BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini, perkembangan teknologi semakin pesat. Dari dulunya yang masih

menggunakan teknologi lama seperti mesin tik atau pager dan sekarang dapat menggunakan

computer, notebook, atau laptop. Perkembangan teknologi tersebut juga mangalami

perkembangan komponen-komponen di dalamnya. Sama seperti penjelasan di atas, teknologi

lama menggunakan komponen yang sangat sederhana sedangkan teknologi sekarang

menggunakan komponen-komponen yang lebih canggih dan merangkainya lebih rumit.

Komponen-komponen pada suatu alat elektronika adalah semua alat atau bahan

penyusun suatu alat. Alat yang digunakan seperti resistor, transistor, dioda dan lain

sebagainya ditambah dengan sumber daya dan keluaran. Komponen-komponen yang

dirangkai akan membentuk rangkaian. Rangkaian terdiri dari komponen yang disolder di atas

PCB dan disambungkan dengan menggunakan kabel atau timah yang sebelumnya telah

disolder.

Ada suatu komponen elektronika yang menarik perhatian. Karena resistor yang

fungsinya membatasi arus dan dioda sebagai penyearah arus sudah biasa dan sudah sering

ditemukan, maka transistor akan dibahas pada makalah ini.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada makalah ini yaitu:

1. Apa yng dimaksud dengan transistor dan bagaimana strukturnya?

2. Bagaimana menjelaskan arus-arus yang berada pada transistor?

3. Bagaimana karakteristik transistor dan rangkaian penyikapan transistor?

4. Bagaimana penjelasan rangkaian transistor sebagai penguat?

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan makalah ini:

1. Mengetahui pengertian transistor beserta strukturnya

2. Dapat menjelaskan arus-arus yang berada pada transistor

3. Dapat menjelaskan karakteristik transistor dan rangkaian penyikapan transistor?

4. Dapat menjelaskan rangkaian transistor sebagai penguat?

1.4 Manfaat Penelitian

Bagi mahasiswa : sebagai referensi untuk mempelajari lebih dalam mengenai

transistor atau sebagai referensi untuk praktikum elekronika

Bagi dosen: sebagai referensi untuk bahan ajaran kepada mahasiswa

BAB II

PEMBAHASAN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit

pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai

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.

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan

Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk

mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran

tegangan dan arus output Kolektor.

Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern.

Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog

melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio.

Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi.

Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic

gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.

Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor,

bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect transistor (FET), yang

masing-masing bekerja secara berbeda.

BJT terdiri dari tiga daerah semikonduktor yang berbeda pengotorannya, yaitu daerah

emitor, daerah basis dan daerah kolektor. Daerah-daerah tersebut adalah tipe-p, tipe-n dan

tipe-p pada transistor PNP, dan tipe-n, tipe-p dan tipe-n pada transistor NPN. Setiap daerah

semikonduktor disambungkan ke saluran yang juga dinamai emitor (E), basis (B) dan

kolektor (C). Basis secara fisik terletak di antara emitor dan kolektor, dan dibuat dari bahan

semikonduktor terkotori ringan resistivitas tinggi. Kolektor mengelilingi daerah emitor.

Transistor-transistor awal dibuat dari germanium tetapi hampir semua BJT modern dibuat

dari silikon. Beberapa transistor juga dibuat dari galium arsenid, terutama untuk penggunaan

kecepatan tinggi.

NPN adalah satu dari dua tipe BJT, dimana huruf N dan P menunjukkan pembawa

muatan mayoritas pada daerah yang berbeda dalam transistor. Hampir semua BJT yang

digunakan saat ini adalah NPN karena pergerakan elektron dalam semikonduktor jauh lebih

tinggi daripada pergerakan lubang, memungkinkan operasi arus besar dan kecepatan tinggi.

Transistor NPN terdiri dari selapis semikonduktor tipe-p di antara dua lapisan tipe-n. Arus

kecil yang memasuki basis pada tunggal emitor dikuatkan di keluaran kolektor. Dengan kata

lain, transistor NPN hidup ketika tegangan basis lebih tinggi daripada emitor. Tanda panah

dalam simbol diletakkan pada kaki emitor dan menunjuk keluar (arah aliran arus

konvensional ketika peranti dipanjar mundur.

