Download 04_Trans

TRANSISTOR BIPOLAR
Semi konduktor yang di DOP sedemikian hingga
didapatkan kristal / transistor junction npn atau pnp
Tiga daerah DOP
base
collector
collector
N
P
P
base
N
N
P
emitter
emitter
collector
collector
base
base
emitter
emitter
NPN
PNP
TRANSISTOR BIPOLAR
Bias FF (forward-forward)
E
Bias RR (reversed-reversed)
C
VEB
N
B
iE
C
P
N
N
P
N
el
VBC
el
VBE
E
B
VCB
iC
ON
OF
ON
OF
Teg VBE membias maju dioda emitter arus iE mengalir
Teg VBC membias maju dioda collector arus iC mengalir
Diode emitter dan diode collector dibias mundur
sehingga arus tidak mengalir
Bias FR (forward-reversed)
Tapi yang terjadi:
E
C
iE
E
C
N
P
N
N
P
N
banyak el
B
VCB
Harapan:
iE besar karena diode emitter dibias maju
iC tidak mengalir, karena diode collector dibias mundur
VBE
banyak el
sedikit el
VBE
iC
B
VCB
Lebih dari 95% elektron yang diinjeksikan pada emitter
mengalir ke collector, kurang dari 5% jatuh ke hole basis
dan mengalir keluar ke kawat basis.
Catatan:
1. Bias maju pada diode emitter mengendalikan jumlah elektron yang
diinjeksikan pada basis, makin besar VBE, makin banyak elektron yang
diinjeksikan
2. Bias mundur pada diode collector punya pengaruh kecil terhadap banyak
elektron yang masuk pada collector
TRANSISTOR BIPOLAR
Model aliran air transistor
(arah aliran air adalah arah arus - NPN)
TRANSISTOR BIPOLAR
Transistor bipolar bekerja sebagai pengatur arus yang dikontrol oleh arus
atau transistor memperbolehkan arus mengalir tergantung dari arus
pengontrol yang nilainya lebih kecil
Arus utama yang dikontrol dikumpulkan di collector dan mengalir menuju
ke emitter (NPN), atau sebaliknya (PNP) tergantung tipe transistor
Arus kecil yang mengontrol mengalir dari basis menuju emitter (NPN) atau
sebaliknya
B
C
B
C
E
E
NPN
PNP
Arus pengontrol; kecil
Arus dikontrol; besar
Catatan:
Tanda panah selalu menunjukkan arah
kebalikan dari aliran elektron (arus)
Jika arus mengalir pada basis, seakan
akan transistor bekerja sebagai saklar
yang tertutup
Jika arus tidak mengalir pada basis,
seakan akan transistor bekerja sebagai
saklar yang terbuka
Keterangan:
Jika tidak disebutkan, maka yang dibahas
adalah transistor NPN
TRANSISTOR BIPOLAR
ALPHA dc (αdc)
Jika > 95% elektron diinjeksikan dari emitter mengalir pada collector, maka
IE ≈ IC
αdc = IC / IE
αdc menunjukkan dekatnya kedua harga arus tersebut, αdc sebuah transistor
ideal = 1
Misal:
IC = 4.9 mA, IE = 5.0 mA → αdc = 4.9/5.0 = 0.98
BETA dc (βdc)
βdc menunjukkan hubungan antara arus collector dengan base, disebut juga
dengan istilah penguatan transistor
βdc = IC / IB
Misal:
IC = 5.0 mA, IB = 0.05 mA → βdc = 5.0/0.05 = 100
βdc juga disebut penguatan arus DC atau hFE (βdc = hFE)
Hampir semua transistor < 5% elektron diinjeksikan ke emitter masuk ke
hole base u/ menghasilkan arus IB. Oleh karena itu βdc selalu > 20 (50 – 200,
ada juga yang >1000)
TRANSISTOR BIPOLAR
PENGUATAN TRANSISTOR
IC
IB
VIn
IE
VOut
βdc = IC / IB
βdc = RB / RC
Misal:
1. IC = 1.5 A, IB = 1.5 * 10-3A → βdc = 1.5/1.5 * 10-3 = 1000
2. Vin = 12 V, RC = 1 KΩ, RB = 10 KΩ
βdc = 10KΩ/1KΩ
= 10
IC/IB = (12/103)/(12/104) = 10
TRANSISTOR BIPOLAR
TRANSISTOR SEBAGAI SAKLAR (SWITCH)
Jika saklar terbuka, maka tidak ada arus yang mengalir
pada base (floating), pada keadaan ini transistor
dikatakan sebagai cutoff
arus base
IC & IE
Jika saklar tertutup, elektron akan mengalir dari emitter
ke base menuju ke saklar, kemudian ke sebelah kiri
lampu dan kembali ke terminal positif catu daya. Arus
pada base akan memperbolehkan aliran elektron yang
lebih besar mengalir dari emitter ke collector sehingga
lampu menyala. Pada saat tercapai arus maksimum pada
emitter keadaan ini disebut transistor dalam keadaan
jenuh (saturatted)
Penggunaa transistor untuk menghidupkan lampu pada sirkuit di atas tentu
saja tiada berarti, karena tidak menggunakan karakteristik kerja transistor
dengan maksimal, dimana arus kecil sebagai arus pengontrol tidak
dimanfaatkan dengan optimal. Berikut adalah penggunaan transistor
sebagai saklar untuk sebagai pengontrol lampu:
TRANSISTOR BIPOLAR
Switching dengan sinyal sumber untuk mentrigger base
berupa sumber arus tegangan DC
thermocouple
sollar cell
arus base
IC & IE
Arus dari sollar cell mengontrol lampu
sumber panas
Arus dari thermocouple mengontrol lampu
microphone
sumber suara
arus base
IC & I E
arus base
IC & I E
Arus AC dari microphone dirubah menjadi DC oleh
jembatan dioda sehingga bisa mentrigger arus base
untuk mengontrol lampu
TRANSISTOR BIPOLAR
KONFIGURASI TRANSISTOR BIPOLAR
As the Bipolar Transistor is a three terminal device, there are basically three
possible ways to connect it within an electronic circuit with one terminal being
common to both the input and output. Each method of connection responding
differently to its input signal within a circuit as the static characteristics of the
transistor vary with each circuit arrangement.
