Tugas Pendahuluan Elektronika M2

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Soal

2. Prinsip Kerja

3. Video Simulasi

4. File Download

Tugas Pendahuluan Modul 2

1. Soal [Kembali]

1. Apa yang dimaksud dengan Trasnsistor?
2. Apa perbedaan antara Transistor PNP dan NPN?
3. Jelaskan prinsip kerja Tansistor!
4. Jelaskan jenis-jenis daerah operasi Transistor!
5. Jelaskan jenis-jenis bias Transistor!

    Rangkaian: 

• Buatlah rangkaian fixed bias menggunakan sumber dc 
• Buatlah rangkaian self bias menggunakan sumber dc 
• Buatlah rangkaian voltage divider bias menggunakan sumber dc 
• (Masing-masing rangkaian dilengkapi dengan Voltmeter dan Amperemeter)

Jawab :

1. Pengertian Transistor

    Transistor adalah sebuah komponen elektronik yang berfungsi sebagai pengendali arus listrik. Ini adalah salah satu komponen paling fundamental dalam dunia elektronika dan telah memainkan peran penting dalam perkembangan teknologi modern. Transistor digunakan untuk menguatkan sinyal listrik, mengendalikan arus listrik, dan bahkan sebagai komponen dasar dalam pembuatan sirkuit terintegrasi (IC).

Ada tiga jenis transistor utama, yaitu:

1. Transistor Bipolar (BJT - Bipolar Junction Transistor): 

    Transistor ini memiliki dua jenis utama, yaitu transistor NPN dan transistor PNP. Mereka terdiri dari tiga lapisan semikonduktor dan digunakan untuk mengendalikan arus listrik dengan mengatur arus yang mengalir antara dua terminal (emitor dan kolektor) melalui arus yang mengalir ke terminal ketiga (basis).

2. Transistor Field-Effect (FET - Field-Effect Transistor): 

    Jenis transistor ini mengandalkan medan listrik untuk mengendalikan aliran listrik. Ada dua jenis utama FET, yaitu Metal-Oxide-Semiconductor FET (MOSFET) dan Junction Field-Effect Transistor (JFET). MOSFET adalah jenis yang paling umum digunakan dalam sirkuit terintegrasi dan berbagai aplikasi elektronik lainnya.

3. Transistor Unijunction (UJT - Unijunction Transistor):

     Transistor ini memiliki satu p-n junction dan digunakan sebagai osilator dan pengendali pemicu SCR (Silicon-Controlled Rectifier) dalam aplikasi daya.

    Transistor digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk dalam perangkat elektronik seperti komputer, radio, televisi, ponsel, peralatan rumah tangga, kendaraan, dan banyak lagi. Mereka memungkinkan pengendalian dan penguatan sinyal listrik, yang merupakan dasar dari hampir semua perangkat elektronik modern.

2. Perbedaan Transistor PNP dan NPN

    Transistor PNP dan NPN adalah dua jenis transistor yang memiliki perbedaan dalam struktur, polaritas, dan arah aliran arus. Berikut adalah perbedaan antara keduanya:

    1. Struktur

• Transistor PNP : Pada transistor PNP, ada dua lapisan semikonduktor tipe P (positif) yang berdampingan, dengan satu lapisan semikonduktor tipe N (negatif) yang terletak di antara keduanya. Struktur ini menghasilkan transistor PNP.
• Transistor NPN : Pada transistor NPN, ada dua lapisan semikonduktor tipe N (negatif) yang berdampingan, dengan satu lapisan semikonduktor tipe P (positif) yang terletak di antara keduanya. Struktur ini menghasilkan transistor NPN.

    2. Polaritas

• Transistor PNP : Dalam transistor PNP, basis transistor positif (P), sedangkan emitor dan kolektor negatif (N). Arus bergerak dari basis ke emitor, dan dari emitor ke kolektor.
• Transistor NPN : Dalam transistor NPN, basis transistor negatif (N), sedangkan emitor dan kolektor positif (P). Arus bergerak dari emitor ke basis, dan dari emitor ke kolektor.

    3. Arah Aliran Arus

• Transistor PNP : Pada saat kondisi aktif (ketika transistor diberi tegangan pada basis), arus bergerak dari emitor ke basis dan dari basis ke kolektor. Dalam kondisi ini, transistor PNP "menutup" aliran arus ketika ada arus yang cukup besar dari emitor ke basis.
• Transistor NPN : Pada saat kondisi aktif, arus bergerak dari emitor ke kolektor melalui basis. Dalam kondisi ini, transistor NPN "membuka" aliran arus ketika ada arus yang cukup besar dari emitor ke basis.

