Karakteristik transistor bipolar (BJT)
Rustam Hafid Nur Fitrah, Nur Awa, Prima Warta S. Pendidikan Fisika 2012 Abstrak
Telah dilakukan pratikum dengan judul karakteristik transistor bipolar. Tujuan pratikum ini adalah untuk mengetahui metode pemberian bias arus dan tegangan pada transistor bipolar, menetukan dan membedakan karakteristik output dan transfer arus konstan dari transistor bipolar dan untuk menginterpretasi kurva karakteristik transistor bipolar. Untuk transistor NPN, tegangan bias pada basis harus lebih positif dari emitor dan untuk transistor PNP, tegangan bias pada basis harus lebih negatif dari emitor. Menentukan dan membedakan karakteristik input, karakteristik output dan karakteristik transfer arus konstan dari transistor bipolar. Untuk karakteristi k input dinyatakan dalam grafik yang menyatakan hubungan antara tegangan basisemitor dan aris basis untuk tegangan kolektor-emitor yang nilainya konstan. Karakteristik output dinyatakan dalam grafik yang menyatakan hubungan antara tegangan kolektor-emitor dan arus kolektor untuk beberapa nilai arus basis yang konstan. Sedangkan karakteristik transfer dinyatakan dalam grafik yang menyatakan hubungan antara arus basis dan arus kolektor untuk tegangan kolektor-emitor yang bernilai konstan. Berdasarkan analisis data diperoleh bahwa pada karakteristik karakteristik output, output, semakin semakin besar nilai tegangan tegangan collectoremiter maka semakin besar besar pula ni lai arus cillectornya dan semakin besar nilai arus Basis maka semakin besar pula arus collectornya. collectornya. Pada karakteristik ciri alih, semakin besar arus basis maka arus collector pun semakin besar dengan tegangan tegangan collector-emitor yang konstan. Kata kunci: faktor penguatan arus transistor, karakteristik ouput dan karakteristik transfer arus konstan
1. Metode Dasar
Transistor adalah suatu komponen aktif
yang
terbuat
dari
bahan
semikonduktor. Ada dua macam transistor, yaitu transistor dwikutub (bipolar ) dan transistor
efek
medan
( Field Field
Effect
Ketiga bagian transistor ini disebut emitter , base, base, dan collector . Dengan notasi atau simbol, skema dasar bias transistor bipolar ditunjukkan ditunjukkan pada Gambar 7.2 berikut.
Transistor-FET ). ). Transistor dwikutub dibuat dengan menggunakan semikonduktor ekstrinsik jenis p p dan jenis n, yang disusun seperti pada gambar gambar 7.1 berikut. berikut.
( Gambar 7.2.
( Rangkaian bias transistor ,
Pada dasarnya ada tiga jenis rangkaian
c. Variabel Kontrol :
Arus Basis (IB)
dasar (yang disebut konfigurasi) konfigurasi ) untuk
dengan satuan mikro Ampere (µA),
mengoperasikan transistor.
Resistansi Resistor (R) dengan satuan
1. Basis ditanahkan (Common ( Common Base – CB) CB)
Ohm (Ω) dan (Ω) dan Tegangan Sumber (V S) dengan satuan Volt (V).
2. Emiter
ditanahkan
(Common (Common
Emitter – CE CE ) 3. Kolektor
Kegiatan II : Karakteristik Transfer Transfer a. Variabel Manipulasi : Arus Basis (I B)
ditanahkan
(Common (Common
Collector - CC ) Karakteristik
dengan satuan mikro Ampere (µA). b. Variabel Respon : Arus Collector (I C)
dari
transistor
dengan satuan milli Ampere (mA).
biasanya disebut juga karakteristik statik ,
c. Variabel Kontrol : Tegangan Collector-
yang digambarkan dalam suatu kurva yang
Emitter (VCE) dengan satuan Volt (V),
menghubungkan antara selisih arus dc dan dc dan
Resistansi resistor (R) dengan satuan
tegangan
pada
karakteristik
transistor.
Kurva
Ohm (Ω) dan Tegangan Sumber (V S)
tersebut
sangat
dengan satuan Volt (V).
statik
membantu dalam mempelajari operasi dari suatu transistor ketika diterapkan dalam suatu rangkaian. Ada tiga karakteristik yang sangat penting dari suatu transistor, yaitu :
3. Defenisi Operasional Variabel Kegiatan I : Karakteristik Output a.
Tegangan Collector-Emitter Collector-Emit ter (VCE) adalah beda potensial antara kaki
1. Karakteristik input.
Collector dengan kaki emitter,
2. Karakteristik output.
yang terbaca pada penunjukkan
3. Karakteristik transfer arus konstan.
Voltmeter dimana nilai tegangan berubah seiring dengan perubahan
2. Identifikasi Variabel
potensiometer potensiometer
Kegiatan I : Karakteristik Output a. Variabel
Manipulasi
Collector-Emitter
:
dan
dinyatakan dinyatakan
dalam satuan Volt (V). Tegangan
(VCE)
dengan
satuan Volt (V). b. Variabel Respon : Arus Collector (I C) dengan satuan milli Ampere (mA).
b. Arus Collector (IC) adalah arus dari kaki collector yang terbaca pada penunjukkan penunjukkan dinyatakan
amperemeter amperemeter dalam
Ampere (mA).
satuan
dan mili
c.
