Makalah Transistor sebagai saklar
Disusun oleh:
Eko Setya Utami
NIM 3.32.12.3.12
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 2015
Halaman Judul
i
Kata Pengantar Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat, karunia, serta taufik dan hidayah-Nya lah kami dapat menyelesaikan makalah Regulator 78xx ini sebatas pengetahuan dan kemampuan yang dimiliki. Dan juga kami berterima kasih pada Bapak Ilham Sayekti, S.T., M.Kom selaku Dosen Teknik Elektronika yang telah memberikan tugas ini. Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan serta pengetahuan kita mengenai Transisitor Sebagai Saklar. Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam tugas ini terdapat kekurangan-kekurangan dan jauh dari apa yang kami harapkan. Untuk itu, kami berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan di masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa sarana yang membangun.
Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya. Sekiranya laporan yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun orang yang membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang kurang berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang yang membangun membangun demi perbaikan di masa depan. depan.
ii
Daftar isi Halaman Judul ................................................................................................... .......................................................................................................................................... ....................................... i Kata Pengantar................................................................. ...................................................................................................................................... ....................................................................... .. ii Daftar isi ....................................................................................................................... ................................................................................................................................................. .......................... iii Bab I Pendahuluan ..................................................................... ................................................................................................................................. ............................................................ 1
1.2
Latar Belakang............................................................ ......................................................................................................................... ............................................................. 1
1.3
Tujuan Dan Manfaat ............................................................. ............................................................................................................... .................................................. 3
Bab II Pembahasan ............................................................................................................................... ................................................................................................................................ .. 4
2.1 Pengertian Transisitor.................................................................. ................................................................................................................... ................................................. 4 2.2 Pengertian Transisitor Sebagai Saklar ......................................................................................... ........................................................................................... .. 5 Bab III Penutup ............................................................... ..................................................................................................................................... ...................................................................... 12
3.1 Kesimpulan ................................................................................... .................................................................................................................................. ............................................... 12 3.2 Saran .................................................................................................................. ........................................................................................................................................... ......................... 12
iii
Bab I Pendahuluan 1.2 Latar Belakang Sejarah transistor pada awalnya di temukan oleh William Shockley dan John Barden pada tahun 1948. Transistor awal mulanya di pakai dalam praktek pada tahun 1958. Pada saat ini ada dua jenis tipe transistor, yaitu transistor tipe P – N N – P P dan transistor jenis N – P P – N. N. Dalam rangkaian difital, transistor di gunakan sebagai saklar untuk kecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat di rangkaian sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memory dan komponen lainnya. Kebanyakan ahli sejarah mengira bahwa dunia elektronika dimulai ketika Thomas Alpha Edison menemukan bahwa filamen panas memancarkan elektron (1883). Untuk merealisasi nilai komersial dari penemuan Edision, Fleming mengembangkan dioda hampa (1904). Deforest menambahkan elektroda ketiga untuk mendapatkan trioda hampa (1906). Sampai 1950, tabung hampa mendominasi elektronik; mereka digunakan dalam penyearah, penguat, osilator, modulator, dan lain-lainnya. Ada beberapa alasan yang menyebabkan berkurangnya penggunaan tabung hampa dimasa sekarang ini. Hal ini dapat dilihat dari perbedaannya yang sangat mencolok jika dibandingkan dengan transistor begitu pula dengan kelebihan dan kekurangannya. Perbedaan tabung hampa dengan transistor adalah sebagai berikut: 1. Pada tabung hampa: Tabung hampa mempunyai fisik besar dan kurang praktis. Tabung hampa mempunyai tiga kaki yang terdiri dari Anoda, Katoda, dan Kasa kemudi. Tabung hampa banyak terbuat dari kaca sehingga r angkaian di dalamnya tampak dengan nyata. Tabung hampa tidak tahan terhadap goncangan. Memerlukan Tegangan atau energi yang cukup besar. 1
2. Pada transistor: Bentuk fisik kecil dan dan praktis. Transistor mempunyai tiga kaki yan terdirti dari: Basis, Kolektor, dan Emitor. Rangkaian dalam transistor tak kelihatan dari luar karena terbungkus plat atau mika. Transistor than terhadap goncangan. Transistor hanya membutuhkan tegangan atau energi listrik yang minimum, hanya kira-kira beberapa volt saja. Sejak ditemukannya transistor maka terjadilah revolusi di dalam dunia elektronika, karena transistor memiliki keuntungan yang lebih dibanding tabung hampa. Namun pada dasarnya, antara tabung hampa dengan transistor hampir sama dengan tabung elektroda atau tabung elektron. Persamaan ialah pada kakinya sebagai berikut: Katoda = Emitor Anoda = Kolektor Kasa kemudi = Basis Transistor daya memiliki karakteristik kontrol untuk menyala dan mati. Transistor digunakan sebagai elemen saklar, dioperasikan dalam wilayah satu rasi, menghasilkan dalam drop tegangan kondisi on yang rendah. Kecepatan pensaklaran transisitor modem lebih tinggi daripada thyristor dan transisitor secara normal digunakan dalam aplikasi daya rendah sampai menengah. Pada umumnya transisitor berfungsi sebagai suatu switching (kontak on-off). Adapun kerja transistor yang berfungsi sebagai switching ini, selalu berada pada daerah jenuh (saturasi) dan daerah cut off.
