LAPORAN LABORATORIUM PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKAS TELEKOMUNIKASII
NAMA PRAKTIKAN
: LILIS SHOLIHAT
NAMA REKAN KERJA
: DEWI AMELIA RAESYA NUGRAHA
KELAS / KELOMPOK
: TT 3C / 3
TANGGAL PELAKSANAAN PRAKTIKUM
:
TANGGAL PENYERAHAN LAPORAN
:
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI JAKARTA 2013
PERCOBAAN PERC OBAAN X I KARAKTERISTIK TRANS TRANSII STOR COMM COMM ON BASI BASI S
I.
TUJUAN a. Mempelajari karakteristik input transistor dalam konfigurasi common basis.
b. Mempelajari karakteristik output transistor dalam konfigurasi common basis c. Mempelajari cirri-ciri harga dari resistansi input, resistansi output dan penguatan arus transistor dalam konfigurasi common basis. II.
DASAR TEORI
A. Kontruksi dari Transistor Transistor merupakan piranti yang terdiri atas tiga lapisan semikonduktor, yaitu 2 buah semikonduktor tipe-p dan seluruh sel uruh lapisan semikonduktor tipe – tipe – n, n, atau sebaliknya. Jenis pertama dikenal sebagai transistor t ransistor tipr pnp, sedang yang kedua dikenal dengan transistor tipe npn. Ketiga terminal yang terhubung ke semikonduktor tadi dikenal dengan kolektor (C), basis (B), emitter (E). Berikut gambarnya.
Gambar 1. Tipe transistor (a) pnp (b) npn
B. Operasi Dari Transistor Dasar operasi dari transistor akan dijelaskan dengan menggunakan transistor pnp. Pada gambar 2. Transistor pnp digambarkan kembali tanpa tegangan bias pada basis – basis – kolektor. kolektor. Daerah deplesi mengecil karena adanya
pembiasan. Akibatnya, terjadi aliran arus pembawa yang besar (Majority carrier / Pembawa mayoritas) dari lapisan p ke n.
Gambar 2. Forward Bias pada salah satu Junction dari Transist or
Jika bias pada basis-emitter dihilangkan dan dipasang pada basisikolektor, maka pembawa mayoritas akan hilang dan yang ada hanyalah pembawa minoritas.
Gambar 3. Forward Bias pada salah satu Junction dari Transistor
Sementara itu , jika kedua kedua tegangan bias kita pasang pasang seperti pada gambar berikut, maka semua arus pembawa (pembawa mayoritas dan
pembawa minoritas) akan muncul dan melintasi daerah persambungan persambungan (junction) dari transistor.
Gambar 4. Aliran Pembawa mayoritas dan Minoritas pada Transistor pnp
Karena lapisan n sangat tipis dan mempunyai konduktivitas rendah, maka hanya akan ada sebagian kecil dari pembawa mayoritas yang keluar melalui terminal basis (biasanya dalam orde mikro). Sebagian besar pembawa mayorita akan langsung terdifusi melewati junction yang terbias reverse kedalam material tipe p yang terhubung ke terminal kolektor. Jika transistor pada gambar 4. Dianggap sebagai sebuah titik, maka dengan KVL diperoleh. I E = I C C + I B
........................................................................
I C C = I C Mayoritas + I CO CO Minoritas
....................................
(2.1) (2.2)
Pada Konfigurasi common Base, basis dari transistor terhubung dengan ground Dari input dan output. Umumnya , pada tr ansistor npn, input berada pada emitter, sedangkan outputnya outputnya pada kolektor. Unutk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut
Gambar 5. Konfigurasi common Base (a). Transistor pnp (b) Transistor npn
Karakteristik input yang menggambarkan hubungan antara arus input (IE) dengan tegangan input (V BE) untuk tegangan output (V CB) yang bervariasi dapat digambarkan sebagai berikut.
Gambar 6. Karakteristik Input Amplifier dengan konfigurasi CB
Sementara karakteristik output yang menjelaskan hubungan antara arus output dengan tegangan output (V CB) terhadap arus input (IE) yang bervariasi. Bagian output memiliki tiga daerah yang dikenal sebagai daerah kerja, yaitu daerah aktif, sturasi dan cutoff . Berikut penggambarannya.