Arus Basis (IB) adalah arus dari
satuan Volt (V). Resistansi resistor
kaki basis yang terbaca pada
(R) adalah nilai hambatan yang yang
penunjukkan penunjukkan
tertera pada resistor dan satuannya
amperemeter amperemeter
dan
dinyatakan dalam satuan mikro
adalah
Ampere (µA). Resistansi resistor
Tegangan
(R) adalah nilai hambatan yang
tegangan yang berasal dari power
yang tertera pada resistor
dan
supplay yang terbaca pada voltmeter
satuannya
(Ω). (Ω).
dan satuannya adalah Volt (V).
adalah
ohm
ohm
(Ω). (Ω).
Sumber
Sedangkan (V S)
adalah
Sedangkan Tegangan Sumber (V S) adalah tegangan yang berasal dari
4. Alat dan Bahan
power supplay yang terbaca pada
a.
voltmeter dan satuannya adalah
b. Voltmeter 0 – 0 – 10 10 Vdc, 1 buah
Volt (V).
c.
Kegiatan II : Karakteristik Transfer
yang
penunjukkan penunjukkan dinyatakan
terbaca
pada
amperemeter amperemeter
dan
dalam
satuan
Amperemeter 0 – 0 – 1 1 Adc, 2 buah
d. Transistor Bipolar NPN, 1 buah
a. Arus Basis (IB) adalah arus dari kaki basis
Power Supply 12 Vdc, 1 buah
mikro
Ampere (µA).
e.
Potensiometer, 2 buah
f.
Kabel penghubung secukupnya.
5. Metode Kerja
a. Rangkai dan pelajari kit percobaan
b. Arus Collector (IC) adalah arus dari
Common Emitter (CE (CE ) berikut.
kaki collector yang terbaca pada penunjukkan penunjukkan dinyatakan
amperemeter amperemeter dalam
satuan
dan mili
Ampere (mA). c. Tegangan Collector-Emitter Collector-Emitter (VCE)
b.
Pengukuran
karakteristik
Output
adalah beda potensial antara kaki
menunjukkan bagaimana arus collector
Collector dengan kaki emitter, yang
I C C bervariasi dengan perubahan V CE CE
terbaca pada penunjukkan Voltmeter
ketika I B dibuat konstan. Pertama, I B
dimana
berubah
diset pada suatu nilai yang konstan lalu
perubahan
V CE CE divariasikan secara linier, I C C akan
potensiometer potensiometer dan dan dinyatakan dinyatakan dalam
menunjukkan nilai tertentu dan catat
seiring
nilai
tegangan
dengan
nilai ini. Selanjutnya, V CE dikembalikan CE dikembalikan ke keadaan nol dan I B diset pada nilai yang lain dan seterusnya. seterusnya. c. Pengukuran karakteristik ciri alih alih atau transfer arus konstan konstan menunjukkan bagaimana bagaimana
I C C
bervariasi
perubahan I B dengan
dengan
V CE CE dibuat
konstan. 6. Data/Analisis Data
R = 1000 Ω a. Karakteristik output Tabel 1. Karakterist K arakteristik ik output Nilai IC (mA) untuk IB VCE
0
20
40
60
80
(v)
(µA)
(µA)
(µA)
(µA)
(µA)
0 2 4 6 8 10
0 0 0 0 0 0
0.01 2 2.01 2.02 2.04 2.05
0.03 4.32 4.38 4.41 4.45 4.53
0.05 6.82 6.91 7.03 7.08 7.16
0.07 9.47 9.52 9.82 9.9 10.21
b. Karakteristik Karakteristik transfer arus konstan VCE = 5 volt IB
IC
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 0.92 2.02 3.17 4.42 5.65 6.9 8.2 9.51 10.88 12.35
Analisis Grafik Kegiatan 1 : karakteristik Output Output 12,0 11,0
IB5 = 80
10,0 9,0 8,0
IB4 = 60 μA
7,0 ) A m 6,0 ( c I
5,0
IB3 = 40 μA
4,0 3,0
IB2 = 20 μA
2,0 1,0
IB1 = 0 μA
0,0 0
2
4
6
8
Vce (volt)
Grafik 1. Hubungan Antara Tegangan collector-emitter dan arus kolektor
10
12
Kegiatan 2 : karakteristik transfer arus konstan 13,0
y = 0,1242x 0,1242x - 0,3891 R² = 0,9977
12,0 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0
) A 6,0 m ( c 5,0 I
∆ IC
4,0
∆ Ib
3,0 2,0 1,0 0,0 -1,0
0
10
20
30
40
50
60
70
-2,0
Ib (mA) Grafik 2. Hubungan Antara Arus Basis dan Arus Collector
80
90
100
110
Analisis Grafik
Kegiatan kedua adalah karakteristik transfer,
Kegiatan 1 : Karakteristik Karakteristik Output
yakni dihubungkannnya kuat arus basis, I b,
=
∆
=
∆
(10. (10.2 2 − 7) 7) (80 (80 − 60) 60)
=
3,2 20
= 0,1 0,16
dan kuat arus collector, I c, dengan nilai V CE konstan yakni 5,00 V. Berdasarkan data yang diperoleh
Kegiatan 2 :
∆ ∆
=
dimuat
dalam
tabel
pengamatan, pengamatan, dapat dilihat bahwa semakin
= = 0,1242 =
dan
∆ ∆
=
besar nilai I b maka nilai I c juga semakin naik.
