PERCOBAAN IV TRANSISTOR SEBAGAI SWITCH 1. Tujuan Mengetahui dan mempelajari fungsi transistor sebagai penguat Mengetahui dan mempelajari karakteristik kerja Bipolar Junction Transistor ketika beroperasi sebagai saklar. Mengetahui dan mempelajari karakteristik kerja MOS Field-Effect Transistor baik tipe n-mos maupun CMOS ketika beroperasi sebagai saklar. 2. Alat-Alat 1. Kit praktikum 2. DC Power Supply 3. Multimeter 4. Kabel-kabel 3. Dasar Teori Sebuah switch ideal harus mempunyai karakteristik pada keadaan off ia tidak dapat dilalui arus sama sekali dan pada keadaan on ia tidak mempunyai tegangan drop Bipolar Junction Transistor (BJT) Komponen transistor dapat berfungsi sebagai switch, walaupun bukan sebagai switch ideal. Untuk dapat berfungsi sebagai switch, maka titik kerja transistor harus dapat berpindahpindah dari daerah saturasi (switch dalam keadaan on ) ke daerah cut-off (switch dalam keadaan off ). Untuk jelasnya lihat gambar 4.1 Gambar 4.1 Kurva daerah kerja Transistor Dalam percobaan di bawah ini perpindahan titik kerja dilakukan dengan mengubah-ubah prategangan (bias) dari emitter-base.
MOS Field-Effect Transistors (MOSFETs) Selain BJT, MOSFET juga dapat berfungsi sebagai switch. Dibandingkan dengan BJT, sifat switch dari MOSFET juga lebih unggul karena membutuhkan arus yang sangat kecil untuk operasinya. Ada dua tipe MOSFET menurut tegangan kerjanya yaitu n-channel MOSFET (n-mos) dan p-channel MOSFET (p-mos). Dimana n-mos bekerja dengan memberikan tegangan positif pada gate, dan sebaliknya, p-mos bekerja dengan memberikan tegangan negatif di gate. n-mos berlaku sebagai switch dengan membuatnya bekerja di sekitar daerah saturasinya. Daerah kerja dari n-mos dapat dilihat pada gambar 4.2. Gambar 4.2 Rangkaian dan daerah kerja n-mos Dan jika n-mos dan p-mos digabungkan, akan dihasilkan devais CMOS (Complementary MOS) yang rangkaian gabungan dan daerah kerjanya dapat dilihat pada gambar 4.3. Dan untuk devais CMOS ini, untuk membuatnya bekerja sebagai switch, kita harus mengubah-ubah daerah kerjanya antara cut-off dan saturasi.
Gambar 4.3 Rangkaian dan daerah kerja CMOS Tugas Pendahuluan 1. Kerjakan dan jelaskan pemecahan untuk problems 5.65 pada buku Microelectronic Circuits *) dengan Vcc diubah menjadi 6V. 2. Kerjakan dan jelaskan pemecahan untuk problems 4.12 pada buku Microelectronic Circuits *) dengan Vt diubah menjadi 0,85V. 3. Baca datasheet IC-CMOS 4007, dan jelaskan : a. gambarkan karakteristik kerjanya (Vi-Vo)! b. Nilai dan makna parameter V oh, V ol, I D N, I D P, I i di IC tersebut 4. Apa fungsi dioda pada rangkaian di gambar 4.4 *) menggunakan buku Microelectronic Circuits, Sedra/Smith, fifth edition, Oxford University Press, 2004 4. Percobaan Bipolar Junction Transistor Gambar 4.4 Rangkaian transistor BJT sebagai switch 1. Buat rangkaian seperti pada gambar 4.4 diatas. Dengan Vcc = 12 Vdc 2. Posisikan Rvar pada nilai minimum (Vb=0). Catat harga V ce awal 3. Naikan tegangan di Base (dengan memutar Rvar) perlahan-lahan hingga terlihat lampu menyala (relay bekerja) 4. Tepat pada saat lampu menyala, catat harga: I b, V BE dan V CE 5. Kemudian turunkan tegangan catu perlahan-lahan hingga lampu padam kembali. Catat harga-harga I b, V BE dan V CE yang menyebabkan lampu padam. 6. Ulangi langkah 2-4 dengan beberapa Vcc lain (11, 10, 9 Vdc, dll) 7. Gambarkan grafik yang menunjukkan Vb minimun yang menyebabkan Saturasi, Vb maksimum yang menyebabkan Cut-Off, dan beberapa nilai Vcc & Vce yang berbedabeda dalam satu grafik.
