berasal dari pembawa muatan hasil generasi termal, sehingga secara kuat

Transkripsi

1 10 KARAKTRISTIK TRANSISTOR 10.1 Dasar Pengoperasan JT Pada bab sebelumnya telah dbahas dasar pengoperasan JT, utamannya untuk kasus saat sambungan kolektor-bass berpanjar mundur dan sambungan emtor-bass berpanjar maju. Arus emtor sebaga fungs dar tegangan emtor-bass sebaga = I o [ exp( / V ) 1] T (10.1) untuk transstor n-p-n, dmana V T = 25 mv pada temperatur ruang. I o berasal dar pembawa muatan hasl generas termal, sehngga secara kuat merupakan fungs temperatur, dan harganya hampr berlpat dua untuk setap kenakan 10 o. Harga I o sangat beraras dar satu transstor ke transstor yang lan walaupun untuk tpe dan pabrk yang sama. Hampr seluruh arus emter berdfus ke daerah bass dan menghaslkan arus kolektor, dmana harganya lebh besar dar arus bass. Kta menulskan = β (10.2) dmana β merupakan parameter transstor terpentng kedua, dan dsebut sebaga penguatan arus (current gan serng dnyatakan dengan smbul h fe atau h F untuk kasus tertentu). Harga β juga sangat beraras dar satu transstor ke transstor lan walaupun untuk tpe yang sama. Untuk transstor tpe 2N3055 (basanya dgunakan untuk arus besar), h F untuk arus 4 amper dapat berharga dar Harga h F mengalam 104 LKTRONIKA DASAR

2 perubahan terhadap harga arus kolektor, nak dar 32 pada 10 ma ke maksmum 62 pada arus 3 A, dan selanjutnya jatuh ke harga 15 untuk arus 10 A. Untuk transstor tpe LM394 (basa dgunakan untuk arus rendah), h F untuk arus 1 ma berubah dar 225 ke harga lebh dar 500. Harga h F dapat nak dar 390 pada arus 1 µa ke harga 800 pada arus 10 ma. β β Gambar 10.1 Transstor dengan Konguras ass ersama 10.2 Karakterstk Keluaran Konfguras ass-ersama (ommon-ase onfguraton) Rangkaan transstor sepert pada gambar 10.1 dsebut konfguras bass bersama karena bass dgunakan untuk termnal masukan maupun keluaran. Karakterstk - JT dengan konfguras n dapat kta kembangkan dar pemahaman kta tentang dode dan pengoperasan transstor. Karena sambungan emtor-bass sepert dode berpanjar maju, maka karakterstk masukan rangkaan n (gambar 10.2-b) mrp dengan karakterstk dode (gambar 10.2-a). Terlhat bahwa efek dar tegangan kolektor-bass cukup kecl. Dengan berharga postf dan emtor hubung terbuka, = 0 olt dan bagan basskolektor pada dasarnya berpanjar mundur. ( berharga negatf akan membuat sambungan kolektor-bass berpanjar maju dan akan mengalr Untuk O berharga negatf). = 0, I (lhat gambar 10.2-c), karakterstk kolektor mrp dengan karakterstk dode gambar 10.2-a pada kuadran tga. Untuk = 5 ma, arus kolektor menngkat sebesar α + 5 ma (lhat persamaan 3.2) dan menampakkan bentuk kura. Karena faktor α selalu lebh kecl dar satu ( = β / β + 1), maka secara prakts konfguras bass-bersama tdak bak sebaga penguat arus. Karakterstk Transstor 105

3 W M Ÿ W ^ œ x g X Y Z [ \ ] / 0 1 N O G J < H I I K<? H? L : L ; < = > <? A? D F _ ` a b c d! c d P Q R S T U V u w x " # $ % & ' & ( ) * ' +, ) + ( * - +). ' Š Ž Ž e f Ž y z { } ~ Š Œ Ž ˆ ƒ h j k l m l n o p m q r o q n k s t p n o s m Gambar 10.2 Karakterstk transstor n-p-n untuk konfguras bass-bersama β ž š β Gambar 10.3 Transstor dalam konfguras emtor-bersama Konfguras mtor-ersama (ommon-mtter onfguraton) Konfguras emtor-bersama sepert dperlhatkan pada gambar 10.3 lebh serng dgunakan sebaga penguat arus. Sesua dengan namanya emtor dpaka bersama sebaga termnal masukan maupun keluaran. Arus nput dalam konfguras n adalah, dan arus emtor ( + ) =, karenanya besarnya arus kolektor adalah atau O ( + ) I O = α + I = + α + α = 1 α IO + 1 α (10.3) Untuk menyederhanakan persamaan 10.3 kta telah mendfnskan nsbah transferarus sebaga 106 LKTRONIKA DASAR

4 Ó Æ» Ü «È ó û Ý α β = (10.4) 1 α dan kta dapat mencatat besarnya arus cutoff kolektor sebaga I O = 1 α ( 1 + β ) I O = IO (10.5) Dengan demkan bentuk sederhana persamaan arus keluaran (kolektor) dalam bentuk arus masukan (bass) dan nsbah transfer-arus adalah = β + I (10.6) O Ï Ð Ñ Ò Ì Í Î É Ê Ë ¼ ½ ¾ Ô Õ Ö Ø Ù À Á ¾ ½ ¼ Â Æ Ç Ã Ä Å ª Ú Û å ã ø ù ú ö ó ô õ ü ý ÿ ü ý þ Ø Ù ã ä å á â ã Þ ß à ± ² ³ ± ± µ ¹ µ º ± ¹ ¹ æ ç è é ê ë ê ì í î ë ï ð í ï ì é ñ ò î ì í ñ ë Gambar 10.4 Karakterstk transstor n-p-n untuk konfguras emtor-bersama entuk karakterstk emtor-bersama dperlhatkan pada gambar besarnya arus masukan relatf kecl untuk tegangan kolektor-emtor lebh besar 1 V, dan harganya tergantung pada besarnya tegangan sambungan emtor-bass. Untuk JT slkon msalnya, untuk tegangan panjar maju sektar 0,7 V akan memberkan yang cukup besar. = 0 Pada gambar 10.4-b nampak bahwa sesua dengan persamaan 10.6, untuk, arus berharga relatf kecl dan hampr konstan pada harga I O. Setap ada kenakan arus α = 0,98, β = α ( 1 α), akan dkut kenakan arus / =,98 /( 1 0,98) 49 0 = sebesar β. Untuk, jelas sedkt perubahan pada akan Karakterstk Transstor 107

