KARAKTERISTIK TRANSISTOR
I. Tujuan Percobaan
1.2 Mengamati pengaruh RC pada transistor
1.3 Mampu mengkondisikan rangkaian transistor pada keadaan aktif
II. Dasar Teori
Transistor adalah suatu komponen aktif yang dibuat dari bahan semikonduktor ada dua macam yaitu transistor dwikutub (bipolar) dan transistor efek medan. Transistor digunakan dalam rangkaian untuk memperkuat isyrat artinya isyarat masukan lemah dan diubah menjadi isyarat kuat pada keluaran. Pada transistor dwikutub sambungan p-n antara emitor dan basis(Sutrisno,1986).
Transistor mempunyai tiga kaki (elektroda) yang diberinama basis (b), emitor (e) dan collector (c). Basis dihubungkan pada lapisan tengah sedang emitor dan collector pada lapisan tepi. Emitor artinya pemancar, disinilah pembawa muatan berasal. Kolektor artinya pengumpul.Pembawa muatan yang berasal dari emitor ditampung pada collector. Basis artinya dasar, basis digunakan sebagai elektroda mengendali. Prinsip transistor juga sebagai penguat(amplifier): artinya transistor bekerja pada wilayah antara titik jenuh dan kondisi terbuka(cut off), tetapi tidak pada kondisi keduanya. Prinsip transistor sebagai penghubung (saklar) : transistor akan mengalami Cutoff apabila arus yang melalui basis sangat kecil sekali sehinga collector dan emitor akan seperti kawat yang terbuka, dan transistor akan mengalami jenuh apabila arus yang melalui basis terlalu besar sehingga antara collector dan emitor bagaikan kawat terhubung dengan begitu tegangan antara collector dan emitor Vce. Prinsip dasar dari kerja transistor yang lain adalah tidak akan ada arus antara collector dan emitor apabila pada basis tidak diberi tegangan muka atau bias. Bias pada basis ini biasanya diikuti dengan sinyal-sinyal atau pulsa listrik yang nantinya hendak dikuatkan, sehingga pada collector, sinyal yang di inputkan pada kaki basis telah dikuatkan. Kedua jenis transistor baik NPN ataupun PNP memiliki prinsip kerja yang sama(Sriwidodo,2012).
Transistor mempunyai tiga kaki (elektroda) yang diberinama basis (b), emitor (e) dan collector (c). Basis dihubungkan pada lapisan tengah sedang emitor dan collector pada lapisan tepi. Emitor artinya pemancar, disinilah pembawa muatan berasal. Kolektor artinya pengumpul.Pembawa muatan yang berasal dari emitor ditampung pada collector. Basis artinya dasar, basis digunakan sebagai elektroda mengendali. Prinsip transistor juga sebagai penguat(amplifier): artinya transistor bekerja pada wilayah antara titik jenuh dan kondisi terbuka(cut off), tetapi tidak pada kondisi keduanya. Prinsip transistor sebagai penghubung (saklar) : transistor akan mengalami Cutoff apabila arus yang melalui basis sangat kecil sekali sehinga collector dan emitor akan seperti kawat yang terbuka, dan transistor akan mengalami jenuh apabila arus yang melalui basis terlalu besar sehingga antara collector dan emitor bagaikan kawat terhubung dengan begitu tegangan antara collector dan emitor Vce. Prinsip dasar dari kerja transistor yang lain adalah tidak akan ada arus antara collector dan emitor apabila pada basis tidak diberi tegangan muka atau bias. Bias pada basis ini biasanya diikuti dengan sinyal-sinyal atau pulsa listrik yang nantinya hendak dikuatkan, sehingga pada collector, sinyal yang di inputkan pada kaki basis telah dikuatkan. Kedua jenis transistor baik NPN ataupun PNP memiliki prinsip kerja yang sama(Sriwidodo,2012).
Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerahdoped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistorada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satuantara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu,sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu diodaemitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor basis, ataudisingkat dengan dioda kolektor.Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila diodaemitter basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arusterhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat(Malvino,1992).