MOS Field-Effect Transistors (MOSFETs) Gambar 4.5 Rangkaian transistor n-mos untuk mode saturasi 8. Buat rangkaian seperti pada gambar 4.5 diatas. Dengan V dd = 5 Vdc 9. Posisikan Rvar pada nilai minimum (Va=0). Catat harga V ds dan I d awal 10. Naikan tegangan di Gate (dengan memutar Rvar) perlahan-lahan hingga terlihat ada arus di Drain (Id). 11. Tepat pada saat ada arus di Drain (Id), catat harga: I g, I d, V gs dan V ds 12. Ulangi langkah 7-10 dengan beberapa V dd lain: 6, 7.5, 9, Vdc (jangan melebihi 12V) 13. Ulangi langkah 7-10 dengan menghubung-singkatkan Rd (Rd = 0) 14. Gambarkan grafik hubungan Vgs Id.
Gambar 4.6 Rangkaian transistor CMOS untuk mode saturasi 15. Buat rangkaian seperti pada gambar 4.6 diatas. Dengan V dd = 5 Vdc 16. Posisikan Rvar pada nilai minimum (Va=0). Catat harga V o, I s dan I d awal 17. Naikan tegangan di Gate (dengan memutar Rvar) perlahan-lahan hingga terlihat ada arus di Drain (Id). 18. Tepat pada saat ada arus di Drain (Id), catat harga: I g, I s, I d, V gs dan V ds 19. Naikkan terus Va (=Vgs) untuk beberapa nilai, kemudian catat I g, I s, I d, V gs dan V ds dan buatlah grafik V A -Vout seperti pada gambar 3. 20. Ulangi langkah 13-17 untuk V dd = 9 Vdc. 21. Ulangi langkah 13-17 dengan menghubung-singkatkan Rd (Rd = 0)
(template) JURNAL IV TRANSISTOR SEBAGAI SWITCH Bipolar Junction Transistor Vcc (Volt) Vcc1 = Vb (Volt) Ib (ma) Vbe (Volt) Ic (ma) Vce (Volt) Relay (on/off) Off On On Off Vcc2 = Vcc3 = Vcc4 = Off On On Off Off On On Off Off On On Off 1. Grafik Vb Vce dengan Vcc yang berbeda-beda : 2. Ib minimum penyebab saturasi: ma 3. Ib maksimum penyebab cut-off: ma 4. Analisa percobaan BJT sebagai switch 5. Kesimpulan
MOS Field-Effect Transistor V dd (volt) V gs (volt) V ds (volt) I d (ma) I g (ma) 1. Grafik V gs I d pada n-mos : 2. Tegangan treshold (V th ) n-mos ini adalah:..v V dd = 5V Rd = 1K V dd = 10V Rd = 1K V dd = 10V Rd = 0 V gs (volt) Vout (volt) I d (ma) I s (ma) I g (ma) 0V Vt (~0,7V)= 0,5*V dd (2,5V) = V dd -Vt(~4,3V) = V dd (5V) = 0V Vt (~0,7V)= 0,5*V dd (5V) = V dd -Vt(~9,3V) = V dd (10V) = 3. Grafik Vt Vout pada CMOS :
4. Analisa MOSFET sebagai Switch : 5. Kesimpulan :