Transistor Bipolar BJT Bipolar Junction Transistor

Transkripsi

1 - 3 Transistor Bipolar BJT Bipolar Junction Transistor Missa Lamsani Hal 1

2 SAP bentuk fisik transistor NPN dan PNP injeksi mayoritas dari emiter, lebar daerah base, rekomendasi hole-elektron, efisiensi emitter persamaan arus tegangan pada transistor dengan kurva arus tegangan karakteristik transistor dengan kurva arus tegangan faktor penguatan arus dan tegangan konfigurasi common emitter, common base dan common collector daerah operas: aktif, cutoff dan saturasi dan aplikasinya tegangan-tegangan pada pada dioda B/E dan dioda B/C, dan hubungan arus collector dan arus base pada ketiga daerah operasi jenis-jenis pemberian prategangan: bias tetap, emiter bias, voltage divder, dc bias dengan feedback tegangan, prategangan yang lain analisa garis beban untuk menentukan titik kerja efek perubahan temperatur terhadap parameter transistor menentukan stabilitas transistor untuk berbagai konfigurasi prategangan Rangkaian gerbang logika dengan menggunakan transistor Missa Lamsani Hal 2

3 BJT Bipolar Junction Transistor Selama tahun vacuum tube digunakan sebagai komponen elektronika Pada akhir 1947 ditemukan transistor sebagai pengganti dari vacuum tube Transistor tersusun atas tiga buah lapisan semikonduktor (tipe-n dan tipe-p) Transistor bipolar (BJT) NPN (contohnya tipe 2N3904) PNP (contohnya tipe 2N3906) Missa Lamsani Hal 3

4 Lambang BJT Missa Lamsani Hal 4

5 Struktur Fisik BJT Missa Lamsani Hal 5

6 Transistor PNP Bagian junction Base-Emitter reverse bias Bagian junction Base-Collector forward bias Missa Lamsani Hal 6

7 Transistor NPN Bagian junction Base-Emitter forward bias Bagian junction Base-Collector reverse bias Missa Lamsani Hal 7

8 Aliran Arus pada BJT Missa Lamsani Hal 8

9 Common Base Configuration Base (basis) dihubungkan bersama ke bagian input dan output dari transistor Biasanya base dihubungkan ke ground Missa Lamsani Hal 9

10 Common Base Configuration PNP dan NPN Missa Lamsani Hal 10

11 Saturation Kurva Karakteristik Common Base Configuration Aktif Cutoff Missa Lamsani Hal 11

12 Kurva Karakteristik Common Base Configuration Pada Active Region, collector-base mengalami reverse bias, sementara baseemitter mengalami forward bias Pada Cuttoff Region, collector-base dan base-emitter mengalami reverse bias Pada Saturation Region, collector-base dan base-emitter mengalami forward bias Missa Lamsani Hal 12

13 Alpha ( α ) Dalam analisa DC, besarnya arus I C berkaitan dengan besarnya arus I E yang diakibatkan adanya pembawa mayoritas Hubungan ini disebut dengan alpha ( α ) α dc = I C IE Missa Lamsani Hal 13

14 Common Emitter Configuration Emitter dihubungkan bersama ke bagian input dan output dari transistor Biasanya emitter terhubung ke ground Missa Lamsani Hal 14

15 Common Emitter Configuration PNP dan NPN Missa Lamsani Hal 15

16 Saturation Kurva Karakteristik Common Emitter Configuration Aktif Cutoff Missa Lamsani Hal 16

17 Kurva Karakteristik Common Emitter Configuration Pada Active Region, collector-base mengalami reverse bias, sementara baseemitter mengalami forward bias Pada Cuttoff Region, collector-base dan base-emitter mengalami reverse bias Pada Saturation Region, collector-base dan base-emitter mengalami forward bias Missa Lamsani Hal 17

18 Beta ( β ) Dalam analisa DC, besarnya arus I C dan I B direlasikan dengan sebutan beta ( β ) Dalam datasheet, β dc biasa dituliskan sebagai h FE. β dc = I C IB Missa Lamsani Hal 18

19 Hubungan antara α dan β α = β = β β+1 α α 1 I E = (β + 1)I B Missa Lamsani Hal 19

20 Common Collector Configuration Collector dihubungkan bersama ke input dan output dari transistor Mempunyai input impedance yang tinggi dan output impedance yang rendah Missa Lamsani Hal 20

