Moslem.Blog

10.1 Dasar Pengoperasian BJT
Pada bab sebelumnya telah dibahas dasar pengoperasian BJT, utamannya untuk kasus
saat sambungan kolektor-basis berpanjar mundur dan sambungan emitor-basis berpanjar
maju. Arus emitor sebagai fungsi dari tegangan emitor-basis sebagai
- = [exp(- / )-1] E o BE T i I v V (10.1)
untuk transistor n-p-n, dimana T V = 25 mV pada temperatur ruang.
o I berasal dari pembawa muatan hasil generasi termal, sehingga secara kuat
merupakan fungsi temperatur, dan harganya hampir berlipat dua untuk setiap kenaikan
10oC. Harga o I sangat bervariasi dari satu transistor ke transistor yang lain walaupun
untuk tipe dan pabrik yang sama.
Hampir seluruh arus emiter berdifusi ke daerah basis dan menghasilkan arus
kolektor, dimana harganya lebih besar dari arus basis. Kita menuliskan
C B i = b i (10.2)
dimana b merupakan parameter transistor terpenting kedua, dan disebut sebagai
penguatan arus (current gain – sering dinyatakan dengan simbul fe h atau FE h untuk
kasus tertentu).
Harga b juga sangat bervariasi dari satu transistor ke transistor lain walaupun
untuk tipe yang sama. Untuk transistor tipe 2N3055 (biasanya digunakan untuk arus
besar), FE h untuk arus 4 amper dapat berharga dari 20 – 70. Harga FE h mengalami
10 KARAKTERISTIK
TRANSISTOR
Karakteristik Transistor 105
perubahan terhadap harga arus kolektor, naik dari 32 pada 10 mA ke maksimum 62
pada arus 3 A, dan selanjutnya jatuh ke harga 15 untuk arus 10 A.
Untuk transistor tipe LM394C (biasa digunakan untuk arus rendah), FE h untuk
arus 1 mA berubah dari 225 ke harga lebih dari 500. Harga FE h dapat naik dari 390
pada arus 1 mA ke harga 800 pada arus 10 mA.
Gambar 10.1 Transistor dengan Konvigurasi Basis Bersama
10.2 Karakteristik Keluaran
10.2.1 Konfigurasi Basis-Bersama (Common-Base Configuration)
Rangkaian transistor seperti pada gambar 10.1 disebut konfigurasi basis bersama karena
basis digunakan untuk terminal masukan maupun keluaran. Karakteristik i-v BJT
dengan konfigurasi ini dapat kita kembangkan dari pemahaman kita tentang diode dan
pengoperasian transistor.
Karena sambungan emitor-basis seperti diode berpanjar maju, maka
karakteristik masukan rangkaian ini (gambar 10.2-b) mirip dengan karakteristik diode
(gambar 10.2-a). Terlihat bahwa efek dari tegangan kolektor-basis CB v cukup kecil.
Dengan CB v berharga positif dan emitor hubung terbuka, = 0 E i volt dan bagian basiskolektor
pada dasarnya berpanjar mundur. ( CB v berharga negatif akan membuat
sambungan kolektor-basis berpanjar maju dan akan mengalir iC berharga negatif).
Untuk E C CBO i = 0, i @ I (lihat gambar 10.2-c), karakteristik kolektor mirip dengan
karakteristik diode gambar 10.2-a pada kuadran tiga. Untuk = -5 E i mA, arus kolektor
meningkat sebesar - @ +5 E a i mA (lihat persamaan 3.2) dan menampakkan bentuk
kurva. Karena faktor a selalu lebih kecil dari satu ( = b / b +1), maka secara praktis
konfigurasi basis-bersama tidak baik sebagai penguat arus.
��
  b  






  b
  
106 ELEKTRONIKA DASAR
Gambar 10.2 Karakteristik transistor n-p-n untuk konfigurasi basis-bersama
Gambar 10.3 Transistor dalam konfigurasi emitor-bersama
10.2.2 Konfigurasi Emitor-Bersama (Common-Emitter Configuration)
Konfigurasi emitor-bersama seperti diperlihatkan pada gambar 10.3 lebih sering
digunakan sebagai penguat arus. Sesuai dengan namanya emitor dipakai bersama
sebagai terminal masukan maupun keluaran. Arus input dalam konfigurasi ini adalah
iB , dan arus emitor E ( C B ) i = - i + i , karenanya besarnya arus kolektor adalah
( ) C E CBO C B CBO i = -a i + I = +a i + i + I
atau
a a
a
-
+
-
=
1 1
CBO
C B
I
i i (10.3)
Untuk menyederhanakan persamaan 10.3 kita telah mendifinisikan “nisbah transferarus”
sebagai
 