5 memberkan kenakan yang sangat besar. Sedkt kenakan pada α akan menghaslkan perubahan yang lebh besar pada β, dan efek dar pada konfguras n akan lebh nampak dbandngkan pada konfguras bass-bersama (lhat juga gambar 10.2-c). Dengan uraan d atas dapat dbuat catatan pentng untuk konfguras emtorbersama. Arus kolektor merupakan fungs dan, sehngga untuk menggambarkan karakterstk hubungan ketganya dapat dlakukan dengan menggambar kura sepert terlhat pada gambar 10.4-c. In merupakaan tpkal karakterstk keluaran dar transstor daya rendah dengan cr dasar sebaga berkut: ) Jka > 1 V, sangat tergantung pada. ) ) Dengan menakkan bass relatf tps., akan mengalam sedkt kenakan, karena daerah Untuk < 1 V, arus kolektor untuk suatu harga arus bass jatuh ke harga nol pada = 0. Arus kolektor hampr sama dengan arus emtor (untuk > 1 olt), sehngga berlaku hubungan eksponensal o ( V ) = I exp / T (10.7) Jka 1, 2 memberkan arus 1, 2 maka kta mempunya ( ) V ) I / (10.8) 1 / 2 o exp 1 2 T Dengan demkan kta memberkan ndkas masukan tegangan (dar pada arus masukan ) yang dperlukan oleh setap kura karakterstk jka kta mengetahu. Untuk suatu transstor dapat berharga sebaga berkut: µa ,4 673,3 627,1 609,8 mv 108 LKTRONIKA DASAR

6 Gambar 10.5 Karakterstk keluaran konfguras emtor-bersama Kura karakterstk hubungan, dan untuk suatu harga, dar transstor d atas adalah sepert dperlhatkan pada gambar Perlu dcatat bahwa besarnya nak secara lner dengan adanya kenakan (dtunjukkan oleh jarak yang sama antar kura), namun perubahan terhadap jauh dar konds lner (tentu saja mempunya hubungan eksponensal). Gambar 10.6 memberkan karakterstk hubungan, dan untuk transstor yang lan lag, yang memberkan gambaran efek dar pemberan tegangan yang tngg. Gambar 10.7 memberkan detal dar kura pada gambar 10.5 untuk tegangan yang rendah. Gambar 10.6 Karakterstk konfguras emtor-bersama dengan tngg. Karakterstk Transstor 109

7 ontoh Gambar 10.7 Karakterstk konfguras emtor-bersama dengan rendah. Sebuah transstor slkon n-p-n memlk α = 0, 99 dan I = A terangka sepert O pada gambar d bawah. Perkrakan besarnya, dan. Perhatkan bahwa pada penggambaran rangkaan elektronka, sumber tegangan (batera) basanya dhlangkan, dasumskan bahwa termnal +10V (dalam kasus soal n) dhubungkan dengan tanah. Ω + µ Jawab Pada transstor n α α β = 1 0,99 0,99 = = = ,99 0, LKTRONIKA DASAR

8 dan besarnya arus cutoff kolektor adalah I O 11 9 ( 1 + β ) I = ( ) 10 = 10 A = O esarnya arus kolektor adalah = β + I O = ,98 ma Sepert telah dharapkan untuk transstor slkon, I O merupakan bagan yang sangat kecl dar. esarnya arus emtor adalah = Tegangan kolektor-emtor sebesar Karena 3 ( + ) = ( 0,02 + 1,98) 10 = 2 ma 10 R 10 2 (ma) 2 (k ) = 6 V = = berpanjar mundur sepert yang dperlukan. 6 0,7 = + 5,3 V, maka sambungan kolektor-bass (np) 10.3 Karakterstk Masukan Karakterstk transstor lan yang perlu dketahu adalah karakterstk masukan, yatu hubungan eksponensal I-V pada sambungan emtor-bass. Karakterstk masukan pada konfguras bass bersama adalah hubungan antara dengan, sedangkan pada konfguras emtor-bersama adalah hubungan antara dengan Karakterstk Transfer-Arus Karakterstk transfer-arus berupa plot terhadap untuk suatu harga tertentu. In dapat dperoleh dengan mudah dar karakterstk keluaran. Kemrngan dar kura yang dperoleh secara langsung akan memberkan harga β dar hubungan = β 10.5 Perjanjan Smbol Saat berbcara tentang transstor sebaga penguat, kta akan melhat campuran syarat D dan A, sehngga dperlukan perjanjan untuk memberkan tanda untuk membedakan kedua syarat tersebut. Kta menggunakan tanda yang sudah baku, msalkan kta mengambl contoh Karakterstk Transstor 111

9 = V + be n berart V be = harga arus sesaat total (A + D) = tegangan panjar (D) = harga sesaat ac (= f(t)) Mungkn kta memlk = V + V be sn ω t d sn V be = ampltudo harga A 112 LKTRONIKA DASAR