21 Common Collector Configuration PNP dan NPN Missa Lamsani Hal 21

22 Rangkuman Common Missa Lamsani Hal 22

23 Rangkaian Transistor Linier Rangkaian transistor linier beroperasi pada : Dioda emitter di bias forward Dioda kolektor dibias reverse Missa Lamsani Hal 23

24 Pembiasan BJT Tujuannya untuk menentukan titik kerja transistor Analisa rangkaian elektronik mempunyai 2 komponen Analisa DC untuk menetapkan titik operasi dari transistor dengan jalan mengatur besarnya arus dan tegangan Analisa AC penguatan tegangan dan arus, impedansi input dan output V BE = 0.7V I E = β + 1 I B I c I c = β I B Missa Lamsani Hal 24

25 Daerah Kerja (Titik Operasi ) pada transistor Daerah aktif Daerah saturasi Daerah cutoff Missa Lamsani Hal 25

26 Rangkaian Fixed Bias B C E Missa Lamsani Hal 26

27 Rangkaian Fixed Bias Sederhanakan menjadi rangkaian ekivalen DC : B C E Missa Lamsani Hal 27

28 Rangkaian Fixed Bias Forward Bias pada Basis Emiter Menggunakan hukum Krichoff Tegangan pada loop B-E +V cc V B V BE = 0 +V cc I B R B V BE = 0 I B = V CC V BE R B Catt : V BE = 0.7 V Karena V CC dan V BE bernilai tetap, maka Arus basis dapat diatur dengan memilih nilai R B untuk operasi yang diinginkan B C E Missa Lamsani Hal 28

29 Rangkaian Fixed Bias Loop Kolektor Emitter Menggunakan hukum kirchoff tegangan pada loop C-E Nilai arus pada kolektor berhubungan Dengan I B dimana I C = β I B +V CC V CE I C R C = 0 V CE + I C R C V CC = 0 V CE = V CC I C R C V CE = V C V E V BE = V B V E B C E V CC Karena V E = 0, maka V BE = V B Missa Lamsani Hal 29

30 Rangkaian Fixed Bias Contoh Perhitungan Hitunglah nilai-nilai berikut : I B dan I C V CE 240KΩ V B dan V C V BC 10μF 12V 2,2KΩ B C Β = 50 10μF E Missa Lamsani Hal 30

31 Rangkaian Fixed Bias Contoh Perhitungan I B = V CC V BE = R B 12V 0.7V 240KΩ = μa 12V I C = β I B = (50)(47.08 μa) = 2.35 ma 2,2KΩ V CE = V CC I C R C = 12V (2.35mA)(2.2KΩ) 240KΩ 10μF = 6.83 V V B = V BE = 0.7 V V C = V CE = 6.83 V V BC = V B V C = 0.7V 6.83V = -6.13V 10μF B C E β = 50 Missa Lamsani Hal 31

32 Latihan : jika V CC = 10 V ; R B = 2K Ω ; R C = 4 Ω I B = V CC V BE = R B 10V 0.7V 2KΩ = 4.65 ma I C = β I B = (50)(4.65 ma) = ma V CE = V CC I C R C = 10V (232.5mA)(4Ω) = mv = = 9.07V V B = V BE = 0.7 V V C = V CE = 9.07 V V BC = V B V C = 0.7V 9.07V = V Missa Lamsani Hal 32

33 Rangkaian Fixed Bias Transistor Saturation Daerah saturasu adalah daerah dimana arus kolektor bernilai maksimum. Secara normal kondisi saturasi adalah kondisi yang dihindari karena akan berakibat sinyal output terdistorsi Pada keadaan saturasi, collekctor dan emitter terhubung singkat, sehingga : Karena V CE = 0, maka : V C V CC = 0 V C = V CC I Csat R E = V CC I Csat = V CC R C Missa Lamsani Hal 33

34 Rangkaian Fixed Bias Load Line Analysis V CE = V CC I C R C I Csat = V CC R C. VCE =0V V CE = V CC. IC =0mA Missa Lamsani Hal 34