Transistor NPN dan transistor PNP merupakan transistor yang terbuat dari semikonduktor tipe P dan semikonduktor tipe N. Pada transistor tipe ini nilai pergerakan dari elektronnya akan lebih tinggi dibandingkan dengan pergerakan muatan positifnya, sehingga akan memungkinkan sistem beroperasi dengan arus yang besar dan pada kecepatan yang besar. Arus pada basis akan dikuatkan oleh kolektor. Jadi transistor NPN akan memasuki daerah aktif ketika tegangan yang berada pada basis lebih tinggi dari pada emitor dan menuju keluar yang menunjukan arah arus konvensional, saat alat mendapat panjar maju(Aditya,2012).
Dalam operasi normal transistor, hubungan emitor-basis di catu maju sedangkan hubungan kolektor-basis di catu balik. Jadi, arus masuk ke transistor lewat terminal emitor dalam transistor p-n-p, sedangkan dalam transistor n-p-n, arus keluar transistor lewat terminal emitor (Chattophandyay,1989).
Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitudaerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistordigunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerahsaturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistormenjadi hancur terlalu besar(Dwihono,1996).
Rangkaian transistor adalah rangkaian komponen elektronika yang terbuat serta tersusun oleh bahan semikonduktor yang mempunyai tiga kaki yang biasa disimbolkan basis (B), emitor (E), dan kolektor (K). Transistor sendiri dibagi menjadi dua jenis tipe yaitu transistor PNP dan juga transistor NPN yang membedakan kedua transistor tersebut yaitu dapat dilihat pada tanda panah pada area emitor (E), jika anak panah kebagian dalam, maka transistor tersebut adalah transistor PNP, sementara jika anak panah mengarah kearah luar maka transistor tersebut NPN(Zemansky,1962).
Dalam gambaran ini diode sebelah kiri disebut diode emitter-basis atau singkatnya diode emitter. Dioda sebelah kanan disebut dioda kolektor-kolektor atau secara singkat dioda kolektor(Frenzel,2010).
Untuk frekuensi tinggi, rangkaian setara parameter-h tidak digunakan, hal ini disebabkan dalam rangkaian parameter-h kita tidak dapat memasang kapasitansi, dan oleh karena kapasitansi ini menghubungkan kolektor dan emitor dengan bagian tengah basis. Untuk menentukn frekuensi potong atas pada tanggapan amplitude penguat, kita perlu tahu, kapasitansi ada biasanya disebutkan pada lembaran data transistor. Namun tidak demikianhanya dengan kapasitansi. Lembaran data transistor biasanya menyebutkan suatu frekuens yang disebut, yaitu frekuensi untuk mana β = 1(Yohannes,1979).
Untuk frekuensi tinggi, rangkaian setara parameter-h tidak digunakan, hal ini disebabkan dalam rangkaian parameter-h kita tidak dapat memasang kapasitansi, dan oleh karena kapasitansi ini menghubungkan kolektor dan emitor dengan bagian tengah basis. Untuk menentukn frekuensi potong atas pada tanggapan amplitude penguat, kita perlu tahu, kapasitansi ada biasanya disebutkan pada lembaran data transistor. Namun tidak demikianhanya dengan kapasitansi. Lembaran data transistor biasanya menyebutkan suatu frekuens yang disebut, yaitu frekuensi untuk mana β = 1(Yohannes,1979).
Transistor dapat digunakan sebagai saklar elektronika dengan membuat transistor tersebut berada dalam kondisi cut off (saklar terbuka, arus tidak mengalir). Atau saturasi (saklar tertutup, sehingga arus mengalir)(Budiharto,2008).
Sebuah rangkaian saklar elektronik dengan menggunakan transistor PNP dan transistor NPN dipakai menghidupkan dan mematikan LED. Ketika kita membutuhkan rangkaian yang dapat menyalakan LED ketika cahaya dari lingkungan sekitar mulai meredup. Rangkaian ini boleh jadi merupakan satu bagian dari sebuah keamanan(Bishop,2004).
Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor/Collector (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang akan dikuatkan melalui kolektor.Selain digunakan untuk penguat transistor bisa juga digunakan sebagai saklar. Caranya dengan memberikan arus yang cukup besar pada basis transistor hingga mencapai titik jenuh. Pada kondisi seperti ini kolektor dan emitor bagai kawat yang terhubung atau saklar tertutup, dan sebaliknya jika arus basis teramat kecil maka kolektor dan emitor bagai saklar terbuka. Dengan sifat pensaklaran seperti ini transistor bisa digunakan sebagai gerbang atau yang sering kita dengar dengan sebutan TTL yaitu Transistor Transistor Logic.
Transistor dapat berfungsi juga sebagai; (a) penguat arus maupun tegangan yang dipakai sebagai penguat, (b) sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), (c) stabilisasi tegangan semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atautegangan inputnya (FET), dan (d) memungkinkan pengaliran listrik yangsangat akurat dari sirkuit sumber listriknya(Surjono,2011).
Salah satu fungsi transistor yang paling banyak banyak digunakan didunia. Elektronika analog adalah sebagai penguat yaitu penguat arus, penguat tegangan, dan penguat daya. Fungsi komponen semikonduktor ini dapat kita temukan pada rangkaian pres-amp mic, pres-amp head,echo, tone control, amplifier dan lain-lain. Berdasarkan cara pemasangannya ground dan pengambilan output, penguat transistor dibagi menjadi tiga yaitu Common Base (CB), Common Emittor (CE), dan Common Collector (CC)(Isparela,2012).
3.1 Alat dan Bahan
Kegunaan transistor dalam kehidupan sehari-hari yaitu saklar sebagai penguat arus, saklar otomatif untuk menyambung dan memutuskan arus, saklar sebagai orilator getaran frekuensi radio, dan saklar sebagai stabisator pada adoptor(Rosella,2008).
III. Metodologi Percobaan
a. Multimeter (2 buah)
b. Resistor (3 buah)
c. Potensiometer (1 buah)
d. Power supply (1 buah)
e. Transistor BC 108/107 (1 buah)
3.2 Gambar Alat dan Bahan
-
3.3 Gambar Rangkaian
Skema rangkaian di protoboard
3.4 Cara Kerja
IV. Data dan Analisa
4.1 Data Percobaan
4.2 Analisa Data
Prinsip pada percobaan ini yang mana transistor sebagai Penguat (amplifier) adalah dengan cara membuat transistor bekerja pada wilayah aktif yaitu wilayah yang bekerja antara titik jenuh(saturasi) dan kondisi terbuka (cut off), tetapi tidak pada kondisi keduanya. Transistor dikatakan bekerja pada daerah aktif apabila transistor selalu mengalirkan arus dari kolektor ke emitor(operasi normal dari transistor). Transistor akan mengalami kondisi terbuka (Cut off) apabila arus yang melalui basis sangat kecil sekali sehinga kolektor dan emitor akan seperti kawat yang terbuka, dan Transistor akan mengalami jenuh apabila arus yang melalui basis terlalu besar sehingga antara kolektor dan emitor bagaikan kawat terhubung, dengan begitu tegangan antara kolektor dan emitor VCE adalah 0 Volt
Rekomendasi Laporan lain:
Potensiometer diatur nilai resistansinya sampai nilai resistansi maksimal untuk menge-check atau mengamati nilai IC agar konstan pada kisaran nilaiVCE tertentu, sehingga rangkaian transistor berada pada keadaan aktif. Jenis Transistor yang digunakan pada percobaan ini adalah jenis transistor NPN ditandai dengan anak panah mengarah kearah luar pada bagian emitor dan arus mengalir dari kolektor ke emitor yang basisnya dihubungkan ke ground (negatif). Konfigurasi yang digunakan pada percobaan ini adalah konfigurasi Common Emitter(CE) atau Emitor bersama karena pada rangkaian penguat ini dibutuhkan penguatan tegangan dan arus secara bersamaan. Konfigurasi common emitter ini menghasilkan penguatan tegangan dan arus antara sinyal input dan sinyal output. Konfigurasi ini ditandai dengan kaki emitor transistor yang di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk input dan output. Pada konfigurasi emitter, sinyal input dimasukkan ke basis dan sinyal output nya diperoleh dari kaki kolektor. Maka dari itu arus yang mengalir pada emitter merupakan arus total pada rangkaian transistor(IE = IB + IC).