Gambar 7. Karakteristik Output Amplifier dengan Konfigurasi CB
Agar bekerja pada daerah aktif, kolektor-basis dibias reverse, sedang basis-emiter dibias forward. Pada daerah cutoff, kolektor-basis dan basis emiter dibias reverse, sementara pada daerah saturasi junction tadi dibias forward. Jika transistor ON, maka diasumsikan tegangan antara basis dan emitor (VBE) VBE = 0,7 V
.................................... ...............................
(2.3)
ALPHA (α) Dalam model dc, Ic dan I E yang diakibatkan pembawa mayoritas mempunyai hubungan yang disebut dengan alpha
(2.4)
(2.5)
Active Region
Di dalam daerah ini, junction kolektor mendapat bias mundur dan junction emitor mendapat bias maju. maju . Misalkan arus emitor bernilai nol. Dalam keadaan ini, arus kolektor kecil dan sama dengan arus saturasi balik I C0 (microampere untuk germanium dan nanoampere untuk silicon) dan junction ini berlaku untuk diode. Di dalam daerah aktif (active (active region), region), arus kolektor independen terhadap tegangan kolektor dan hanya tergantung pada arus emitor. Namun demikian, karena efek Early, terdapat pengaruh VCB berupa kenaikan IC walaupun hanya 0,5 persen. Karena α lebih kecil dari satu (tetapi mendekati satu), arus kolektor sedikit lebih kecil dari arus emitor.
Region ) Daerah Saturasi (Satur ation Region
Daerah dimana junction emitor maupun kolektor mendapat bias maju (forward biased) dinamakan daerah saturasi. Daerah ini terdapat di bagian kiri ordinat, dinamakan VCB = 0 dan diatas karakteristik I E = 0. Disini dapat dikatakan terjadi proses “bottoming ” karena tegangan akan merosot drastic hingga mendekati dasar, pada saat VCB ≈ 0. Sebenarnya V CB bernilai positif (untuk pnp, walau nilainya kecil), dan bias maju pada kolektor ini menimbulkan perubahan arus kolektor yang besar melalui perubahan tegangan kolektor yang kecil. Dalam keadaan terbias maju, I C naik secara eksponensial terhadap tegangan mengikuti hubungan diode.
Daerah Cutoff
Karakteristik untuk kondisi dimana IE = 0 melewati titik origin, namun dalam hal lain sama seperti karakteristik-karakteristik lain. Karakteristik ini sebenarnya tidak berhimpitan dengan sumbu tegangan, namun hal ini sulit untuk diperlihatkan mengingat IC0 bernilai hanya beberapa nano- atau microampere. Daerah di bawah IE =
0, dimana junction dimana junction emitor dan kolektor sama-sama terbias te rbias mundur dinamakan cutoff region. region. III.
ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN
NO
IV.
ALAT-ALAT
JUMLAH
1
DC Power Supply
2 buah
2
Resistor 1 kΩ
2 buah
3
Transistor NPN BC 107
1 buah
4
Multimeter
3 buah
5
Kabel-kabel Penghubung
Secukupnya
GAMBAR RANGKAIAN
a. Karakteristik Input IE
A RE
1 kΩ
RC VEB
VEE
-
+
V
VCB
1 kΩ
V +
-
Gambar 8. Rangkaian Karakteristik Input Common Basis
b. Karekteristik Output
VCC
IE
IC
A
A RE
1 kΩ
RC VEB
VEE
1 kΩ
V
-
+
+
-
VCC
Gambar 9. Rangkaian Karakteristik Output Common Basis V.
CARA MELAKUKAN PERCOBAAN
Karakteristik Karakteristik Input.
a. Menghubungkan rangkaian seperti pada gambar 1. b. Mengatur VCC sehingga VCB = 0 V. Kemudian, mengatur V EE = 0 V. Mengukur I E dan VEB lalu mencatat hasilnya pada tabel percobaan. c. Mengubah V CC sehingga VCB = 2 V kemudian mengukur ulang I E dan VEB. d. Mengulangi pengukuran ini untuk harga V CB dan VEE.
