MODUL BJT MUHAMMAD LUTHFI HABIBI (13115137) (2) Asisten: Muhammad Ilhariri (13114137) (1311 4137) Tanggal Percobaan: 26 Februari 2018 MS3204 - Praktikum Mekatronika I
Laboratorium Teknik Produksi – Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara ITB terminal tersebut adalah Emiter (E), Kolektor (C), dan 1. A BSTRAK BSTRAK Pada praktikum ini dilakukan percobaan untuk memahami kurva karakteristik kolektor dari BJT. Selain itu, tujuan dari percobaan ini menghitung menghitung besarnya besarnya β berdasarkan berdasarkan hasil hasil percobaan percobaan . Dari data yang telah dambil kita buat grafik untuk mengetahui karakteristik dan menhitung β menhitung β
Kata Kunci: β, BJT, arus 2.
Basis (B) Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor
PENDAHULUAN
sebagai penguat elektronik. Prinsip kerja dari komponen ini juga sering
BJT
merupakan
komponen
yang
pengaplikasiannya sangat sering kita jumpai pada kehidupan sehari-hari. Salah satu manfaat dari bjt adalah pengaturan arus besar dengan menggunakan arus kecil shingga orang yang mengatur arus bisa
difungsikan sebagai saklar dengan mendapatkan manfaat dari cut-off dan kondisi jenuh dari transistor itu sendiri, yang mana kedua keadaan tersebut bisa didapat dgn mengatur besarnya arus yg melewati basis dari transistor.
terhindar dari arus besar dan bahaya. Sebagai mahasiswa teknik mesin , kita
BJT terdiri dari 3 bagian semikonduktor yang
diperlukan untuk memahami tentang karakteristik
terpisah oleh dua pn junctions. Tiga daerah tersebut
dan kegunaan BJT baik dalam kehidupan sehari-hari
adalah emitter, base dan collector. Istilah Bipolar
maupun dalam dunia kerja nantinya.
mengacu pada penggunaan kedua holes dan elektron sebagai pembawa arus pada struktur transistor. BJT
3.
S TUDI PUSTAKA
bekerja pada keadaan forward-reverse bias.
Transistor adalah komponen semikonduktor yang
dipakai
sebagai
penguat, pemotong (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau fungsi lainnya. 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. BJT (Bipolar Junction Transistor)
.
Transistor jenis ini merupakan komponen
Gambar 2.2 Jenis BJT ( npn dan pnp).
yang mempunyai 2 dioda, terminal positif atau negatifnya berdempet sehingga ada 3 terminal. Ketiga Laporan Praktikum – Laboratorium Teknik Produksi – FTMD ITB
1
Gambar 2.5 Simbol BJT.
Gambar 2.3 Keadaan kerja BJT. BJT berpoperasi menggunakan prinsip yang tidak berjauh
berbeda
dengan
dioda
yaitu
dengan
memanfaatkan daerah deplesi. Gambar di bawah ini
Analisis rangkaian BJT :
menggambarkan bagaimana proses aliran elektron pada BJT.
Gambar 2.6 Simbol rangkaian BJT. IB : arus base dc IE : arus emitter dc Gambar 2.4 Gambaran aliran elektron pada BJT. Semikonduktor jenis n, memiliki densitas
IC : arus kolektor dc VBE : tegangan dc antara base dengan emiter
konduksi elektron bebas yang sangat tinggi. Elektron
VCB : tegangan dc antara kolektor dengan base
bebas ini sangat mudah berdifusi melalui BE junction
VCE : tegangan dc antara kolektor dengan emiter
ke bagian p daerah base. Base memiliki densitias holes yang kecil sebagai pembawa utama (lingkaran putih
VBB : tegangan supply pada base
pada gambar). Karena elektron mengalir ke arah n
VCC : tegangan supply pada kolektor
kolektor , maka arus akan cenderung untuk mengalir
Daerah kerja BJT :
ke n emitter.
Laporan Praktikum – Laboratorium Teknik Produksi – FTMD ITB
2
Gambar 2.9 Keadaan saturasi. Gambar 2.7 Kurva karakterisik kolektor BJT. Daerah Mati Transistor
Daerah cut off merupakan daerah kerja transistor dimana keadaan transistor menyumbat pada hubungan kolektor – emito dan pada daerah kerja ini transistor tidak dapat mengalirkan arus dari kolektor ke emitor. Pada daerah cut off transistor dapat di analogikan sebagai saklar terbuka pada hubungan kolektor – emitor.