Berikut ini adalah gambar grafik hubungan IC terhadap VCE :
Daerah jenuh(Saturasi) adalah daerah dimana VCE = 0 volt sampai kira-kira 0,2 volt (dioda silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang mana tegangan VCE belum mencukupi untuk dapat menyebabkan aliran elektron. Daerah ini ditandai dengan arus yang maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor tersebut seolah-olah short pada hubungan kolektor – emitor. Pada daerah ini transistor dikatakan menghantar maksimum(sambungan CE terhubung maksimum). Daerah saturasi ini dapat dilihat pada grafik 1(Zona A) yang terdapat pada tegangan 0 volt sampai 0,4 volt.
Berikut ini adalah gambar grafik hubungan IC terhadap VCE :
Daerah aktif(daerah normal kerja transistor) ditandai dengan arus IC konstan terhadap berapapun nilai VCE. Pada daerah aktif arus kolektor sebanding dengan arus basis(IC = IB), hal ini dapat dilihat pada grafik 1(Zona B) yang terdapat pada tegangan 0,4 sampai 1,2 volt, 1,6 volt sampai 2,4 volt, 1,6 sampai 2,4 volt, 2,8 sampai 3,8 volt, dan 4 sampai 4,6 volt. Daerah aktif terjadi bila sambungan emiter diberi bias maju dan sambungan kolektor diberi bias balik. Semua titik operasi antara titik sumbat dan penjenuhan adalah daerah aktif dari transistor. Dalam daerah aktif, dioda emiter dibias forward dan dioda kolektor dibias reverse. Penguatan sinyal masukan menjadi sinyal keluaran terjadi pada daerah aktif.
Daerah cut off merupakan daerah kerja transistor dimana keadaan transistor menyumbat pada hubungan kolektor – emitor. Daerah Cut-Off terjadi jika tegangan VCC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE tertentu tiba-tiba arus IC bernilai nol(VCE = VCC). Daerah cut off tidak dapat dilihat pada grafik 1, karena tegangan pada percobaan ini hanya sampai 4,6 volt. Pada umumnya daerah cut off ini terjadi ketika VCE = VCC(power supply), yang mana terjadi pada tegangan 12 volt dalam percobaan ini.
Daerah cut off merupakan daerah kerja transistor dimana keadaan transistor menyumbat pada hubungan kolektor – emitor. Daerah Cut-Off terjadi jika tegangan VCC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE tertentu tiba-tiba arus IC bernilai nol(VCE = VCC). Daerah cut off tidak dapat dilihat pada grafik 1, karena tegangan pada percobaan ini hanya sampai 4,6 volt. Pada umumnya daerah cut off ini terjadi ketika VCE = VCC(power supply), yang mana terjadi pada tegangan 12 volt dalam percobaan ini.
Tabel 1 pada percobaan didapatkan nilai Vcc sebesar 12 volt untuk percobaan 1 sampai 18. Nilai VCE berkisar antara 0 - 4,6 volt, IC sebesar 0 - 6 mA, dan IB sebesar 20 µA. Dari tabel ini dapat diamati bahwa nilai VCE sebanding dengan nilai IC, semakin besar nilai VCE maka semakin besar juga nilai IC. IB adalah arus yang memasuki kaki transistor basis, Jika IB bertambah IC bertambah juga dan perubahan arus IC selalu jauh lebih besar dari IB nya karena pada saat IB = 0(basis terbuka) terjadi adanya arus yang bocor pada kolektor-emitor. Pada perhitungan manual didapatkan nilai IB sebesar 23 µA, perbedaan hasil perhitungan manual dan pengukuran ini disebabkan beberapa hal, antara lain seperti kesalahan pembacaan hasil pengukuran(paralaks), umur transistor, hambatan dalam pada voltmeter, dan lain-lain.
