar berikut padaEWB!
• 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 daerahOperasi 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 IC konstans terhadap berapapun nilai VCE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus IC hanya tergantung dari besar arus IB. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah linear (linear region).
Daerah Cut-Off
Jika kemudian tegangan VCC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE tertentu yang menyebabkan arus IC 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 VCE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt (transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang membuat tegangan VCE belum mencukupi untuk dapat mengalirkan elektron.
Daerah 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 dapat me-rusak transistor tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai tegangan VCE max
yang diperbolehkan sebelum breakdown bervari-asi. VCE 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 dalammode aktif
Ringkasan hubungan arus – tegangan
TBE
TBE
TBE
VvSCE
VvSCB
Vv
SC
eIi
i
eIi
i
eIi
Catatan: untuk transistor pnp, gantilah vBE dengan vEB
1
1
1
11
BEBC
EEBEC
iiii
iiiii
VT = tegangan termal = kT/q ≈ 25 mV pada suhu kamar
Contoh soal
Transistor pada gambar a mempunyai β = 100 dan vBE = 0,7 V pada iC =1mA.Rancanglah rangkaian sehingga arus 2 mA mengalir melalui collector dan teganganpada collector = +5 V
JawabVC = 5 V → CBJ reverse bias → BJT pada mode aktifVC = 5 V → VRC = 15 – 5 = 10 VIC = 2 mA → RC = 5 kΩ
vBE = 0,7 V pada iC = 1 mA → harga vBE pada iC = 2 mA:
V717,01
2ln7,0
BEV
VB = 0 V → VE = -0,717 V
β = 100 → α = 100/101 =0,99
mA 02,299,0
2
C
E
II
Harga RE diperoleh dari:
k 07,702,2
15717,0
15
E
EE
I
VR
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 KIRCHOFFR
C
RB
VCC
VBB
+
+
+_V
BE
+
_V
CE
IC
IB
-VBB + IB RB + VBE = 0 ( 1 )
-VEE + IC RC + VCE = 0 ( 2 )
B
BEBBB
R
VVI
BC IβI
C
CC)sat(CCE
R
VI0V,Jenuh
Putus, IC = 0 VCE(cutoff) = VCC
41
GARIS BEBAN DC
VCE
IC
VCE(cutoff)
= VCC
IC(sat)
=V
CC
RC garis beban DC
42
SATURATE, CUTOFF, Q POINT
VCE
IC
VCE(cutoff)
IC(sat)
QI
CQ
VCQ
2
2
)(
)(
cutoffCE
CEQ
satC
CQ
VV
II
43
KURVA KOLEKTOR
VCE
IC
Kurva Kolektor
IB
= 0
VCE(cutoff)
IC(sat)
44
CONTOH 1
RC =1K
RB = 1M
VCC
=10V
VBB
=5V
+
+
Diketahui transistor pada gambar di atas
mempunyai DC = 100. Gambarkan garis beban
DC dan tentukanlah letak dari titik Q.
45
JAWAB
VCE(cutoff) = VCC = 10 V
A3,4M1
V)7,05(
R
VVI
mA2K5
V10
R
VI
B
BEBBB
C
CC)sat(C
μΩ
Arus dan tegangan di titik Q.
ICQ = .IB = 100 . 4,3 A
ICQ = 430 A
VCEQ = VCC – IC.RC
VCEQ = 10 – ( 430 A ).5 K
VCEQ = 10 – 2,15
VCEQ = 7,85 volt
VCE
IC
10V
2 mA
Q430 uA
7,85 V
46
CONTOH 2
RC =2K
VCC
=10V
VBB
=1V
+
+R
C =100
Tentukanlah garis beban DC dan besarnya arus dan tegangan di
titik Q pada rangkaian dibawah ini.
47
JAWABVCC = IC RC + VCE + IE RE
VCC = IC ( RC + RE ) + VCEV10VV
mA7,42100
V10
RR
VI
CC)cutoff(CE
EC
CC)sat(C
Ω
Arus dan tegangan di titik Q
VBB = VBE + IE RE
V7,3V3,6V10V
)2100).(mA3(10V
)RR(IVV
mA3II
mA3I100
V)7,01(
R
VVI
CEQ
CEQ
ECCCCCEQ
ECQ
E
E
BEBBE
Ω
Ω
Praktikum 1Electronics Workbench (EWB)
• Tujuan untuk mengetahui karakteristiktransistor, rangkailah gambar berikut padaEWB!
• Isi tabel berikut :
Praktikum 2 Rangkaian transistor sebagai saklar
Terima Kasih