Transistor PNP terdiri dari selapis semikonduktor tipe-n di antara dua lapis

semikonduktor tipe-p. Arus kecil yang meninggalkan basis pada moda tunggal emitor

dikuatkan pada keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor PNP hidup ketika basis lebih

rendah daripada emitor. Tanda panah pada simbol diletakkan pada emitor dan menunjuk

kedalam.

Perbandingan elektron yang mampu melintasi basis dan mencapai kolektor adalah

ukuran dari efisiensi transistor. Pengotoran cerat pada daerah emitor dan pengotoran ringan

pada daerah basis menyebabkan lebih banyak elektron yang diinjeksikan dari emitor ke basis

daripada lubang yang diinjeksikan dari basis ke emitor. Penguatan arus moda tunggal emitor

diwakili oleh βF atau hfe, ini kira-kira sama dengan perbandingan arus DC kolektor dengan

arus DC basis dalam daerah aktif-maju. Ini biasanya lebih besar dari 100 untuk transistor

isyarat kecil, tapi bisa sangat rendah, terutama pada transistor yang didesain untuk

penggunaan daya tinggi. Parameter penting lainnya adalah penguatan arus tunggal-basis, αF.

Penguatan arus tunggal-basis kira-kira adalah penguatan arus dari emitor ke kolektor dalam

daerah aktif-maju. Perbandingan ini biasanya mendekati satu, di antara 0,9 dan 0,998. Alfa

dan beta lebih tepatnya berhubungan dengan rumus berikut (transistor NPN):

Arus IE terdiri atas arus hole IPE (arus hole dari emitor ke basis) dan arus elektron

INE (arus elektron dari basis ke emitor)

IE = IPE + INE

Untuk pnp seluruh arus diatas bernilai positif. Untuk npn berlaku sebaliknya.

Rasio arus hole terhadap arus elektron IPE/INE proporsional terhadap rasio

konduktivitas materi p terhadap materi n. Pada transistor komersial, doping emitor lebih besar

dari doping basis, untuk memastikan bahwa arus emitor didominasi oleh arus hole. Hal ini

dilakukan karena arus elektron arus elektron tidak memberikan kontribusi terhadap fungsi

utama transistor, yaitu menyalurkan carrier ke kolektor. Sebagian dari arus hole yang

melintasi junction emitor akan menyeberang hingga junction kolektor (IpC1), sebagian lagi

akan melakukan rekombinasi di basis sebesar (IE-IPC1). Pada saat emitor open-circuit dan

kolektor mendapat bias mundur (reverse biased) IC dipastikan sama dengan arus saturasi

balik ICO.

Arus saturasi balik terdiri dari dua komponen InCO yang terdiri atas arus elektron dari p

menuju n melintasi JC dan arus hole dari n menuju p melintasi JC, IpCO

-ICO = InCO + IpCO

Jika sebuah baterai (atau sumber tegangan) dihubungkan diantara basis (B) dan emitor

(E) dari sebuah transistor NPN maka arus basis akan mengalir melalui emitor ( dioda bagian

bawah) dengan VBB lebih besar dari barrier potential 0,7 V

Misalkan

RB = 2 K7

V BB = 5 V

Resistor mengatur aliran arus. Arus yang tinggi dapat menghancurkan dioda emitor ( dioda

bagian bawah ) dan transistor tidak dapat digunakan lagi.

Sebagai contoh, masukan beberapa nilai untuk menghitung arus basis : I = V/R hukum ohm

Ibasis = 5−0,7 v2700Ω

=4,3

2700 = 0,016 A = 1,6 mA

Sekarang perhatikan rangkaian berikutnya !

Tidak ada arus yang mengalir dalam rangkaian ini karena diode kolektor ( diode bagaian

atas ) mendapat panjar mundur ( reverse bias).

Namun, jika kedua rangkaian tersebut digabung dan kolektor tetap dijaga lebih positif dari

basis, arus akan mengalir melalui diode kolektor.

Ketika electron emitor ( electron yang terdapat pada bagian emitor) memasuki kawasan

basis, mereka dapat mengalir dari satu ke dua arah :

I) Keluar dari basis melalui RBmenuju terminal positif VBB. Mereka berkombinasi

dengan hole – hole pada basis kemudian menuju RB. Daerah basis sangatlah tipis

dan di- doping ringan, sehingga hanya sedikit electron yang meninggalkan basis

melalui cara ini.

II) Sebagian besar electron, bagaimanapun, memiliki cukup waktu untuk berdifusi ke

dalam daerah kolektor, kemudian tertarik ke terminal positif V CC.