35 Rangkaian Fixed Bias Dengan Tahanan Emitter Konfigurasi rangkaian ini adalah merupakan modifikasi rangkaian fixed bias dengan maksud untuk memperoleh stabilitas yang lebih baik Missa Lamsani Hal 35

36 Rangkaian Fixed Bias Dengan Tahanan Emitter Loop Base - Emiter +V cc V B V BE V E = 0 +V cc I B R B V BE I E R E = 0 +V cc I B R B V BE (β + 1) I B R E = 0 I B = V CC V BE R B +(β+1) R E Missa Lamsani Hal 36

37 Rangkaian Fixed Bias Dengan Tahanan Emitter Loop Kolektor - Emiter +V cc V CE V C V E = 0 V CE = V cc V C V E V CE = V cc I C R C I E R E I C = I E, maka : V CE = V cc I C (R C + R E ) Tegangan antara emitter dan ground (V E ) V E = I E R E = I C R C Tegangan antara kolektor dan ground (V C ) V C = V CC I C R C Tegangan antara basis dan ground (V B ) V B = V BE + I C R E Missa Lamsani Hal 37

38 Rangkaian Fixed Bias Dengan Tahanan Emitter Contoh Latihan Tentukan nilai nilai berikut, jika diketahui : V CC = 20 V, R B = 430 KΩ R C = 2 KΩ R E = 1 KΩ Carilah : I B ; I C ; V CE ; V C ; V E ; V B ; V BC Missa Lamsani Hal 38

39 I B = Rangkaian Fixed Bias Dengan Tahanan Emitter Contoh Latihan V CC V BE R B +(β+1) R E = 20V 0.7V 430KΩ+(50+1) 1KΩ = μa I C = βi B = (50)(40.1 μa) = 2006 μa = ma V CE = V cc I C (R C + R E ) = 20V ma (2KΩ + 1KΩ)=13.985V V C = V CC I C R C = 20V (2.006 ma)(2kω)=15.988v V E = I E R E = I C R C = (2.005 ma)(2kω) = 4.01V V B = V BE + I C R E = 0.7V + (2.005 ma)(1kω) = 2.705V V BC = V B - V C = 2.705V V = V Missa Lamsani Hal 39

40 Rangkaian Fixed Bias Dengan Tahanan Emitter Tingkat Saturasi Tingkat saturasi / arus kolektor yang maksimum pada konfigari dapat diketahui dengan menghubung singkat terminal kolektor dengan emitter I CSat = V CC R C + R E Missa Lamsani Hal 40

41 Rangkaian Fixed Bias Dengan Tahanan Emitter Bias Pembagi Tegangan Arus bias I C dan tegangan V CE merupakan fungsi dari penguatan arus (β) transistor Β sangat sensitif terhadap perubahan suhu Bias pembagi tegangan yang lebih independent terhadap β Missa Lamsani Hal 41

42 Rangkaian Fixed Bias Dengan Tahanan Emitter Bias Pembagi Tegangan Bagian Input dari rangkaian pembagi tegangan R TH diperoleh dengan mematikan sumber tegangan R TH = R 1 R 2 R TH = V R2 E TH = R 2V CC R 1 + R 2 Missa Lamsani Hal 42

43 Rangkaian Fixed Bias Dengan Tahanan Emitter Bias Pembagi Tegangan Rangkaian ekuivalen Thevenin Menerapkan KVL pada loop basis emitter dan loop kolektor emitter I B = E TH V BE R TH +(β+1)r E V CE = V CC I C (R C + R E ) Missa Lamsani Hal 43

44 Rangkaian Fixed Bias Dengan Tahanan Emitter Contoh Bias Pembagi Tegangan Tentukan tegangan bias V CE dan arus I C untuk rangkaian ini Missa Lamsani Hal 44

45 Rangkaian Fixed Bias Dengan Tahanan Emitter Tingkat Saturasi Transistor I Csat = V CC R C +R E Missa Lamsani Hal 45

46 Bias DC dengan tegangan Umpan Balik Menerapkan KVL pada semua loop : I B = V CC V CE R B + β (R C + R E ) V CE = V CC I C (R C + R E ) Missa Lamsani Hal 46

47 Rangkaian Bias Lain q Missa Lamsani Hal 47

48 Alhamdulillah. Missa Lamsani Hal 48