TRANSISTOR Transistor adalah komponen elektronika yang tersusun dari dari bahan semi konduktor yang memiliki 3 kaki yaitu: basis (B), kolektor (C) dan emitor (E). Untuk membedakan transistor PNP dan NPN dapat dari arah panah pada kaki emitornya. Pada transistor PNP anak panah mengarah ke dalam dan pada transistor NPN arah panahnya mengarah ke luar. Prinsip kerja transistor adalah arus bias basis-emiter yang kecil mengatur besar arus kolektor-emiter. I.1. Transistor Rangkaian CE Arus Emiter Dari hukum Kirchhoff diketahui bahwa jumlah arus yang masuk kesatu titik akan sama jumlahnya dengan arus yang keluar, jika diaplikasikan pada transistor :
I E = I C + I B......(1) Persamanaan (1) tersebut mengatakan arus emiter I E adalah jumlah dari arus kolektor I C dengan arus base I B. Karena arus I B sangat kecil sekali atau disebutkan I B << I C, maka dapat di nyatakan : I E = I C...(2) Alpha (α) Pada tabel data transistor (databook) sering dijumpai spesikikasi a dc (alpha dc) yang tidak lain adalah : α dc = I C /I E......(3) Beta (β) Beta didefenisikan sebagai besar perbandingan antara arus kolektor dengan arus base. β = I C /I B... (4) Dengan kata lain, b adalah parameter yang menunjukkan kemampuan penguatan arus (current gain) dari suatu transistor.
Contoh : 1. Jika suatu transistor diketahui besar b=250 dan diinginkan arus kolektor sebesar 10 ma, maka berapakah arus bias base yang diperlukan. Tentu jawabannya sangat mudah yaitu : I B = I C /b = 10mA/250 = 40 ua 2. Arus yang terjadi pada kolektor transistor yang memiliki b = 200 jika diberi arus bias base sebesar 0.1mA adalah : I C = b I B = 200 x 0.1mA = 20 ma Dari rumusan ini lebih terlihat defenisi penguatan arus transistor, yaitu sekali lagi, arus base yang kecil menjadi arus kolektor yang lebih besar. Common Emitter (CE) Rangkaian CE adalah rangkaian dimana titik ground atau titik tegangan 0 volt dihubungkan pada titik emiter.
Kurva Base Hubungan antara IB dan VBE tentu saja akan berupa kurva dioda. Karena memang telah diketahui bahwa junction base-emitor tidak lain adalah sebuah dioda. Jika hukum Ohm diterapkan pada loop base diketahui adalah : I B = (V BB - V BE ) / R B... (5) V BE adalah tegangan jepit dioda junction base-emitor. Arus hanya akan mengalir jika tegangan antara base-emitor lebih besar dari V BE. Contoh : Diketahui besar b = 200. Katakanlah yang digunakan adalah transistor yang dibuat dari bahan silikon. rangkaian-01 I B = (V BB - V BE ) / R B = (2V - 0.7V) / 100 K = 13 ua Dengan b = 200, maka arus kolektor adalah : I C = bi B = 200 x 13uA = 2.6 ma
Kurva Kolektor Sekarang sudah diketahui konsep arus base dan arus kolektor. Satu hal lain yang menarik adalah bagaimana hubungan antara arus base I B, arus kolektor I C dan tegangan kolektoremiter V CE. Dengan mengunakan rangkaian-01, tegangan V BB dan V CC dapat diatur untuk memperoleh plot garis-garis kurva kolektor. Dari kurva ini terlihat ada beberapa region yang menunjukkan daerah kerja transistor. Pertama adalah daerah saturasi, lalu daerah cut-off, kemudian daerah aktif dan seterusnya daerah breakdown. Rumus ini mengatakan jumlah dissipasi daya transistor adalah tegangan kolektor-emitor dikali jumlah arus yang melewatinya. Dissipasi daya ini berupa panas yang menyebabkan naiknya temperatur transistor.