  
  !
"#$% &'&()*'+,)+( *- +).'
/01
2738495:36
;<= > GJNO
PQRTSUV
W W
XYZ
[ \]
_' a^b
cd
c d
ef
g
hij klmlnopmqroqn k stpnosm
u vwx x
y z { | } ~
€ �‚ ƒ
„… „†
‡ˆ
‰Š ‹Œ
�Ž
��
�Ž
‘�
’–“Š” •
�‘Ž
�‘�
�� Ž
— ˜ ™ š›
œ
Ÿ� ž b
 
b ¡
¢£ ¤
¥
Karakteristik Transistor 107
a
b a
-
=
1
(10.4)
dan kita dapat mencatat besarnya arus cutoff kolektor sebagai
( ) CBO CEO
CBO I I
I = + =
-
b
a
1
1
(10.5)
Dengan demikian bentuk sederhana persamaan arus keluaran (kolektor) dalam bentuk
arus masukan (basis) dan nisbah transfer-arus adalah
C B CEO i = b i + I (10.6)
Gambar 10.4 Karakteristik transistor n-p-n untuk konfigurasi emitor-bersama
Bentuk karakteristik emitor-bersama diperlihatkan pada gambar 10.4. besarnya
arus masukan B i relatif kecil untuk tegangan kolektor-emitor lebih besar 1 V, dan
harganya tergantung pada besarnya tegangan sambungan emitor-basis. Untuk BJT
silikon misalnya, untuk tegangan panjar maju sekitar 0,7 V akan memberikan B i yang
cukup besar.
Pada gambar 10.4-b nampak bahwa sesuai dengan persamaan 10.6, untuk
= 0 B i , arus C i berharga relatif kecil dan hampir konstan pada harga CEO I . Setiap ada
kenaikan arus B i , akan diikuti kenaikan arus C i sebesar B b i . Untuk
a = 0,98, b =a /(1-a ) = 0,98 /(1- 0,98) = 49 , jelas sedikit perubahan pada B i akan
¦
§¨
© ª
¬­ «® ¯
°±² ³ ±´±µ¶·´¸¹¶¸µ º±¹¸¹
»
¼ ½¾
¿ ÀÁ ¾½¼ ÂÆÇ ÃÄ Å
È
Æ
ÉÊË
ÌÍÎ
ÏÐ Ñ Ò
Ó
ÔØ Ù Õ Ö × ÚÛ
Ü
ÝØ Ù Þß à
á â ã
ã äå
åã
æçè é êëêìíîëïðíïì é ñòîìíñë
ó öó ô õ
ûø ùú ÷
ü ýþ
ü ýÿ
��
  
108 ELEKTRONIKA DASAR
memberikan kenaikan C i yang sangat besar. Sedikit kenaikan pada a akan
menghasilkan perubahan yang lebih besar pada b , dan efek dari CE v pada konfigurasi
ini akan lebih nampak dibandingkan pada konfigurasi basis-bersama (lihat juga gambar
10.2-c).
Dengan uraian di atas dapat dibuat catatan penting untuk konfigurasi emitorbersama.
Arus kolektor C i merupakan fungsi B i dan CE v , sehingga untuk
menggambarkan karakteristik hubungan ketiganya dapat dilakukan dengan
menggambar kurva seperti terlihat pada gambar 10.4-c. Ini merupakaan tipikal
“karakteristik keluaran” dari transistor daya rendah dengan ciri dasar sebagai berikut:
i) Jika > 1 CE v V, C i sangat tergantung pada B i .
ii) Dengan menaikkan CE v , C i akan mengalami sedikit kenaikan, karena daerah
basis relatif tipis.
iii) Untuk CE v < 1 V, arus kolektor untuk suatu harga arus basis jatuh ke harga
nol pada = 0 CE v .
Arus kolektor hampir sama dengan arus emitor (untuk > 1 CE v volt), sehingga
berlaku hubungan eksponensial
( ) C E o BE T i » i = I exp v /V (10.7)
Jika 1 2 , BE BE v v memberikan arus 1 2 , C C i i maka kita mempunyai
(( ) ) C C o BE BE T i / i I exp v v /V 1 2 1 2 » - (10.8)
Dengan demikian kita memberikan indikasi masukan tegangan BE v (dari pada arus
masukan B i ) yang diperlukan oleh setiap kurva karakteristik jika kita mengetahui BE v .
Untuk suatu transistor dapat berharga sebagai berikut:
B i 10 8 6 4 2 mA
BE v 650 644,4 673,3 627,1 609,8 mV
Karakteristik Transistor 109
Gambar 10.5 Karakteristik keluaran konfigurasi emitor-bersama
Kurva karakteristik hubungan C i , B i dan CE v untuk suatu harga BE v , dari
transistor di atas adalah seperti diperlihatkan pada gambar 10.5. Perlu dicatat bahwa
besarnya C i naik secara linier dengan adanya kenaikan B i (ditunjukkan oleh jarak yang
sama antar kurva), namun perubahan C i terhadap BE v jauh dari kondisi linier (tentu saja
mempunyai hubungan eksponensial).
Gambar 10.6 memberikan karakteristik hubungan C i , B i dan CE v untuk
transistor yang lain lagi, yang memberikan gambaran efek dari pemberian tegangan
yang tinggi. Gambar 10.7 memberikan detail dari kurva pada gambar 10.5 untuk
tegangan yang rendah.
Gambar 10.6 Karakteristik konfigurasi emitor-bersama dengan CE v tinggi.
 