2
1.3 Tujuan Dan Manfaat Tujuan dari dibuatnya makalah ini adalah untuk memberikan informasi mengenai karakteristik dan penerapan transisitor sebagai saklar Manfaat nya adalah agar Mahasiswa dapat memahami dan menjelaskan karakteristik dari transistor sebagai saklar
3
Bab II Pembahasan 2.1 Pengertian Transisitor Pengertian Transistor adalah komponen elektronika terbuat dari alat semikonduktor yang banyak di pakai sebagai penguat, pemotong (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi lainnya. Pengertian Transistor pada alat semikonduktor mempunyai 3 elektroda (triode), yaitu dasar (basis), pengumpul (kolektor) dan pemancar (emitor). Pada dasarnya transistor juga memiliki banyak kegunaan, salah satunya adalah berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET) memungkinkan mengalirkan arus listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Tegangan yang memiliki satu terminal contohnya adalah Emitor yang dapat di pakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar dari pada input basis. Dalam sebuah rangkaian analog, komponen transistor dapat di gunakan dalam penguat (amplifier). Komponen yang terdapat dalam rangkaian analog antara lain pengeras suara, sumber listrik stabil dan penguat sinyal radio. Jadi pengertian transistor dapat di bilang sebagai pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi pe nghantar pada suhu tertentu. Pengertian transistor merupakan komponen yang sangat penting dan di perlukan untuk sebuah rangkaian elektronika. Tegangan yang terdapat pada transistor merupakan tegangan satu terminal, misalnya emitor yang dapat di pakai untuk mengatur arus dan tegangan inputnya, memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Cara kerja transistor hampir mirip dengan cara kerja resistor, yang juga memiliki tipe tipe dasar yang modern. Pada saat ini ada 2 tipe dasar transistor modern, yaitu tipe 4
Bipolar Junction Transistor (BJT) dan tipe Field Effect Transistor (FET) yang memiliki cara kerja berbeda beda tergantung dari kedua jenis tersebut.