Gambar 2.8 Daerah kerja BJT.
Daerah Jenuh Transistor
Daerah kerja transistor saat jenuh adalah
Gambar 2.10 Keadaan cut-off.
keadaan dimana transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor tersebut seolah-olah short pada hubungan kolektor – emitor. Keadaan ini akan didapat bila basis transistor
Daerah Aktif Transistor
Pada daerah kerja ini transistor biasanya
diberi arus yang cukup besar hingga transistor menjadi
digunakan
jenuh dan fungsinya menjadi saklar yang menutup.
dikatakan bekerja pada daerah aktif karena transistor
sebagai
penguat
sinyal.
Transistor
selelu mengalirkan arus dari kolektor ke emitor walaupun tidak dalam proses penguatan sinyal, hal ini ditujukan untuk menghasilkan sinyal keluaran yang tidak cacat. Daerah aktif terletak antara daerah jenuh (saturasi) dan daerah mati (Cut off).
Laporan Praktikum – Laboratorium Teknik Produksi – FTMD ITB
3
5. Catat Vcc yang terukur pada mikrometer setiap rentang IB dengan merubah VCE dari 2 V sampai 16 V.
5.
H ASIL DAN A NALISIS
[Data dan Analisis Setiap Percobaan] Ib (mA)
Vce (V)
Vcc (V)
Vrc (V)
Rc (Ω)
Ic (mA)
0,02
0
0
0
300
0,0
0
0,02
0,2
2,6
2,19
300
7,3
365
0,02
0,4
3,5
2,7
300
9,0
450
0,02
0,6
3,6
2,83
300
9,4
472
0,02
0,8
4
2,87
300
9,6
478
0,02
1
4,4
3,1
300
10,3
517
Alat dan bahan
0,02
2
5,9
3,19
300
10,6
532
1. 2 DC Power supply
0,02
4
7,7
3,36
300
11,2
560
2. Digital Multimeter
0,02
6
9,8
3,46
300
11,5
577
0,02
8
11,8
2,76
300
9,2
460
Gambar 2.11 Daerah aktif suatu BJT pada IB tertentu.
4.
METODOLOGI
3. Breadboard
0,02
10
14,3
3,75
300
12,5
625
4. Transistor 2N3904
0,02
12
16,1
3,75
300
12,5
625
5. Resistor 300Ω dan 30 kΩ
0,02
14
18,6
4,16
300
13,9
693
Prosedur Percobaan
0,02
16
21,8
4,49
300
15,0
748
0,02
18
23
4,92
300
16,4
820
0,02 Ib (mA)
20
24,9 Vcc (V)
4,6
300
15,3 Ic (mA)
767
1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar di bawah ini dengan Rb = 30k Ω Rc =300Ω
Vce
Vrc
Rc
B
0,04
0
0
0
300
0,0
0
0,04
0,2
3,3
2,52
300
8,4
210
0,04
0,4
4,6
3,79
300
12,6
316
0,04
0,6
5,1
3,91
300
13,0
326
0,04
0,8
5,6
4,08
300
13,6
340
0,04
1
5,7
4,15
300
13,8
346
0,04
2
7,2
4,3
300
14,3
358
0,04
4
9
4,65
300
15,5
388
0,04
6
11,4
4,77
300
15,9
398
2. Ukurlah nilai IB , Ic , dan VCE . Untuk pengukuran
0,04
8
13,9
5,16
300
17,2
430
arus Ic bisa melalui perhitungan tanpa dikur terlebih
0,04
10
16,3
5,47
300
18,2
456
0,04
12
18,3
5,66
300
18,9
472
dahulu
0,04
14
21,2
6,27
300
20,9
523
3. Ambil data IB , dari rentang 20 μA – 80 μA dengan
0,04
16
23,3
6,57
300
21,9
548
rentang sebesar 20 μA.
