MODUL 2 TRANSISTOR
MODUL 2
Transistor merupakan komponen penting dalam elektronika yang berfungsi sebagai penguat sinyal maupun saklar dalam sebuah rangkaian. Secara fisik, transistor tersusun atas tiga lapisan semikonduktor, yaitu emitor, basis, dan kolektor. Ketiga lapisan ini membentuk dua sambungan p-n yang menghasilkan dua jenis utama transistor: bipolar junction transistor (BJT) dan field effect transistor (FET). Pada BJT, arus kecil yang masuk ke basis akan mengatur aliran arus antara emitor dan kolektor, sedangkan pada FET, arus yang mengalir dari source ke drain dikendalikan oleh tegangan pada gate.
Peran transistor sangat besar dalam teknologi modern karena kemampuannya memperkuat sinyal lemah sekaligus bekerja sebagai saklar digital berkecepatan tinggi. Keberadaannya dalam perangkat elektronik seperti komputer, radio, hingga telepon memungkinkan miniaturisasi rangkaian dengan kinerja yang efisien. Ukurannya yang sangat kecil serta konsumsi dayanya yang rendah menjadikan transistor sebagai kunci terciptanya perangkat berperforma tinggi dan ringkas, sehingga mendorong kemajuan pesat di bidang teknologi dan telekomunikasi.
1. Mengetahui prinsip kerja transistor.
2. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dari rangkaian fixed bias.
3. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dari rangkaian self bias.
4. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dari rangkaian voltage divider bias.
A. Alat dan Instrument
1. DC Power Supply
DC power supply adalah perangkat yang menyediakan arus listrik searah (DC) dengan tegangan dan arus yang dapat diatur sesuai kebutuhan, memberikan daya stabil dan terkontrol untuk berbagai aplikasi elektronik. Ini digunakan untuk menguji dan mengembangkan perangkat elektronik, mengisi baterai, dan menyuplai daya ke perangkat yang memerlukan arus DC. Dengan kemampuan untuk menyesuaikan dan memantau parameter daya, DC power supply memastikan bahwa komponen elektronik berfungsi dengan benar dan sesuai spesifikasi yang diinginkan.
2. Multimeter
Multimeter adalah alat pengukur serbaguna yang digunakan untuk mengukur berbagai parameter listrik, termasuk tegangan (volt), arus (ampere), dan resistansi (ohm). Fungsi utamanya adalah untuk membantu teknisi dan insinyur dalam mendiagnosis dan memecahkan masalah pada rangkaian elektronik dan listrik dengan memberikan pembacaan yang akurat dari berbagai nilai listrik. Selain itu, multimeter sering dilengkapi dengan fitur tambahan seperti pengukuran kontinuitas, kapasitas, dan frekuensi, menjadikannya alat penting untuk perawatan, pengujian, dan perbaikan perangkat elektronik serta sistem listrik.
3. Jumper
Jumper adalah komponen kecil berupa konektor atau kabel pendek yang digunakan untuk menghubungkan dua titik atau jalur listrik pada papan sirkuit atau perangkat elektronik. Fungsi utamanya adalah untuk mengatur atau memodifikasi sirkuit dengan menghubungkan atau memutuskan jalur tertentu, seperti memilih mode operasi, mengatur konfigurasi, atau memperbaiki sambungan yang putus. Jumper sering digunakan dalam pengaturan BIOS pada komputer, konfigurasi hardware, serta dalam perbaikan dan pengembangan perangkat elektronik untuk memastikan bahwa komponen berfungsi dengan benar sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.
B. Bahan
1. Transistor
Transistor adalah komponen semikonduktor yang berfungsi sebagai penguat sinyal, saklar elektronik, atau regulator daya dalam sirkuit elektronik. Dengan kemampuannya untuk mengontrol aliran arus antara dua terminal (kolektor dan emitor) berdasarkan sinyal yang diterima pada terminal ketiga (basis), transistor dapat memperkuat sinyal listrik lemah menjadi sinyal yang lebih kuat, atau bertindak sebagai saklar untuk menghubungkan atau memutuskan arus dalam sirkuit. Selain itu, transistor juga digunakan dalam berbagai aplikasi seperti amplifikasi sinyal audio, pengaturan daya dalam perangkat elektronik, dan sebagai elemen kunci dalam rangkaian digital untuk pemrosesan dan penyimpanan data.
2. Resistor
Resistor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk membatasi aliran arus listrik dalam sirkuit dengan memberikan hambatan atau resistansi tertentu. Dengan menambahkan resistor ke dalam sirkuit, pengguna dapat mengontrol besarnya arus yang mengalir dan menurunkan tegangan pada komponen lainnya, mencegah kerusakan akibat arus yang terlalu besar. Selain itu, resistor digunakan untuk membagi tegangan, mengatur bias dalam transistor, dan menyesuaikan karakteristik sinyal dalam berbagai aplikasi elektronik, seperti dalam rangkaian penguat dan filter. Sebagai komponen pasif, resistor membantu memastikan bahwa sirkuit berfungsi dengan stabil dan efisien sesuai dengan spesifikasi desain.
Transistor berfungsi untuk menyalurkan arus listrik yang besar dengan penggerak arus yang kecil. Transistor terdiri dari dua tipe yaitu; tipe transistor PNP, dimana lapisan tipe N semikonduktor dalam cristal semikonduktor telah disisipkan diantara dua semokonduktor tipe P. Sebaliknya transistor tipe NPN adalah lapisan semikonduktor tipe P disisipkan diantara dua semikonduktor tipe N. Untuk simbol semikonduktor, E adalah terminal emitter, B adalah terminal Basis dan C adalah terminal collector.
