5_transistor-bipolar_5_transistor-bipolar.pptx

Bipolar transistor

1. DASAR ELEKTRONIKA (3 SKS) Oleh : ANWAR MUJADIN SESI 5 TRANSISTOR COMMOND EMITER BIAS dan GARIS BEBAN DC

2. Transistor Bipolar Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan ( junction ). Sambungan itu  membentuk transistor PNP maupun NPN. Transistor ini disebut transistor bipolar,  karena struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kutu b negatif mengisi kekurangan elektron (hole) di kutu b positif. bi = 2 dan polar = kutu b . Adalah William Schockley pada tahun 1951 yang pertama kali menemukan transistor bipolar. 

3. Transistor Bipolar Ujung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base dan kolektor. Base  selalu berada di tengah, di antara emitor dan kolektor.

4. Transistor Bipolar Arus Bias A rus bias memungkinkan elektron dan hole berdifusi antara kolektor dan emitor menerjang lapisan base yang tipis itu. Sebagai rangkuman, prinsip kerja transistor adalah arus bias base-emiter yang kecil mengatur besar arus kolektor-emiter. Bagian penting berikutnya adalah bagaimana caranya memberi arus bias yang tepat sehingga transistor dapat bekerja optimal.

5. Bias DC Transistor bipolar memiliki 2 junction yang dapat disamakan dengan penggabungan 2 buah dioda. Emiter-Base adalah satu junction dan Base-Kolektor junction lainnya. Seperti pada dioda, arus hanya akan mengalir hanya jika diberi bias positif, yaitu hanya jika tegangan pada material P lebih positif daripada material N ( forward bias ) Pada gambar ilustrasi transistor NPN berikut ini, junction base-emiter diberi bias positif sedangkan base-colector mendapat bias negatif ( reverse bias ).

6. Ada tiga cara yang umum untuk memberi arus bias pada transistor, yaitu : 1. R angkaian CE (Common Emitter) 2. CC (Common Collector) 3. CB (Common Base) Bias DC Mode EBJ CBJ Cutoff Reverse Reverse Active Forward Reverse Reverse Active Reverse Forward Saturation Forward Forward

7. Parameter Ukur dalam Transistor IC : arus kolektor IB : arus bas is IE : arus emitor VC : tegangan kolektor VB : tegangan base VE : tegangan emitor VCC : tegangan pada kolektor VCE : tegangan jepit kolektor-emitor VEE : tegangan pada emitor VBE : tegangan jepit base-emitor ICBO : arus base-kolektor  VCB : tegangan jepit kolektor-base

8. Arus Pada Transistor Dari hukum Kirchhoff diketahui bahwa jumlah arus yang masuk kesatu titik akan sama jumlahnya dengan arus yang keluar. Jika teorema tersebut diaplikasikan pada transistor, maka hukum itu menjelaskan hubungan : I E = I C + I B Persamanaan tersebut mengatakan arus emiter I E adalah jumlah dari arus kolektor I C dengan arus base I B . Karena arus I B sangat kecil sekali atau disebutkan I B << I C , maka dapat di nyatakan  : I E = I C

9. Alpha ( α ) dan Beta (β) Pada tabel data transistor ( databook ) sering dijumpai spesikikasi α dc (alpha dc) yang  tidak lain adalah perbandingan arus kolektor terhadap arus emitor : α dc = I C /I E   idealnya besar α dc adalah = 1 (satu). Namun umumnya transistor yang ada memiliki α dc kurang lebih antara 0.95 sampai 0.99. α dc =1 bagus Beta didefenisikan sebagai besar perbandingan antara arus kolektor dengan arus base. β = h FE = I C /I B   Dengan kata lain, β adalah parameter yang menunjukkan kemampuan penguatan arus (current gain) dari suatu transistor. Parameter ini ada tertera di databook transistor .