0,04
18
25,7
6,89
300
23,0
574
0,04 Ib (mA)
20
27,8 Vcc (V)
6,72
300
22,4 Ic (mA)
560
4. Pada data arus tersebut, atur VCE pada power supply dari rentang 2 V – 16 V dengan kenaikan sebesar 2 V.
0,06 0,06
Vce
0 0,2
0 4,1
Vrc
0 3,33
Rc
300 300
Laporan Praktikum – Laboratorium Teknik Produksi – FTMD ITB
0,0 11,1 4
B
0 185
0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 Ib (mA) 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 Ib (mA) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
0,4 0,6 0,8 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Vce 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 19,1 Vce 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 2 4 6 8 10 12 14 16
5,9 4,75 6,6 5,27 7 5,33 7,2 5,77 9 6,19 10,9 6,41 13,6 6,99 16,4 7,67 19 8,34 21,2 8,17 23,8 8,84 25,9 9,29 29 10,09 30,8 10,33 Vcc (V) Vrc 0 0 4,7 3,85 6,6 5,47 7,4 5,96 8,2 6,71 8,7 7 10,4 7,58 12,9 8,16 15,6 8,86 18,3 9,47 20,7 10,12 23,4 10,58 25,6 10,93 28,5 11,55 30,4 12,1 31,5 11,93 Vcc (V) Vrc 0 0 4,8 3,96 7,1 6,19 8,1 6,84 9 7,63 9,5 7,88 11,8 9,06 14,5 9,72 17,5 10,67 20,4 11,52 23 12,23 25,7 12,76 28,3 13,47 31,1 14,1
300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 Rc 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 Rc 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300
15,8 17,6 17,8 19,2 20,6 21,4 23,3 25,6 27,8 27,2 29,5 31,0 33,6 34,4 Ic (mA) 0,0 12,8 18,2 19,9 22,4 23,3 25,3 27,2 29,5 31,6 33,7 35,3 36,4 38,5 40,3 39,8 Ic (mA) 0,0 13,2 20,6 22,8 25,4 26,3 30,2 32,4 35,6 38,4 40,8 42,5 44,9 47,0
264 293 296 321 344 356 388 426 463 454 491 516 561 574
0,1
17,18
31,5
13,58
300
45,3
453
Kurva Karakteristik Kolektor Ic Vs Vec 50.0
Ib = 0.02 mA Ib = 0.04 mA Ib = 0.06 mA Ib = 0.08 mA Ib = 0.1 mA
40.0 ) A30.0 m ( c I 20.0
10.0 0.0 0
10
20
30
Vce (V)
B 0 160 228 248 280 292 316 340 369 395 422 441 455 481 504 497
Dari grafik diatas daerah saturasi berada pada Ic 3,3516 mA dan Vce 0,2-0,6 V.
kurva Beta (Ib = 0.02 mA)
1000 800
Ib = 0.02 mA
) 600 A m ( 400 b I
Ib = 0.04 mA Ib = 0.06 mA
200
Ib = 0.08 mA
0 0.0
20.0
Ic (mA)
40.0
Ib = 0.1 mA 60.0
data sheet 2N3409, besar DC gain maksimumnya adalah 300. Data yang praktikan peroleh dapat diterima karena nilai β berada pada
B 0 132 206 228 254 263 302 324 356 384 408 425 449 470
kondisi minimum dan maksimum dari data sheet 2N3409. Besar gain data yang didapatkan tidak stabil karena pada arus masuk lebih besar dari operasi mundur sehingga nilinya berubah-ubah. . Nilai gain juga dipengaruhi oleh nilai arus pada base dan arus yang dihasilkan oleh collector.
6.
K ESIMPULAN
1.
Karakteristik
Laporan Praktikum – Laboratorium Teknik Produksi – FTMD ITB
5
Kurva Karakteristik Kolektor Ic Vs Vec 50.0
Ib = mA Ib = mA Ib = mA Ib = mA Ib = mA
40.0 ) A30.0 m ( c I 20.0
10.0 0.0 0
10
20
30
Vce (V)
Dari grafik diatas daerah saturasi berada pada Ic 3,35- 16 mA dan Vce 0,2-0,6 V. 2.
Dari grafik didapat nilai DC gain yang berbeda-beda tiap masukan dan keluaran yang berubah-ubah. Ibmin (20 µA) , βrata-rata = 543 Ib 40 µA, βrata-rata = 390 Ib 60 µA, βrata-rata = 371 Ib 80 µA, βrata-rata = 339 Ib 100 µA, βrata-rata = 310 Jika dirata-ratakan semua nilai tersebut hasil
dari βdc sebesar 391 D AFTAR PUSTAKA
[1]
Sedra, A. and Smith, K., Microelectronic Circuits 6 th ed , Oxford University Press, USA, 2010.
Laporan Praktikum – Laboratorium Teknik Produksi – FTMD ITB
6