    4. Aplikasi

• Transistor PNP : Biasanya digunakan dalam rangkaian yang mengendalikan perangkat yang memerlukan penutupan arus, seperti relay atau beban yang harus dimatikan ketika sinyal diberikan.
• Transistor NPN : Biasanya digunakan dalam rangkaian yang mengendalikan perangkat yang memerlukan pembukaan arus, seperti LED atau beban yang harus diaktifkan ketika sinyal diberikan.

    5. Konfigurasi Rangkaian

• Transistor PNP : Untuk mengaktifkan transistor PNP, tegangan negatif diberikan pada basisnya.
• Transistor NPN : Untuk mengaktifkan transistor NPN, tegangan positif diberikan pada basisnya.

3. Prinsip Kerja Transistor

• Prinsip kerja transistor PNP 

    Arus mengalir dari emitor menuju kolektor. Dibandingkan NPN, pada PNP terjadi hal sebaliknya ketika arus mengalir pada kaki basis, maka transistor tidak bekerja. Arus akan mengalir apabila kaki basis diberi sambungan ke ground (-) hal ini akan menginduksi arus pada kaki emitor ke kolektor. Jika basis dihubungkan diberi tegangan maka arus basis harus lebih kecil dari arus yang mengalir dari emitor ke kolektor. Penggunaan transistor jenis ini mulai jarang digunakan. Dibanding dengan NPN, transistor jenis PNP mulai sulit ditemukan dipasaran. Transistor jenis PNP adalah transistor negatif dimana akan dapat bekerja mengalirkan arus listrik jika basis dialiri arus negative (-)

• Prinsip Kerja Transistor NPN

    Prinsip kerja transistor NPN adalah arus mengalir dari kolektor menuju emitor. Jika basis  dihubungkan diberi tegangan maka arus basis harus lebih kecil dari arus yang mengalir dari kolektor ke emitor. Untuk mengalirkan arus tersebut dibutuhkan sambungan ke sumber positif (+) pada kaki basis. Ketika basis diberi tegangan, hingga dititik saturasi, maka akan menginduksi arus dari kaki kolektor ke emitor. Dan transistor akan aktif jika arus yang melalui basis berkurang, maka arus yang mengalir pada kolektor ke emitor akan berkurang, hingga titik cutoff. Penurunan ini sangatlah cepat karena perbandingan penguatan yang terjadi antara basis dan kolektor melebihi 200 kali. Transistor jenis NPN adalah transistor positif dimana akan dapat bekerja mengalirkan arus listrik jika basis dialiri arus positf (+) 

4. Jenis-jenis Daerah Operasi Transistor

• Saturasi

    Ketika transistor berada di daerah saturasi tegangan basis lebih besar daripada tegangan di emitor atau VB > VE. Dengan demikian, basis-emitor dalam mode bias maju. Sementara itu, pada basis memiliki tegangan lebih besar dari kolektor atau VB > VC. Artinya, basis-kolektor juga dalam mode bias maju. Dalam daerah saturasi VCE = 0.

• Aktif

    Pada saat transistor berada di daerah aktif maka tegangan di basis akan lebih besar dari tegangan di emitor atau VB > VE, dan VBE harus lebih dari 0,6 V atau harus sama dengan 0,6 V atau dapat juga ditulis VBE ≥ 0,6 V. Jadi, ketika semua kriteria itu terpenuhi maka transistor berada di daerah aktif. Dengan demikian, persimpangan emitor-basis dalam mode bias maju, dan karena kolektor memiliki tegangan lebih besar daripada basis maka persimpangan basis-kolektor dalam mode bias mundur. Dalam daerah aktif VCE akan berada di antara 0 dan VCC, atau padat ditulis 0 < VCE < VCC.

• Breakdown

    Dari kurva kolektor, terlihat jika tegangan VCE lebih dari 40V, 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 merusak transistor tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai tegangan VCEmax yang diperbolehkan sebelum Breakdown bervariasi. VCEmax pada data book transistor selalu dicantumkan juga.

• Cutoff

    Selama di daerah cutoff emitor memiliki lebih besar tegangan daripada basis. Jadi, VB < VE atau sama halnya VBE < 0,6 V. Artinya, transistor dalam keadaan off. Dalam hal ini, persimpangan (junction) basis-emitor dalam mode bias mundur. Kemudian, pada tegangan kolektor akan lebih besar daripada basis sehingga membuat persimpangan basis-kolektor juga dalam keadaan bias mundur.