Karakteristik Karakteristik Output.
a. Menghubungkan rangkaian seperti pada gambar 2. b. Mengatur VCC sehingga VCB = 0 V. Kemudian, mengatur V EE = 0 V. Mengukur IE = 0. Mengukur IC dan mencatat hasilnya pada tabel 2. c. Mengubah V CC sehingga VCB = 2 V kemudian mengatur pula V EE sehingga IE = 0. Kemudian mengukur I C. d. Mengulangi langkah pengukuran ini untuk harga V CB dan IE yang lain.
VI.
Data Hasil Percobaan Hasil Percobaan Karakteristik Input. VCB = 0 V
VCB = 2V
VCB = 4V
VCB = 8V
VCB = 6V
VEE (V)
VEB
IE
IE
(V)
VEB
IE
(V)
VEB (V)
IE
VEB (V)
VEB IE
(V)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-2
1,25
0,8
1,3
0,75
1,3
0,8
2,275
0,7
1,275
-4
2,625
0,65
2,6
0,6
2,625
0,75
2,6
0,725
3,625
-6
5
0,75
5
0,75
5,5
0,65
5,5
0,65
5,0
-8
7,5
0,75
6,25
0,75
7,5
0,7
7,3
0,7
6,5
0,8 0,8 0,7 0,7
Hasil Percobaan Karakteristik Output.
VCB = 0 V IE (mA)
IC
VCB = 2V IE (mA)
IC
VCB = 4V IE (mA)
IC
VCB = 8V
VCB = 6V IE (mA)
IC
IE
IC
(mA)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0,65
1
1,05
1
1,15
1
1,1
1
2
0,675
2
2,2
2
2,2
2
2,1
2
3
0,7
3
3,15
3
3,0
3
3,1
3
4
0,7
4
4,2
4
4,1
4
3,8
4
0 1,1 2,2 3,0 4,0
VII.
Analisa Dan Pembahasan Pembahasan Percobaan kali ini masih berhubungan dengan Transistor namun berbeda
dengan percobaan yang lalu yang hanya meindentifikasi transistor. Kali ini dilakukan percobaan mengenai karakteristik kar akteristik transistor common basis. Tujuan percobaan kali ini adalah mempelajari karakteristik input dan output transistor dalam konfigurasi common basis. Dari karakteristik input dan output transistor ini dapat diketahui pula harga resistansinya. Yang pertama dianalisa adalah karakteristik input. Setelah rangkaian dirangkai sedemikian rupa seperti pada Gambar rangkaian maka rangkian siap untuk dicoba, namun perlu diperhatikan pada saat merangakai jangan di sambungkan pada sumber tegangan karena akan berakibat patal jika terjadi kesalahan saat merangkai. Setelah rangkaian betul maka pertama-tama di beri sumber tegangan 0 volt (VEE=0v). Pada saat VEE = 0 volt maka transistor masih dalam keadaan Off karena tidak ada arus dan tegangan yang mengalir. Transistor akan menjadi On jika diberi tegangan lebih dari 0. Selain itu VEB akan memiliki nilai tegangan jika VEE lebih besar dari 0 Volt. Karena tegangan Emitor-Basis (VEB) besarnya sama dengan tegangan dioda yang akan aktif atau on jika tegangannya 0,5-0,7/0,8 Volt. Sehingga harus diberi tegangan input yang memenuhi agar VEB dapat bekerja atau aktif. Dari data hasil percobaan, untuk nilai tegangan Colector-Basis (VCB) tetap dan tegangan input VEE bertambah, arus pada emitor (IE) terus meningkat dan tegangan VEB semakin meningkat juga dari 0,6 Volt sampai batas maksimum 0,7/0,8 Volt dimana dioda aktif atau on. Sementara untuk nilai tegangan input VEE yang sama dan tegangan VCB meningkat, tidak berpengaruh pada nilai IE dan VBE. Hal ini dapat diabaikan. Berikut ini adalah gambar kura hasil dari percobaan karakteristik input. Berdasarkan kurva di atas input nilai V EB berkisar pasa 0,7 V setelah VEE lebih dari 0. Transistor mempunyai cara kerja yang sama dengan dioda. Pada karakteristik input dapat diamati pula nilai resistansi dari setiap input yang berbeda-beda. Pada saat VEE sama dengan nol tak ada arus dan tegangan yang mengalir, sedangkan resistansinya sama dengan tak hingga. Ketika VEE sudah lebih besar ari 0 nilai resistansinya akan muncul karena transistor sudah aktif. Semakin besar nilai IE maka nilai resistansinya akan semakin kecil, karena nilai resistansi berbanding terbalik dengan IE seperti rumus dibawah ini.