Secara keseluruhan :

Hukum kirchoff-arus (KCL) mengatakan bahwa jumlah dari arusyang memasuki

percabangan / persambungan sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya : IE =

IB + IC

Arus basis sebanding dengan arus kolektor, dan dapat diungkapkan sebagai : βdc=ICI B

(Bdc juga dikenal dengan nama hfE, adalah penguatan arus sebuah transitor. Hal ini akan

dijelaskan lebih lanjut. Setiap transistor memiliki nilai penguatan yang berbeda-beda)

Konfigurasi ini dikenal dengan sebutan common-Emitter Circuit (rangkaian emitor

bersama) karena emitor dihubungkan pada sisi yang sama (atau ground) dari dua sumber

tegangan (V BB dan V CC ).

Pada kalung (loop) basis, tegangan suplai V BBharus melampaui nilai tegangan antara

basis dan emitor, V BE, untuk mengaktifkan dioda emitor.

Pada kalung kolektor , V CE arus lebih besar dari 0,7V agar dioda kolektor terpanjar

mundur ( reverse- biased) untuk mengumpulkan elektron dari basis.

Ketika arus basis berubah, arus kolektor juga berubah. Arus basis mengendalikan arus

kolektor.

Sekarang kita dapat merangkai kembali rangkaian transistor tadi hanya dibutuhkan satu

sumber tegangan, dan arah aliran arus masing-masing yang sama dengan rangkaian

sebelumnya.

Penguat elektronik piranti yang mengubah suatu sinyal masukan yang kecil(small

injait)menjadi snyal keluaran yang yang lebih besar ,dengan bentuk gelombang yang tetap

sama dan juga kemungkinan adanya distorsi(distortion)yang mengikuti biasanya rangkaian

ini dibangun menggunakan satu atau lebih transistor.

Penguat diklasifikasikan berdasarkan fungsinya :

1. Penguat arus, tegangan dan daya.

Ketika mereka digunakan untuk menguatkan arus dan tegangan dari sebuah

sinyal masukan, mereka disebut penguat sinyal-besar(large-sinyal gamplefier)

2. Penguat Frekuensi yang dimana mereka dimaksudkan untuk beroperasi.

Contoh:

Sebuah penguat 2F( uro frequency),juga dikenal sebagai penguat DC

digunakan untuk menguaatkan arus dan tegangan yang stabil (steady current and

voltage)

Sebuah penguat AF (Audio Frequency) digunakan untuk menguatkan sinyal di

dalam jangka pendengaran manusia.

Penguatan arus

BJT dianggap sebagai sebuah piranti yang bekerja berdasarkan arus listrik. Ketika

tidak ada arus basis (IB) sebuah arus bocor (Leakage current) ICEO yang sangat kecil

mengalir. Ini disebabkan oleh pembawa minoritas yang melintasi persambungan

panjar mundur

Arus bocor bergantung pada temperature karena pembawa minoritas dihasilkan oleh

panas yang merusak ikatan kovalen. ICEO untuk transistor silicon sangatlah kecil, hanya

beberapa microampere, tetapi jauh lebih besar untuk transistor germanium, hingga ukuran

miliampere. Karena transistor germanium sangat sensitive terhadap panas, mereka dapat

digunakan sebagai sensor suhu.

Ketika saklar ditutup, arus basis yang kecil mengalir. Jika tegangan basis emitor, Vbe,

untuk transistor silicon diatas 0,7V (0,3 untuk transistor germanium), maka arus kolektor

akan mengalir. IC bergantung pada IB, peningkatan VCE hanya memiliki dampak yang kecil

dalam penguatan arus.

Penguatan arus langsung:

βDC≡h fe=ICIB

= 2mA20 μa

=100

Ketika transistor ditemukan, tidak seorangpun tahu bagaimana mereka bekerja.

Sejumlah kuantitas yang disebut h- atau parameter hybrid dirancang untuk mengindikasikan

apa yang sebenarnya terjadi pada terminal-terminal transistor walaupun sejatinya para ahli

tidak tahu benar apa yang terjadi di dalam transistor

Ini disebut kurva karakteristik transistor. Dapat dilihat bahwa bila arus basis

meningkat maka arus kolektor juga akan meningkat. Pada area linear/ penguatan, β, nilai

penguatannya, adalah konstan.

Parameter hFE mengindikasikan bahwa apa yang dikenal dengan perbandingan transfer

maju arus DC transistor dalam konfigurasi electron emitor bersama.