2.2 Pengertian Transisitor Sebagai Saklar Transistor Sebagai Saklar maksudnya adalah penggunaan transistor pada salah satu kondisi yaitu saturasi dan cut off. Pengertiannya adalah jika ada sebuah transistor berada dalam keadaan saturasi maka transistor tersebut akan seperti s aklar tertutup antara colector dan emiter, sedangkan apabila transistor dalam keadaan cut off transistor tersebut akan berlaku seperti saklar terbuka. Pengertian dari Cut off adalah kondisi transistor di mana arus basis sama dengan nol, arus output pada colector sama dengan nol, sedangkan tegangan tegangan pada colector maksimal atau sama dengan tegangan supply. Saturasi adalah kondisi di mana transistor dalam keadaan arus basis adalah maksimal, arus colector adalah maksimal dan tegangan yang di hasilkan colector-emitor adalah minimal. Apabila terdapat rangkaian transistor sebagai saklar banyak menggunakan jenis transistor NPN, maka ketika keti ka basis di beri tegangan tertentu. Transistor akan berada dalam kondisi ON, sedangkan besar tegangan pada basis tergantung dari spesifikasi transistor itu sendiri. Dengan cara mengatur bias sebuah transistor menjadi jenuh, maka seolah akan di dapat hubungan singkat antara kaki colector dan emitor. Terminal basis akan dengan cepat mengontrol arus yang mengalir dari colector menuju emitor. Arus yang di hasilkan dari dari tegangan input akan menyebabkan transistor saturasi menjadi saklar tertutup, akibat dari kejadian ini arus akan mengalir dari colector ke emitor. Pada saat kondisi tegangan colector emitor mendekati 0 volt. Sebaliknya jika tegangan transistor sebagai saklar tidak di berikan arus tegangan, maka transistor akan berada dalam kondisi Cut off dan terminal colector emitor terputus seolah 5
sakalar menjadi terbuka. Akibat dari pemutusan ini arus tidak akan mengalir dari colector menuju emitor. Dalam kondisi ini tegangan yang di hasilkan akan maksimal. Kalau misalkan transistor di pakai hanya pada dua titik, yaitu titik putus dan titi k saturasi, maka transistor akan di pakai sebagai saklar. sakla r. Daya yang di serap oleh dua titik ini sangat kecil, tetapi dalam keadaan aktif daya yang di serap transistor akan lebih besar. Sebab pemakaian yang mana menggunakan arus lebih besar harus di upayakan agar daerah yang di lewati aktif, sehingga transistor tidak menjadi terlalu panas.
Gambar 2.1. 2.1. Rangkaian Transistor Sebagai Saklar Salah satu fungsi dari rangkaian transistor emitor bersama adalah sebagai saklar seperti pada gambar 2.1, yang bekerja pada dua daerah kerja yaitu daerah jenuh (saturasi ) dan daerah mati (cut-off ), ), grafik terlihat pada gambar 2.2.
6
Gambar 2.2. Kurva Karakteristik Luaran Transistor Jika = 0, maka I = 0 dan I = 0, pada kondisi ini transistor pada kondisi tidak menghantarkan arus I atau dengan kata lain kondisi saklar terbuka (OFF). Analogi transis tor ketika OFF seperti pada gambar 2.3 berikut.
Analog dengan
Gambar 2.3. Analogi Transistor OFF
7
Daerah yang diarsir biru adalah daerah cut-off. Pada saat cut-off kondisi kondisi transistor adalah arus output pada kolektor mendekati dengan nol, tegangan pada kolektor maksimum atau sama dengan tengangan sumber dan arus basis mendekati nol.
Pada saat saturasi kondisi transistor adalah arus basis maksimal (I = max) sehingga menghasilkan arus kolektor maksimum ( = ) dan tegangan kolektor emitor minimum
( = 0).
Analog dengan
Gambar 2.4. Analogi Transistor ON
Pada saat kondisi saturasi, sambungan Basis – Emittor Emittor mendapat bias maju yang membuat
mengalir cukup besar yang menyebabkan saturasi seperti pada persamaan 2.1, sehingga :
()
=
()
……………………………………………….(2.1)
Jika nilai pada saat saturasi sangat kecil (0,2 sampai dengan 0,3 V) sehingga dapat diabaikan, maka arus dapat dihitung dengan melihat persamaan 2.2:
() )
=
………………………………………………………………(2.2)
Adapun minimum yang diperlukan untuk membuat saturasi pada persamaan 2.3 berikut:
(min (min))
=
()
…………………………………………………………(2.3)
8
Secara signifikan harus lebih besar dari (min) untuk membuat transistor dalam keadaan saturasi. Dari rangkaian r angkaian gambar untuk menghitung nilai diperoleh persamaan 2.4 sebagai berikut :
=
−
……………………………………………………… (2.4)
pada kondisi saturasi (jenuh) dapat dinaikkan, tetapi tidak dapat menaikkan . Pada kondisi ini, diperoleh persamaan 2.5 dan 2.6 sebagai berikut:
≈ 0 (kecil) … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (2.5)
≈
……………………………………………………………………… 2.6)
Keterangan :
= Penguatan transistor (kali).