Karakteristik output transistor Common Basis memiliki 3 daerah kerja, yaitu aktif, cut-off dan saturasi. Pad daerah aktif terjadi penguatan linier. Junction basiscollector dibias mundur dan junction basis-emiter dibias maju. Pada daerah ini, arus collector (IC) bergantung pada arus emiter (IE). Saat arus IE bernilai 0 Maka tidak ada arus yang mengalir pada collector (IC = 0 mA). Saat arus IE di atas 0 mA dan tegangan VCB = 0 Volt, arus IC terus meningkat dengan nilai yang sangat kecil, yaitu untuk nilai IE maksimum 4 mA, arus IC hanya 0,85. Kemudian saat tegangan VCB lebih dari 0 Volt, arus IC terus meningkat dan nilainya mendekati nilai IE. Pada daerah aktif, kenaikan VCB tidak berpengaruh terhadap arus collector IC.Daerah cut off adalah daerah dimana arus IC = 0 mA, yaitu terjadi jika junction basis-collector dan junction basis-emiter dibias mundur. Sedangkan daerah saturasi adalah daerah dimana tegnagan VBC negatif, yaitu saat junction basis-collector dan basis-emiter dibias maju. Resistansi pada output dapat dinyatakan dengan :
Berdasarkan Tabel 4 perhitungan resistansi output, dapat dilihat bahwa pada saat arus Emitor (IE) sama dengan 0 mA resistansi pada IC menjadi tak hingga. Semakin besar nilai IE maka resistansi output menjadi semakin kecil dan semakin besar nilai VCB untuk arus IE tetap, maka nilai resistansinya semakin besar. Hal ini karena resistansi output dan arus IC berbanding terbalik, semakin besar arus IE maka arus IC menjadi semakin besar sehingga resistansi menjadi semakin kecil. Untuk penguatan arus digunakan rumus :
Dari Tabel 5 Penguatan Arus Output dapat dilihat bahwa saat IC bernilai nol, penguatan arus menjadi tak hingga dikarenakan inputnya masih nol sedangkan pada output sudah ada arus yang keluar. Dari tabel didapat juga semakin kecil arus IE yang diberikan, maka arus IC IC juga semakin kecil dan semakin besar penguatan penguatan arus yang terjadi. Namun, semakin besar VCB yang diberikan penguatan akan tetap stabil dengan batas toleransi kemampuan transistor tersebut.
PERHITUNGAN NILAI RESISTANSI PADA KARAKTERISTIK INPUT
VEE (V) 0
R (saat VCB = 0V)
R (saat VCB = 2V)
R (saat VCB = 4V)
R (saat VCB = 6V)
R (saat VCB = 8V)
Ω
Ω
Ω
Ω
-2
-4
-6
-8
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
NILAI RESISTANSI PADA KARAKTERISTIK OUTPUT
IE
0
IC saat VCB = 0 V
IC saat VCB = 2 V
Ω
IC saat VCB = 4 V
Ω
IC saat VCB = 6 V
Ω
IC saat VCB = 8 V
Ω
Ω
1
2
Ω
3
Ω
Ω
4
Ω
Ω
NILAI HASIL PERHITUNGAN PENGUATAN ARUS OUTPUT
IE
0
Ai saat VCB = 0 V
1
2
3
4
VIII.
Ai saat VCB = 2 V
Ai saat VCB = 4 V
Ai saat VCB = 6 V
Ai saat VCB = 8 V
Kesimpulan
Daftar Pustaka
Lampiran