10. 10 Karakteristik Arus vs Tegangan Polaritas tegangan dan arus dalam transistor yang di bias dalam mode aktif

11. 11 Kurva Karakteristik Arus vs Tegangan dalam Transistor Q Titik kerja beban

12. Tampilan Grafis Karakteristik Transistor Karakteristik i C – v BE dari sebuah transistor npn

13. 13 Karakteristik common-emitter Karakteristik Common-Emitter

14. 14 Karakteristik Transfer common-emiter (a) Rangkaian dasar penguat common – emitter (b) Karakteristik transfer dari rangkaian

15. 15 Formulasi Hubungan Arus vs Tegangan BJT (mode aktif ) Catatan : untuk transistor pnp , gantilah v BE dengan v EB

16. Latihan Soal Sebuah BJT commond emiter dengan b = 163, dikonfigurasikan seperti terlihat dalam gambar berikut bila V E = 2.22V , hitung I C dan V CE ? V BE = V B – V E = 0.7V V B = V BB – ( V BE +V E ) =4- (0.7+2.22) = 1.081 I B = V B / R B = 1,081/40.000 = 27,09 uA I C = b x I B = 163 x 27,09 m A = 4,42 mA V C = V CC – I C R C =12-(4,42*1000) = 7,59V V CE = V C – V E = 7,59 - 2,22 = 5,37 V Contoh soal 1 :

17. 17 Contoh soal 2: Sebuah BJT commond emiter dengan b = 100 dan α =0,99 dikonfigurasikan seperti terlihat dalam gambar berikut bila I C = 2mA dan tegangan pada kolektor V C = 5V , berapa nilai R C , R E , I B dan V E ?

18. 18 Dik I C = 2 mA ,V C = 5V, V CC =15V, V DD = -15V Jawab: V BE = V B – V E = 0.7V V B = 0 V → V E = -0,7 V V C = V CC -I C R C R C =(V CC -V C )/I C =10/2mA= 5 k Ω β = 100 → α = 100/101 =0,99 I E = I C / α = 2/0,99= 2,02mA V E = V DD +I E R E Jawab : Perhatikan ! Hati-hati !

19. 19 Contoh soal 3 : Transistor pada gambar berikut mempunyai β berkisar antara 50 – 150. Carilah harga R B yang menyebabkan transistor pada keadaan jenuh Jawab: Transistor dalam keadaan jenuh, tegangan collector: V C = V CEsat ≈ 0,2 V Arus collector: Agar ransistor jenuh dengan β yang paling rendah, diperlukan arus base paling sedikit:

20. 20 Contoh soal 4 : Tentukan harga tegangan pada semua simpul dan arus pada semua cabang. Asumsikan β = 100

21. Jawab: Gunakan teori Th évenin untuk menyederhanakan rangkaian pada base. ; V BE = V B – V E = 0.7V

22. 22 Asumsikan transistor bekerja pada mode aktif: I C = α I E = 0,99 x 1,29mA = 1,28 mA V C = +15 – I C R C = 15 – 1,28 x 5 = 8,6 V Jadi tegangan collector > 4,03 V dari tegangan base → transistor bekerja pada mode aktif

23. 23 Contoh soal 5 : Transistor 2N4401 mempunyai β = 80, gambarkan garis beban dc. Dimanakah Q bila RB= 390k Ω ? Jawab : I C(sat) = VCC /R C = 30V /1,5. 10 3 = 20mA V CE ( cuttoff ) = VCC = 30V I C = β . I B = 80x 75,1 uA = 6 mA V CE = V CC -I C R C = 30 - 6(10 -3 ) 1,5(10 3 ) = 21V

24. 24 Contoh soal 6: Gambarkan garis beban dc untuk rangkaian berikut, dimanakah letak titik Q Bila β = 172 ?

25. Umpan Balik Kolektor

26. Umpan Balik Kolektor Contoh soal 7: Sebuah transistor dirangkai dengan umpan balik kolektor dimana R C = 1K R B = 10K dan β =161 dan V CC = 10V , hitung berapa harga I C dan V CE ?

27. SELESAI