i

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

ii

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 membangun demi perbaikan di masa depan.

iii

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

1

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 – P dan transistor jenis N – P – 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 rangkaian di dalamnya tampak dengan nyata.

Tabung hampa tidak tahan terhadap goncangan. Memerlukan Tegangan atau energi yang cukup

besar.

2

2. Pada transistor:

Bentuk fisik kecil 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.

3

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

4

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 penghantar 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

5

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 saklar 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 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 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 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

6

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 titik saturasi, maka

transistor akan di pakai sebagai saklar. 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. 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.

7

Gambar 2.2. Kurva Karakteristik Luaran Transistor

Jika 𝑉𝐵 = 0, maka I𝐵 = 0 dan I𝐶 = 0, pada kondisi ini transistor pada kondisi tidak

menghantarkan arus I𝐶 atau dengan kata lain kondisi saklar terbuka (OFF). Analogi transistor

ketika OFF seperti pada gambar 2.3 berikut.

Analog dengan

Gambar 2.3. Analogi Transistor OFF

8

Daerah yang diarsir biru adalah daerah cut-off. Pada saat cut-off 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 (I𝐵 = max ) sehingga

menghasilkan arus kolektor maksimum (𝐼𝐶 = 𝑚𝑎𝑥 ) dan tegangan kolektor emitor minimum

(𝑉𝐶𝐸 = 0).

Analog dengan

Gambar 2.4. Analogi Transistor ON

Pada saat kondisi saturasi, sambungan Basis – Emittor mendapat bias maju yang membuat

𝐼𝐵mengalir cukup besar yang menyebabkan 𝐼𝐶 saturasi seperti pada persamaan 2.1, sehingga :

𝐼𝐶 (𝑠𝑎𝑡) = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝐶𝐸 (𝑠𝑎𝑡)

𝑅𝑐… … … … … … … … … … … … … … … … … … . (2.1)

Jika nilai 𝑉𝐶𝐸 pada saat saturasi sangat kecil (0,2 sampai dengan 0,3 V) sehingga 𝑉𝐶𝐸 dapat

diabaikan, maka arus 𝐼𝐶 dapat dihitung dengan melihat persamaan 2.2:

𝐼𝐶 (𝑠𝑎𝑡) = 𝑉𝑐𝑐

𝑅𝑐… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (2.2)

Adapun 𝐼𝐵minimum yang diperlukan untuk membuat saturasi pada persamaan 2.3 berikut:

𝐼𝐵 (min) = 𝐼𝑐 (𝑠𝑎𝑡)

𝛽… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (2.3)

9

Secara signifikan harus lebih besar dari 𝐼𝐵(min) untuk membuat transistor dalam keadaan

saturasi. Dari rangkaian gambar untuk menghitung nilai 𝐼𝐵 diperoleh persamaan 2.4 sebagai

berikut :

𝐼𝐵 = 𝑉𝐵−𝑉𝐵𝐸

𝑅𝐵… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (2.4)

pada kondisi saturasi (jenuh) 𝐼𝐵dapat dinaikkan, tetapi tidak dapat menaikkan 𝐼𝐶 . Pada

kondisi ini, diperoleh persamaan 2.5 dan 2.6 sebagai berikut:

𝑉𝐶𝐸 ≈ 0 (kecil) … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (2.5)

𝐼𝐶 ≈ 𝑉𝑐𝑐

𝑅𝑐… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2.6)

Keterangan :

𝛽 = Penguatan transistor (kali).

𝐼𝐵 = Arus pada basis (Ampere)

𝐼𝐶 = Arus pada kolektor (Ampere)

𝑉𝐶𝐶 = Tegangan pada kolektor (Volt)

𝑉𝐶𝐸 = Tegangan pada kolektor – emitor (Volt)

𝑅𝐵 = Hambatan pada basis (Ohm)

𝑅𝐶 = 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

10

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 emitor ke basis (berlawanan arah

dengan simbol anak panahnya, seperti arus 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).

11

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 akan dapat mengalir dari emitor ke 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.

12

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.