MODUL 2 TRANSISTOR





MODUL 2

TRANSISTOR


1. Pendahuluan[Kembali]

   Transistor adalah salah satu komponen elektronik fundamental yang telah merevolusi dunia teknologi dan komunikasi sejak penemuannya pada tahun 1947. Sebagai perangkat semikonduktor, transistor berfungsi sebagai penguat sinyal, saklar, atau modulator dalam berbagai aplikasi elektronik. Dengan kemampuannya untuk mengontrol arus listrik dan amplifikasi sinyal, transistor telah menjadi elemen kunci dalam pembuatan berbagai perangkat elektronik modern, mulai dari komputer dan smartphone hingga peralatan rumah tangga dan sistem komunikasi. Makalah ini akan membahas prinsip kerja transistor, berbagai jenis transistor, serta aplikasi praktisnya dalam teknologi masa kini, untuk memberikan pemahaman mendalam tentang bagaimana komponen ini mendukung inovasi dan perkembangan teknologi yang kita nikmati saat ini.

    Transistor adalah salah satu komponen paling penting dalam elektronik modern. Berfungsi sebagai penguat sinyal, saklar, atau sebagai bagian dari sirkuit logika, transistor memungkinkan kita untuk mengendalikan arus dan tegangan dalam rangkaian elektronik. Transistor terbuat dari bahan semikonduktor, seperti silikon, dan memiliki tiga terminal utama: emitor (E), basis (B), dan kolektor (C).

   Dalam praktiknya, untuk menggunakan transistor sebagai penguat, diperlukan suatu metode untuk memberikan tegangan atau arus yang tepat pada terminal basisnya. Hal ini dikenal sebagai biasing. Biasing bertujuan untuk mengatur titik kerja (operating point) transistor agar berfungsi dengan optimal dalam berbagai kondisi sinyal. Ada beberapa metode biasing yang umum digunakan, antara lain Fixed Bias, Self Bias (atau Bias Otomatis), dan Voltage Divider Bias.

  • Fixed Bias: Pada konfigurasi fixed bias, tegangan bias diberikan ke basis transistor melalui sebuah resistor yang terhubung langsung ke sumber tegangan. Metode ini sederhana dan mudah diimplementasikan, namun memiliki kelemahan dalam hal kestabilan titik kerja. Fluktuasi suhu atau perubahan parameter transistor dapat menyebabkan pergeseran titik kerja yang tidak diinginkan, membuatnya kurang stabil.
  • Self Bias (Bias Otomatis): Pada konfigurasi self bias, sebuah resistor ditempatkan di rangkaian emitor untuk memberikan umpan balik negatif, yang membantu menstabilkan titik kerja transistor. Resistor ini menciptakan tegangan pada emitor yang bergantung pada arus emitor itu sendiri, sehingga jika arus emitor meningkat, tegangan emitor juga meningkat, yang kemudian mengurangi tegangan bias efektif pada basis, menurunkan arus basis dan mengembalikan titik kerja ke posisi stabil.
  • Voltage Divider Bias: Konfigurasi voltage divider bias adalah metode biasing yang paling umum digunakan karena memberikan kestabilan yang lebih baik dibandingkan metode lainnya. Dalam konfigurasi ini, dua resistor digunakan untuk membentuk pembagi tegangan yang memberikan tegangan bias yang stabil ke basis transistor. Tegangan yang diterapkan ke basis menjadi lebih stabil karena bergantung pada rasio dua resistor, bukan pada parameter transistor yang dapat bervariasi.


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 Emitter Stabillized Bias
4. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dari rangkaian Self Bias.
5. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dari rangkaian Voltage Divider Bias.
6. Mengetahui prinsip kerja Regulator Power Supply                 

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat

1. DC Power Supply

DC Power Supply

    DC power supply, atau catu daya searah, adalah perangkat yang menyediakan tegangan listrik searah yang stabil dan dapat diatur untuk berbagai aplikasi elektronik. Kegunaannya meliputi penyediaan daya yang konsisten untuk pengujian dan pengembangan perangkat elektronik, seperti rangkaian sirkuit dan komponen. DC power supply juga digunakan dalam peralatan laboratorium untuk eksperimen dan analisis, serta dalam sistem elektronik yang membutuhkan tegangan tetap untuk beroperasi dengan benar. Dengan kemampuannya untuk mengatur dan mengontrol tegangan dan arus, DC power supply memastikan kinerja optimal dan keamanan dalam aplikasi elektronik, mendukung pengembangan dan pengujian berbagai teknologi.


2. Multimeter

Multimeter

    Multimeter adalah alat yang sangat berguna dalam pengukuran dan diagnostik elektronik, karena mampu mengukur berbagai parameter listrik seperti tegangan, arus, dan resistansi. Dengan kemampuan ini, multimeter memungkinkan teknisi dan insinyur untuk memeriksa dan menganalisis kondisi sirkuit elektronik, menemukan masalah atau kerusakan, dan memastikan komponen berfungsi dengan benar. Selain itu, multimeter sering digunakan dalam pemeliharaan dan perbaikan peralatan elektronik, memberikan data penting untuk perbaikan atau kalibrasi sistem. Fungsionalitas yang luas dan kemudahan penggunaan menjadikan multimeter sebagai alat penting dalam pengembangan, perawatan, dan troubleshooting perangkat elektronik.


3. Jumper
  Jumper

    Di bidang elektronika, jumper digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan jalur pada papan sirkuit, memungkinkan konfigurasi dan penyesuaian pengaturan perangkat. Jumper sering dipakai untuk mengatur mode operasi, mengaktifkan atau menonaktifkan fitur, serta dalam proses troubleshooting dan pemeliharaan. Dengan kemudahan dalam pemasangan dan penggantian, jumper mempermudah perubahan konfigurasi tanpa perlu soldering, sehingga meningkatkan fleksibilitas dan efisiensi dalam pengembangan dan perawatan perangkat elektronik.

B. Bahan

1. Transistor

Transistor

    Transistor memiliki berbagai kegunaan penting dalam elektronik, termasuk sebagai penguat sinyal, yang memperkuat sinyal lemah agar dapat ditransmisikan dengan lebih baik, dan sebagai saklar elektronik, yang mengontrol aliran arus dalam sirkuit dengan mengubah status on/off. Selain itu, transistor juga digunakan dalam modulasi sinyal dan pengaturan daya, mendukung fungsi krusial dalam perangkat komunikasi, komputer, dan berbagai aplikasi elektronik lainnya. Kemampuan kontrol dan fleksibilitas transistor menjadikannya komponen esensial dalam teknologi modern.

2. Resistor 1K, 10K, 560 ohm

Resistor

    Resistor berfungsi untuk membatasi aliran arus listrik dalam rangkaian elektronik, melindungi komponen sensitif, dan mengatur tegangan. Dengan membagi tegangan dan arus, resistor membantu dalam pengaturan sinyal, filter, dan aplikasi lainnya. Fungsi ini memastikan kestabilan dan keandalan operasi sirkuit elektronik, mendukung berbagai perangkat dan sistem dalam kehidupan sehari-hari.

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) Tipe transistor NPN (b) Tipe transistor PNP

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



2. Emitter Stabillized Bias


3. Self Bias


4. Voltage Divider Bias

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.


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.



Komentar

Posting Komentar