1. Common Base Configuration - has Voltage Gain but no Current Gain.
2. Common Emitter Configuration - has both Current and Voltage Gain.
3. Common Collector Configuration - has Current Gain but no Voltage Gain.
TRANSISTOR BIPOLAR
KONFIGURASI TRANSISTOR BIPOLAR
A = gain (penguatan)
TRANSISTOR BIPOLAR
HUBUNGAN COMMON EMITTER (EMITTER BERSAMA)
banyak
elektron
sedikit
elektron
VCB
N
IC
VCE
P
N
VBE
IE
banyak
elektron
VBE
IB
titik bersama
Emiter dihubungkan bersama dengan 2
buah sumber tegangan
Hubungan αdc dan βdc
Dari HK kirchoff I
IE = I C + I B
IE/IC = 1 + IB/IC
1/αdc = 1 + 1/βdc
βdc = αdc / (1- αdc)
αdc = βdc / (βdc + 1)
Misal:
βdc = 100
αdc = 100 / (100 + 1)
αdc = 0.99
TRANSISTOR BIPOLAR
Kurva arus collector pada penguatan common emitter
RC
RB
IC
IB
VCE
VBB
VBE
VCC
IE
VBB dan VCC merupakan catu daya variable
VBB dan VCC diubah2 sambil menjaga I B konstan
VCE diukur dan IC diukur
IC
IC
knee
IB = 10-6 A
knee
IB = 2*10-6 A
2*10-3 A
1-3 A
0.7V
VCE
Pada IB = 10-6A, kenaikan IC hanya sedikit
meski VCE meningkat
IC hampir konstan pada IC = 10-3A dengan
BETA dc = 100 X
0.7V
VCE
Pada IB = 2*10-6A, kenaikan IC hanya sedikit
meski VCE meningkat
IC hampir konstan pada IC = 2*10-3A dengan
BETA dc = 100 X … COCOK
TRANSISTOR BIPOLAR
Arus cutoff (ICEO) dan tegangan breakdown
IC
IB = 0
ICEO
VCE
BVCE
Pada transistor ideal I B = 0, maka ICEO = 0
Tapi karena ada arus bocor permukaan,
sehingga ICEO = 0
Jika VCE dibesarkan pada IB = 0, maka pada
VCE tertentu (20 - 200 V) akan tercapai BVCE
Memilih transistor
1.
2.
3.
4.
5.
βdc
Daya
IC max
BVCE
Frekuensi
VCE
αdc kurang perlu karena IC ≈ IE
TRANSISTOR BIPOLAR
Transistor sebagai saklar (lagi) dan pengerak relay
Catu daya VBB membias maju diode
emitter melalui resistor pembatas arus R B
RC
IB
VBB
RB
Berdasar HK Kirchoff:
IC
VCE
VBE
VCC
VRB = VBB - VBE
IB = (VBB-VBE)/RB
Dimana VBE = 0.7 untuk transistor silicon
IE
VCE = VCC - IC*RC
Contoh: Transistor 2N3904 adalah transistor silicon dengan BETA dc = 100
Berapa yang dibaca terminal collector emitter
5 KOhm
IB = (VBB-VBE)/RB = (10-0.7)/106 = 9.3*10-6 A
1 MOhm
20V
10V
IC = BETAdc*IB = 100*9.3*10-6 = 9.3*10-4 A
VCE = VCC - IC*RC = 20 - 9.3*10-4 *5*103
VCE = 15.4 V
TRANSISTOR BIPOLAR
Transistor sebagai saklar (lagi) dan pengerak relay
c
Perhatikan gambar disamping, jika
hambatan relay = 500 Ω, tegangan kerja
relay 12 V, tentukan harga Rb agar relay
ON pada trigger 3 V? Berapa VCe?
+15 V
Relay
+3 V
0V
hFe = 60
Rb
AC
Relay Normally Off
Property:
Tegangan Kerja
Arus Kerja
Hambatan
• Here the transistor is used as a switch to close
relay contacts by driving the coil.
• Note the need for the fly back diode to prevent
damage to the transistor from the high voltages
created by the coil when the current is switched
off.
TRANSISTOR BIPOLAR