Daerah Saturasi Daerah saturasi adalah mulai dari V CE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt (transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang mana tegangan V CE belum mencukupi untuk dapat menyebabkan aliran elektron. Daerah Cut-Off Jika kemudian tegangan V CC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE tertentu tiba-tiba arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cut-off yaitu dari keadaan saturasi (OFF) lalu menjadi aktif (ON). Contoh: Rangkaian driver LED di atas, transistor yang digunakan adalah transistor dengan b = 50. Penyalaan LED diatur oleh sebuah gerbang logika (logic gate) dengan arus output high = 400 ua dan diketahui tegangan forward LED, V LED = 2.4 volt. Lalu pertanyaannya adalah, berapakah seharusnya resistansi R L yang dipakai. I C = bi B = 50 x 400 ua = 20 ma
Arus sebesar ini cukup untuk menyalakan LED pada saat transistor cut-off. Tegangan VCE pada saat cut-off idealnya = 0, dan aproksimasi ini sudah cukup untuk rangkaian ini. R L = (V CC - V LED - V CE ) / I C = (5-2.4-0)V / 20 ma β atau h FE Pada system analisa rangkaian dikenal juga parameter h, dengan meyebutkan h FE sebagai b dc untuk mengatakan penguatan arus. βdc = h FE... (8) Sama seperti pencantuman nilai b dc, di datasheet umumnya dicantumkan nilai h FE minimum (h FE min ) dan nilai maksimunya (h FE max). Aplikasi Transistor Transistor sebagai Saklar Dengan mengatur bias sebuah transistor sampai transistor jenuh, maka seolah akan didapat hubung singkat antara kaki kolektor dan emitor. Dengan memanfaatkan fenomena ini, maka transistor dapat difungsikan sebagai saklar elektronik.
Transistor sebagai penguat arus Fungsi lain dari transistor adalah sebagai penguat arus. Karena fungsi ini maka transistor bisa dipakai untuk rangkaian power supply dengan tegangan yang di set. Untuk keperluan ini transistor harus dibias tegangan yang konstan pada basisnya, supaya pada emitor keluar tegangan yang tetap. Biasanya untuk mengatur tegangan basis supaya tetap digunakan sebuah dioda zener.
Transistor sebagai penguat sinyal AC Selain sebagai penguat arus, transistor juga bisa digunakan sebagai penguat tegangan pada sinyal AC. Untuk pemakaian transistor sebagai penguat sinyal digunakan beberapa macam teknik pembiasan basis transistor.
Cara Menentukan Kaki Transistor dengan Multimeter Kadang-kadang dipasaran sudah diberikan nama untuk setiap kakinya, sehingga memeprmudah pemasangan di rangkaian elektronik yang kita buat. Tetapi ada juga yang belum di berikan tanda apapun, untuk itu kita bisa membaca dari datashet transistor tersebut. Mencari Kaki Basis 1. Siapkan multimeter dan atur pada pengukuran ohmmeter X100 2. Lakukan pengukuran seperti gambar di bawah ini. 3. Perhatikan penunjukkan pergerakan jarum. Apabila jarum bergerak ke kanan dengan posisi probe yang satu tetap pada kaki 3 dan probe lainnya pada kaki 1 atau kaki 2 berarti kaki 3 adalah base transistor. Jika probe positif yang berada pada kaki 3 berarti transistor tersebut berjenis NPN, sebaliknya jika probe negatif berada pada kaki 3 berarti transistor tersebut berjenis PNP
Mencari Kaki Kolektor dan Emitor 1. Misal transistor yang kita gunakan berjenis NPN 2. Lakukan pengukuran seperti gambar dibawah. 3. Perhatikan penunjukkan jarum, apabila jarum bergerak ke kanan maka kaki 1 (pada probe positif) adalah emitter dan kaki 2 (pada posisi probe negatif) adalah kolektor. Atau Jika dipasang kebalikkannya (probe positif pada kaki 2 dan probe negatif pada kaki 1) dan jarum tidak bergerak, maka kaki 1 adalah emitter dan kaki 2 adalah kolektor.