Ketika kedua persimpangan berada dalam bias mundur berarti transistor berada di daerah cutoff atau transistor dalam keadaan off (mati). Selama daerah cutoff maka besarnya tegangan kolektor-emitor sama dengan besarnya tegangan suplai kolector (VCC) atau dapat ditulis VCE = VCC. Sementra itu, arus yang mengalir di kolektor kira-kira 0 A, walaupun mungkin kolektor memiliki tegangan kecil, tetapi jika pun itu ada maka besarnya arus yang mengalir hanya sebesar nano amp atau sangat dekat dengan 0 A.

5. Jenis-jenis  Bias Transistor

• Fixed Bias

    Fixed bias, juga dikenal sebagai bias titik tetap, adalah jenis bias transistor di mana titik kerja transistor ditentukan oleh sumber tegangan eksternal yang tetap. Ini adalah metode bias yang sederhana dan paling umum digunakan. Dalam fixed bias, transistor dihubungkan ke sumber tegangan tetap melalui resistor basis (RB). Bias ini tidak memiliki kompensasi terhadap perubahan suhu atau karakteristik transistor, sehingga harus hati-hati dirancang agar stabil dalam berbagai kondisi.

• Self Bias

    Self bias, juga dikenal sebagai bias emitter sendiri, adalah jenis bias transistor di mana resistor emitter (RE) digunakan untuk menghasilkan tegangan basis-emosi yang stabil. Pada bias self, resistor emitter (RE) dihubungkan ke emitter transistor dan biasanya memiliki nilai yang lebih besar daripada resistor basis (RB). Resistor emitter menyebabkan tegangan basis-emosi menjadi sekitar 0,6 hingga 0,7 Volt (untuk transistor silikon), yang membuatnya lebih stabil dibandingkan dengan fixed bias. Namun, self bias masih memiliki beberapa kerentanannya terhadap perubahan suhu.

• Voltage Divider Bias

    Voltage divider bias, juga dikenal sebagai bias pemisah tegangan, adalah jenis bias transistor yang menggunakan pembagi tegangan dengan dua resistor untuk menentukan titik kerja transistor. Pada bias ini, transistor dihubungkan ke sumber tegangan melalui dua resistor, yaitu resistor basis (RB) dan resistor kolektor (RC). Nilai-nilai resistor RB dan RC dipilih dengan cermat sehingga transistor beroperasi pada titik kerja yang stabil. Bias ini memberikan stabilitas yang baik terhadap perubahan suhu dan karakteristik transistor. Kelemahan dari bias pemisah tegangan adalah bahwa daya yang dibuang pada resistor RC bisa cukup besar.

2. Prinsip Kerja [Kembali]

Rangkaian :

• Fixed Bias Dengan Sumber DC

Prinsip Kerja :

Dari input Vcc sebesar 12 V akan mengalir arus melalui R4 lalu ke kaki base menuju ke kaki emitter dan menuju ground, arus juga akan melalui R3 lalu menuju kaki kolektor menuju ke kaki emitter dan menuju ground.

• Self Bias Dengan Sumber DC

                                                                    

Prinsip Kerja :

Dari input Vcc sebesar 12 V akan mengalir arus melalui R2 lalu ke kaki base menuju ke  kaki emitter lalu melalui R3 dan menuju ground, arus Vcc juga akan melalui R1 menuju kaki kolektor ke kaki emitter lalu melalui R3 dan menuju ground.

• Voltage Divider Bias Dengan Sumber DC

Prinsip Kerja :

Dari input Vcc sebesar 12 V akan mengalir arus melalui R2 ke kaki base lalu ke kaki emitter lalu melalui RE dan menuju ground, arus juga akan mengalir melalui R4 lalu menuju ground. Arus Vcc juga akan melalui R1 menuju kaki kolektor ke kaki emitter mengalir ke RE dan menuju ground..

3. Video Simulasi [Kembali]

4. File Download [Kembali]

HTML↠ klik disini

File Proteus ↠ klik disini

Video↠ klik disini

Datasheet:

Resistor↠ klik disini

Op-amp (LM741)↠ klik disini

Dioda↠ klik disini

Voltmeter ↠ klik disini

Transistor↠ klik disini

Osiloskop↠ klik disini

Amperemeter↠ klik disini