Arsir B adalah area jenuh (saturation area) dimana VCE (sat), tegangan jenuh

kolektor, menjadi sangat dekat nilainya dengan ground (gnd) dan tetap disana (pada nilai

tersebut), biasanya 0,05 sampai 0,2 V. Dlam area ini, penguatannya, βDC (sat), akan jauh lebih

kecil, kemungkinan 10 bukan 50-200. Jika sebagai saklar,transistor pada posisi hidup.

Area arsir A mengindikasikan bahwa arus kolektor terpncung (cut off) jika sebagai

saklar, transistor berada pada posisi mati

Penguatan tegangan

Telah kita lihat sebelumnya bagaimana transistor menguatkan arus. Arus basis yang

kecil menyebabkan arus kolektor yang lebih besar mengalir. Perubahan kecil pada

arus basis menghasilkan perubahan besar pada arus kolektor. Resistor beban (RL)

pada rangkaian kolektor mengkonversi perubahan arus menjadi perubahan tegangan.

VCE arus “dipaksakan” kira-kira setengah dari tegangan sumber. Hal ini menyebabkan dia

berada pda bagian tengah (pusat) area linear, sehingga ketika keluaran berosilasi maka

keluaran tetap berada di area ini

Asumsikan tegangan sumber VS = 10 V maka VCE harus berkisar 5V. Gunakan nilai

penguatan transistor sebelumnya yaitu 100 dan nilai resistor beban sebesar 1kohm.

IC=V S−V CERL

=10−51000

=0,005 A=5mA

Dan IB=ICβ

= 5100

=0,00005 A=50 μA

Kita memerlukan resistor “bias” , RB , sehingga arus basis yang stabil/ mantap dapat

mengalir dari sumber menuju dan melalui persambungan basis-emitor transistor

Tegangan yang terjadi pada RB

V RB=V S−V BE=10−0,7=9,3V

RB=V RBIB

= 9,30,00005

=186.000Ω

Ketika penguat ini dipanjar (biased), sehingga arus basis yang stabil / mantap cukup

untuk meletakkan tegangan dan arus kolektor yang stabil / mantap pula didekatkan pusat

karakteristik keluaran. Kemudian hal ini disebut sebagai suatu keadaan diam ( quiescent

state)

Titik diam (quiescent point), q, tidaklah tetap Karena β, VBE dan ICEO berubah

terhadap temperature. Sekarang, sebuah sinyal bolak balik yang kecil diterapkan pada basis

transistor. Masukan ini diumpankan pada sebuah kapasitor untuk memblok sebuah kapasitor

untuk men-blok setiap arus langsung yang dapat mempengaruhi kondisi panjar. Arus basis

sekarang memiliki 2 komponen: IB, Arus panjar dan ib, arus sinyal. Arus kolektor memiliki 2

komponen: IC dan ic

IC = h fe x ib

Tegangan pada RL ,

V L = (IC + iC ) x RL

Ketika ib meningkat, ic dan V L meningkat ; V CE berkurang.

V CE = V s - V L

Sehingga, antara masukan dan keluaran akan berbeda polaritas.

Parameter h fe menginduksikan apa yang dikenal dengan perbandingan transfer maju

trus AC transistor dalam konfigurasi emitor bersama. ( the AC forward current transfer ratio

of a transistor in the common – emitter mode )

Ini adalah nilai sesaat da ini sedikit berbeda dari parameter DC hfE.

Jika V CEdijaga tetap konstan, dan IB berubah – ubah dengan memvariasikan RB.

Grafik yang dihasilkan hamper berapa garis lurus, dan mengindikasikan bahwa IC sebanding

dengan IB. Semakin curam slope yang dihasikan, semakin tinggi nilai hfe. Grafik dibawah

mengilustrasikan apa yang disebut dengan kurva karakteristik transfer.

Kemudian plot IC versus V CE

Jika kita ambil dua keadaan ekstrim :

- Ketika IC = 0 , V CE = V S

- Dan ketika V CE = 0, IC = Vs/RL

BAB III

KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang dapat diambil yaitu:

1. Struktur transistor BJP terdiri dari transistor NPN dan PNP

2. Transistor memiliki 3 kaki yaitu kolektor, basis dan emitor

3. Trnsistor dapat berfungsi sebagai penguat amplifier

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/transistor diunduh tanggal 5-12-12

http://id.wikipedia.org/wiki/bjp diunduh tanggal 5-12-12