(6,8 − 4,2) (60 (60 − 40) 40)
=
2,6 20
= 0,13 0,13
Hal ini diperjelas dalam kurva, yang juga sama dinyatakan dalam teori. Berdasarkan hasil analisis kurva, nilai faktor penguatan arus adalah 0,13.
7. Pembahasan
Jika faktor faktor penguatan arus (β) transistor
Praktikum karakteristik transistor bipolar ini dilakukan
dengan
karakteristik
dua
output
kegiatan, dan
yakni
karakteristik
transfer. Jenis transistor yang digunakan adalah NPN.
dibandingkan
antara
kegiatan
pertama
dengan kegiatan kedua, ternyata tidak jauh berbeda, kegiatan kegiatan pertama memiliki memiliki selisih yang kecil dengan kegiatan pertama, dimana kegiatan pertama diperoleh β sebesar 0,16
Pada kegiatan pertama, yakni karakteristik output, berdasarkan data yang diperoleh dari hasil pengamatan sebagaimana ditunjukkan dalam tabel, untuk I b yang konstan, semakin tinggi tegangan V CE maka kuat arus I b juga semakin besar, hal ini terjadi karena sifatsifat yang terdapat dalam teori berupa
sementara
kegiatan
kedua
diperoleh
β
sebesar 0,13 yang berarti bahwa praktikum kami memiliki data yang valid. 8. Kesimpulan Setelah melakukan percobaan ini maka dapat disimpulkan bahwa : a. Metode pemberian bias tegangan dan
persamaan persamaan matematis matematis V= , yakni tegangan
arus pada transistor bipolar yakni untuk
berbanding lurus terhadap kuat arus listrik,
transistor NPN, tegangan bias pada basis
begitu juga dengan nilai I b konstan yang lain.
harus lebih positif dari emitor. Dan untuk
Grafik yang dihasilkan berdasarkan data
transistor PNP, tegangan bias pada basis
pada kegiatan ini kemudian dianalisis dianalisis dan
harus lebih negatif dari emitor. Semakin
menghasilkan nilai faktor penguatan arus, ,
tinggi arus bias pada basis, maka
sebesar 0,16.
transistor semakin jenuh dan tegangan kolektor-emitor kolektor-emitor (VCE) semakin rendah. b. Karakteristik output menggambarkan ciri khusus
tegangan
collector-emitter,
dimana tegangan collector-emitter dan arus basis sebagai variabel manipulasi dan karakteristik transfer arus konstan adalah karakteristik ciri alih dimana arus beban sebagai sebagai variabel variabel manipulasi. manipulasi. c. Kurva karakteristik transistor bipolar pada
kegiatan kegiatan
menggambarkan
karakteristik karakteristik bentuk
kurva
output yang
terdiri atas beberapa garis arus basis, sedangkan kegiatan karakteristik transfer memiliki kurva berbentuk linear. Dari kedua kurva ini, sama-sama ingin dicari nilai penguatannya ( β) yang diperoleh melalui rasio perbandingan antara arus collector (IC) dan arus basis (I B), yakni masing-masing untuk karakteristik output dan transfer berturut-turut adalah 0,6 dan 0,3.
9. Daftar Pustaka
Tim Elektronika Dasar. 2013. Penuntun Praktikum Elektronika Elektronika Dasar I. Makassar : Fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar. Malvino. A.P . 2003. Prinsip-Prinsip Prinsip-Prinsip Elektronika, Elektronika, Buku 1. Jakarta : Salemba Teknika.
Sutrisno, 1986. Elektronika Elektronika : Teori dan Penerapannya, Penerapannya, Jilid I . Bandung : Penerbit IT