= Arus Arus pada pada basis basis (Ampere)
= Arus pada pada kolek kolektor tor (Ampere)
= Tegangan Tegangan pada kolektor (Volt) = Tegangan pada pada kolektor – emitor (Volt)
= Hambatan pada basis (Ohm)
= Hambatan pada kolektor (Ohm)
Sebagai contoh, kita memiiliki lampu yang akan kita kendalikan (ON/OFF) dengan sebuah saklar. Maka rangkaian sederhananya seperti yang terlihat pada gambar di bawah (a). Sebagai ilustrasi, mari kita ganti saklar tersebut dengan sebuah transistor agar terlihat bagaimana transistor dapat mengontrol aliran elektron melalui lampu. Harap diingat bahwa arus yang mengalir melalui transistor harus berada diantara kolektor dan emitor, karena arus itu lah yang mengalir kelampu dan yang akan kita kontrol, kita harus memposisikan kolektor dan emitor dimana dua kontak saklar sebelumnya berada. Kita juga harus memastikan bahwa 9
arus lampu akan bergerak melawan arah anak panah emitor untuk memastikan bahwa bias penyimpangan transistornya benar seperti yang terlihat pada gambar (b).
mechanical switch (a) NPN transistor switch (b) PNP transistor switch (c) Transistor PNP juga dapat digunakan sebagai saklar, pernerapannya seperti yang terlihat pada gambar di atas (c).
Penggunaan tipe transistor antara NPN dan PNP tidak dipermasalahkan, yang penting adalah pembiasan arah arusnya benar (elektron mengalir melawan arah anak panah transistor).
Kembali ke transistor NPN dalam contoh rangkaian, kita dihadapkan dengan kebutuhan untuk menambahkan komponen sehingga kita dapat memiliki arus basis. Jika basis tidak memiliki input, maka arus basis akan selalu nol dan transistor tidak akan aktif, lampu pada rangkaian pun tidak akan menyala. Harus diingat bahwa untuk transistor NPN, arus basis harus terdiri dari elektron-elektron yang mengalir dari emit or ke basis (berlawanan arah dengan simbol anak panahnya, seperti arus a rus lampu). Mungkin hal yang paling sederhana yang harus dilakukan adalah memasang saklar antara kaki basis dan kaki kolektor seperti yang terlihat pada gambar di bawah (a).
10
Transistor: (a) cut off; lamp off, (b) saturated; Lamp on
Jika saklar dalam keadaan terbuka seperti gambar di atas (a), kaki basis transistor dibiarkan menggantung atau tidak terhubung pada apapun dan tidak akan ada arus yang melaluinya. Dalam keadaan ini, transistor dikatakan terpotong (cut off). Jika saklar ditutup seperti yang terlihat pada gambar di atas (b), elektron ele ktron akan dapat mengalir dari emitor ke basis, basis , melalui saklar dan naik ke sisi kiri lampu. Dalam keadaan ini, arus rangkaian menjadi maksimum dan transistor berada di titik jenuhnya. Mungkin anda berpikir bahwa rangkaian di atas terlihat sia-sia, menggunakan transistor untuk mengendalikan lampu yang pada akhirnya anda masih membutuhkan saklar, benar kan??? Jika kita masih menggunakan saklar untuk mengontrol lampu lalu apa gunanya transistor mengendalikan arus? Kenapa tidak kembali saja ke rangkaian originalnya dan menggunakan saklar langsung untuk mengendalikan arus lampu? Dua hal yang dapat disimpulkan dari rangkaian ilustrasi di atas adalah sebagai berikut: 1. Transistor hanya memerlukan arus basis yang relatif rendah agar ON dan transistor dapat mengangkat arus beban (lampu) yang relatif lebih besar. Ini bisa menjadi keuntungan karena kita bisa menyalakan lampu yang arusnya besar menggunakan transistor yang kebutuhan arusnya kecil. 2. Dengan transistor kita dapat mengaplikasikan rangkaian kontrol lampu dengan cara yang berbeda dari kontrol lampu yang hanya menggunakan saklar. Pertimbangkan gambar di bawah. Sepasang sel surya (solar cell) menyediakan 1 volt untuk mengatasi 0,7 VBE transistor agar arus basis mengalir yang kemudian mengontrol lampu.
11
Bab III Penutup 3.1 Kesimpulan Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter , daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis , dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor. Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap 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.
3.2 Saran Saran saya pada teman teman setelah membaca makalah ini yang berjudul Transistor sebagai saklar, Teman – teman dapat mempelajari Transistor yang di bahas dalam makalah ini, Kemudian jika ada salah dalam penulisan, saya atas selaku penulis minta maaf sebesar besarnya.
12