· Transistor NPN
Transistor NPN adalah transistor yang menggunakan arus kecil dan tegangan positif pada kaki basis-nya untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan dari emitor ke kolektor. Cara kerja transistor NPN yaitu jika kaki basis transistor diberikan tegangan positif kemudian mengalir dari kaki basis ke kaki emitor maka arus yang besar dari kaki kolektor pun akan ikut mengalir menuju kaki emitor. Arus kecil yang diberikan ke kaki basis dan kemudian mengalir dari basis-emitor tersebut akan berfungsi sebagai saklar untuk mengalirkan arus dari kolektor-emitor. Tegangan dari basis ke emitor jika menggunakan transistor berbahan silikon maka tegangan yang dibutuhkan adalah VBE = 0.7 V.
Konfigurasi transistor NPN
Koneksi transistor NPN
· Transistor PNP
Transistor PNP adalah transistor yang menggunakan arus kecil dan tegangan negatif pada kaki basis-nya untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan dari emitor ke kolektor. Cara kerja transistor PNP berkebalikan dengan transistor NPN. Transistor ini akan aktif jika kaki basis diberikan tegangan negatif sedangkan kaki emitor membutuhkan bias positif terhadap kolektor. Kaki emitor ke kaki basis akan bertindak sebagai dioda, jika menggunakan dioda jenis silikon maka tegangan yang dibutuhkan sebesar 0.7 V agar transistor dalam keadaan saturasi. Arus kecil pada basis dapat berfungsi sebagai pengendali (saklar) agar aliran arus yang besar dapat mengalir dari kaki emitor ke kaki kolektor.
Konfigurasi transistor PNP
· Daerah Operasi Transistor
o Daerah Aktif
Daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, yaitu ketika arus IC konstans terhadap berapapun nilai VCE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus IC hanya tergantung dari besar arus IB. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah linear (linear region).
o Daerah Cut-Off
Jika kemudian tegangan VCC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE tertentu yang menyebabkan arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cut-off yaitu dari keadaan saturasi (On) menjadi keadaan mati (Off). Perubahan ini dipakai pada system digital yang hanya mengenal angka biner 1 dan 0 yang tidak lain dapat direpresentasikan oleh status transistor OFF dan ON.
o Daerah Saturasi
Daerah saturasi adalah mulai dari VCE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt (transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang membuat tegangan VCE belum mencukupi untuk dapat mengalirkan elektron.
o Daerah Breakdown
Dari kurva kolektor, terlihat jika tegangan Vce lebih dari 40 V, arus IC menanjak naik dengan cepat. Transistor pada daerah ini disebut berada pada daerah breakdown. Seharusnya transistor tidak boleh bekerja pada daerah ini, karena akan dapat me-rusak transistor tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai tegangan Vce max yang diperbolehkan sebelum breakdown bervari-asi. Vce max pada data book transistor selalu dicantumkan juga.
· Pemberian Bias Pada Transistor
Istilah bias dimaksudkan penerapan tegangan dc untuk menetapkan tingkat arus dan tegangan tetap. Tegangan dan arus yang dihasilkan menyatakan titik operasi (quiescent point) atau titik Q yang menentukan daerah kerja transistor. Terdapat beberapa jenis pemberian bias pada BJT, sebagai berikut:
o Fixed Bias
o Self Bias
o Voltage Divider Bias
· Aplikasi Transistor
A. Class A amplifier
Amplifier kelas A adalah jenis amplifier di mana transistor (atau perangkat penguat lainnya) selalu beroperasi dalam mode aktif (linear) sepanjang siklus sinyal input. Amplifier kelas A memiliki satu transistor, amplifier ini digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan linieritas tinggi dan memiliki daya yang cukup.
Prinsip kerja :
· Transistor dalam Mode Aktif: Dalam amplifier kelas A, transistor tidak pernah sepenuhnya mati (cut-off) atau jenuh (saturation). Ini berarti transistor selalu berada dalam kondisi aktif, memungkinkan arus untuk mengalir terus menerus.
· Arus Bias Tinggi: Amplifier kelas A di-bias dengan arus yang cukup tinggi sehingga sinyal input dapat digeser di sekitar titik operasi yang linear. Ini menghasilkan distorsi yang sangat rendah dan reproduksi sinyal yang sangat akurat.
B. Regulator Power Supply
Power supply dengan regulator adalah sistem yang menyediakan tegangan keluaran stabil meskipun ada variasi dalam tegangan masukan atau beban yang dihubungkan. Regulator bertugas menjaga tegangan output konstan dan melindungi perangkat elektronik yang terhubung dari kerusakan akibat fluktuasi tegangan.
Terdapat 2 jenis regulator daya :
Regulator Linear
Regulator linear menggunakan komponen aktif seperti transistor atau op-amp untuk membatasi tegangan output. Regulator linear unggul dalam beberapa hal seperti desain yang sederhana, dan noise rendah, akan tetapi memiliki efisiensi yang rendah karena membuang kelebihan daya sebagai panas.
Regulator Switching
Regulator switching mengubah tegangan input ke bentuk sinyal AC dengan frekuensi tinggi menggunakan switching transistor, kemudian menurunkannya menggunakan transformator, dan akhirnya menstabilkan tegangan output dengan komponen filter. Keunggulan dari regulator switching antara lain efisiensi yang tinggi dan dapat menghasilkan berbagai tegangan output. Kekurangan dari regulator switching adalah memiliki desain yang lebih kompleks, serta bisa menghasilkan noise yang lebih tinggi.
Komentar
Posting Komentar