Ketika potensiometer ditambahkan sedikit demi sedikit sampai nilai maksimum, nilai arus pada IC juga bertambah secara proporsional. Pengaruh nilai resistansi(RC) ini membuat transistor bekerja pada daerah jenuh(saturasi) yang mana pada percobaan ini berada pada nilai 0 volt sampai 0,4 volt.
Nilai β pada transistor adalah parameter yang menunjukkan kemampuan penguatan arus (current gain) dari suatu transistor. Parameter nilai β pada datasheet transistor 107/108 diketahui berkisar antara 110-450 dan 110-800. Pada perhitungan manual pada percobaan ini didapatkan nilai β sebesar 287,5 , hasil perhitungan ini berada pada interval datasheet transistor, yang berarti pengukuran IB dan IC yang didapatkan cukup akurat.Ketika potensiometer ditambahkan sedikit demi sedikit sampai nilai maksimum, nilai arus pada IC juga bertambah secara proporsional. Pengaruh nilai resistansi(RC) ini membuat transistor bekerja pada daerah jenuh(saturasi) yang mana pada percobaan ini berada pada nilai 0 volt sampai 0,4 volt.
V. Kesimpulan
5.1 Nilai beta(β) transistor pada percobaan ini adalah sebesar 287,5
5.2 Ketika potensiometer ditambahkan sedikit demi sedikit sampai nilai maksimum, nilai arus pada IC juga bertambah secara proporsional. Pengaruh nilai resistansi(RC) ini membuat transistor bekerja pada daerah jenuh(saturasi) yang mana pada percobaan ini berada pada nilai 0 sampai 0,4 volt.
5.3 Daerah aktif(daerah normal kerja transistor) ditandai dengan arus IC konstan terhadap berapapun nilai VCE. Pada daerah aktif arus kolektor sebanding dengan arus basis(IC = IB), hal ini dapat dilihat pada grafik 1(Zona B) yang terdapat pada tegangan 0,4 sampai 1,2 volt, 1,6 volt sampai 2,4 volt, 1,6 sampai 2,4 volt, 2,8 sampai 3,8 volt, dan 4 sampai 4,6 volt. Daerah aktif terjadi bila sambungan emiter diberi bias maju dan sambungan kolektor diberi bias balik. Semua titik operasi antara titik sumbat dan penjenuhan adalah daerah aktif dari transistor. Dalam daerah aktif, dioda emiter dibias forward dan dioda kolektor dibias reverse. Penguatan sinyal masukan menjadi sinyal keluaran terjadi pada daerah aktif.
VI. Daftar Pustaka
Aditya, Emy.2012. Transistor. Jurnal Transistor. Vol 1(1) : 3-4.
Bishop, Owen.2004. Dasar-Dasar Elektonika. Jakarta : Erlangga.
Budiharto, Widodo.2008. Panduan Praktikum Mikrokontroler AVR Atmegedia. Jakarta : PT. Elex Media.
Chattopadhyay dkk. 1989. Dasar Elektronika. Jakarta : UI press.
Dwihono.1996. Rangkaian Elektronika Aanalog. Jakarta : PT Elaxmedia.
Fibrika.2016. Penuntun Praktikum Elektronika Dasar 2. Jambi : Universitas jambi.
Frenzel, L.2010. Penjelasan Elektronika. Jakarta : Erlangga.
Isparela, Yuda.2012. Regulator 5 Volt. Jakarta : Erlangga.
Malvino.1992. Prinsip-Prinsip Elektronika Edisi 7. Jakarta : Erlangga.
Rosella,Erica.2008. Fisika. Jakarta : PT. Pustaka Media
Sriwidodo.2012. Elektronika Dasar. Jakarta : Salemba Teknika.
Surjono, Herman.2011. Elektronika Lanjut. Jakarta : Erlangga.
Sutrisno.1986. Elektronika 1. Bandung : ITB.
Yohannes, H.1979. Dasar-dasar elektronika. Jakarta : Chalia.
Zemansky, Sears.1962. Fisika Untuk Universitas 1. Bandung : Trimitra Mandiri.
VII. Bagian Pengesahan
-
VIII. Lampiran
