Modul 2 Transistor

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

1. Fixed Bias
2. Self Bias
3. Voltage Divider Bias
4. Power IC Dengan Regulator

1. Pendahuluan[kembali]

          Transistor adalah sebuah komponen elektronik yang digunakan sebagai saklar atau penguat dalam rangkaian elektronik. Transistor terbuat dari bahan semikonduktor, biasanya silikon, yang memiliki kemampuan untuk mengendalikan aliran arus listrik. Transistor memiliki tiga terminal, yaitu basis (B), kolektor (C), dan emitor (E).

    Fixed bias adalah salah satu metode untuk memberikan bias pada transistor dalam sebuah rangkaian elektronik, terutama dalam konfigurasi penguat. Bias dalam konteks transistor adalah pemberian tegangan tertentu pada terminal basis (B) untuk mengatur operasi transistor pada titik kerja tertentu.

    Self bias adalah metode pemberian bias pada transistor yang lebih stabil dibandingkan fixed bias. Dalam konfigurasi ini, bias pada transistor dihasilkan oleh tegangan yang berkembang di resistor emitor, yang terhubung antara terminal emitor dan ground. Self bias sering digunakan dalam rangkaian penguat karena memberikan stabilitas yang lebih baik terhadap perubahan suhu dan variasi parameter transistor.

    Voltage divider bias adalah salah satu metode pemberian bias pada transistor yang sangat populer karena memberikan stabilitas yang lebih baik dibandingkan dengan fixed bias dan self bias. Metode ini menggunakan pembagi tegangan yang terdiri dari dua resistor yang terhubung secara seri untuk memberikan tegangan bias yang stabil pada basis transistor.

    Kelas A amplifier adalah jenis penguat yang terkenal dengan linearitasnya dan kualitas sinyal keluaran yang tinggi. Dalam amplifier Kelas A, transistor atau elemen penguat lainnya selalu berada dalam kondisi aktif selama seluruh siklus sinyal input, sehingga arus mengalir melalui transistor sepanjang waktu, bahkan ketika tidak ada sinyal input.

    Regulator power supply adalah perangkat atau rangkaian elektronik yang digunakan untuk mengatur dan menjaga tegangan keluaran konstan meskipun terdapat variasi dalam tegangan input atau perubahan beban. Regulator power supply memastikan bahwa perangkat elektronik yang terhubung menerima tegangan stabil yang diperlukan untuk beroperasi dengan benar.

   

2. Tujuan [kembali]

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.
5. Mengetahui prinsip kerja Class A Amplifier
6. Mengetahui prinsip kerja Regulator Power Supply

3. Alat dan Bahan [kembali]

         A. Alat

• Multimeter

• Jumper

• DC Power Supply

• Osiloskop

• Function Generator

    B. Bahan

• Transistor 2N3904

• Resistor

4. Dasar Teori [kembali]

          Transistor adalah komponen berbahan semikonduktor yang digunakan sebagai penguat, sirkuit pemutus, penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Pada umumnya transistor memiliki 3 terminal yaitu basis (B), emitter (E), dan collector (C). Berdasarkan susunan semikonduktor yang membentuknya, transistor dibedakan menjadi dua tipe, yaitu:

    1. Transistor NPN

            Transistor ini disusun oleh bahan semikonduktor tiga lapis yang terdiri dari dua bahan tipe N dan satu bahan tipe P.

    2. Transistor PNP

            Transistor ini disusun oleh bahan semikonduktor tiga lapis yang terdiri dari dua bahan tipe P dan satu bahan tipe N

                        

                                                (a)                                                     (b)

    A. Daerah operasi transistor

Gambar 2.2 Kurva karakteristik transistor

    Berdasarkan kurva hubungan VCE, IC, dan IB diatas, terdapat beberapa region yang menunjukkan daerah kerja transistor, yaitu:

        1. Daerah Potong (Cutoff)

    Pada kondisi cutoff, arus Basis (IB) = 0 dan arus Kolektor (IC) = 0, hal ini dikarenakan pada emitter dan kolektor menerima reverse bias.

        2. Daerah Saturasi

    
    Pada kondisi saturasi, arus Kolektor (IC) akan mencapai harga maksimum, tanpa bergantung kepada arus Basis (IB), dan βdc, hal ini dikarenakan pada emitter dan kolektor menerima forward bias.

        3. Daerah Aktif

    Pada kondisi aktif, terjadi sifat-sifat yang diinginkan, dimana:

Atau

    Hal ini dikarenakan pada emitter menerima forward bias sedangkan pada kolektor menerima reverse bias.

        4. Daerah Breakdown

    Kondisi breakdown ini dapat terjadi ketika arus Kolektor (IC) melebihi spesifikasi yang diperbolehkan, kondisi breakdown ini dapat mengakibatkan kerusakan pada transistor, maka daerah ini harus dihindari.

    B. Pemberian Bias Pada BJT

    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:

        1. Fixed Bias

Gambar 2.3 Rangkaian fixed bias sumber AC

        2. Self Bias

Gambar 2.4 Rangkaian self bias sumber AC

        3. Voltage Divider Bias

Gambar 2.5 Rangkaian Voltage divider bias sumber AC

    C. Aplikasi Transistor

        1. 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.

Gambar 2.3 Audio Amplifier Kelas A biasanya dikaitkan dengan linieritas tinggi tetapi efisiensi rendah

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.

        2. 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.