110 ELEKTRONIKA DASAR
Gambar 10.7 Karakteristik konfigurasi emitor-bersama dengan CE v rendah.
Contoh
Sebuah transistor silikon n-p-n memiliki a = 0,99 dan =10-11 CBO I A terangkai seperti
pada gambar di bawah. Perkirakan besarnya C E CE i , i dan v . Perhatikan bahwa pada
penggambaran rangkaian elektronika, sumber tegangan (baterai) biasanya dihilangkan,
diasumsikan bahwa terminal +10V (dalam kasus soal ini) dihubungkan dengan tanah.
Jawab
Pada transistor ini
99
0,01
0,99
1 0,99
0,99
1
= =
-
=
-
=
a
b a



  m
  W



+  

   
Karakteristik Transistor 111
dan besarnya arus cutoff kolektor adalah
= (1 + ) = (1 + 99)10-11 =10-9 A CEO CBO I b I
Besarnya arus kolektor adalah
= + = 99 ´ 2 ´10-5 + 10-9 @1,98 mA
C B CEO i b i I
Seperti telah diharapkan untuk transistor silikon, CEO I merupakan bagian yang sangat
kecil dari C i . Besarnya arus emitor adalah
= -( + )= -(0,02 + 1,98)10-3 = -2 mA
E B C i i i
Tegangan kolektor-emitor sebesar
k ) 6 V  =10 - @10 - 2 (mA) ´ 2 ( = CE C C v i R
Karena = - @ 6 - 0,7 = +5,3 V CB CE BE v v v , maka sambungan kolektor-basis (np)
berpanjar mundur seperti yang diperlukan.
10.3 Karakteristik Masukan
Karakteristik transistor lain yang perlu diketahui adalah karakteristik masukan, yaitu
hubungan eksponensial I-V pada sambungan emitor-basis. Karakteristik masukan pada
konfigurasi basis bersama adalah hubungan antara BE v dengan E i , sedangkan pada
konfigurasi emitor-bersama adalah hubungan antara BE v dengan B i .
10.4 Karakteristik Transfer-Arus
Karakteristik transfer-arus berupa plot C i terhadap B i untuk suatu harga CE v tertentu.
Ini dapat diperoleh dengan mudah dari karakteristik keluaran. Kemiringan dari kurva
yang diperoleh secara langsung akan memberikan harga b dari hubungan
C B i = b i
10.5 Perjanjian Simbol
Saat berbicara tentang transistor sebagai penguat, kita akan melihat campuran isyarat
DC dan AC, sehingga diperlukan perjanjian untuk memberikan tanda untuk
membedakan kedua isyarat tersebut. Kita menggunakan tanda yang sudah baku,
misalkan kita mengambil contoh
112 ELEKTRONIKA DASAR
BE BE be v =V + v
ini berarti
BE v = harga arus sesaat total (AC + DC)
BE V = tegangan panjar (DC)
be v = harga sesaat ac (= f(t))
Mungkin kita memiliki
v V V t BE BE be = + sin w
di sini be V = amplitudo harga AC