B U K U S E R I A L R E V I TA L I S A S I S M K M O D U L E L E K T R O N I K A D A N M E K AT R O N I K A BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR O L E H M A R I A B E S TA R I N A BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR MODUL PEMBELAJARAN TEKNIK ELEKTRONIKA BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Untuk Sekolah Menengah Kejuruan Edisi Tahun 2017 KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN 1 SIMULASI RANGKAIAN ELEKTRONIKA DAYA DENGAN APLIKASI FLUIDSIM 5.0 ELECTRONIC Copyright © 2017, Direktorat Pembinaan SMK All rights Reserved Pengarah Drs. H. Mustaghfirin Amin, M.BA Direktur Pembinaan SMK Penanggung Jawab Arie Wibowo Khurniawan, S.Si. M.Ak Kasubdit Program dan Evaluasi, Direktorat Pembinaan SMK Ketua Tim Arfah Laidiah Razik, S.H., M.A. Kasi Evaluasi, Subdit Program dan Evaluasi, Direktorat Pembinaan SMK Penyusun Maria Bestarina Laili, S.T (SMKN 1 Karawang) Desain dan Tata Letak Rayi Citha Dwisendy, S.Ds BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR ISBN 2 Penerbit: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Komplek Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Gedung E, Lantai 13 Jalan Jenderal Sudirman, Senayan, Jakarta 10270 KATA PENGANTAR KATA KASUBDIT PENGANTAR PROGRAM DIREK- DAN EVALUASI Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Salam Sejahtera, Melalui Instruksi Presiden (Inpres) Nomor 9 Tahun 2016 tentang Revitalisasi Sekolah Menengah Kejuruan (SMK), dunia pendidikan khususnya SMK sangat terbantu karena akan terciptanya sinergi antar instansi dan lembaga terkait sesuai dengan tugas dan fungsi masingmasing dalam usaha mengangkat kualitas SMK. Kehadiran Buku Serial Revitalisasi SMK ini diharapkan dapat memudahkan penyebaran informasi bagaimana tentang Revitalisasi SMK yang baik dan benar kepada seluruh stakeholder sehingga bisa menghasilkan lulusan yang terampil, kreatif, inovatif, tangguh, dan sigap menghadapi tuntutan dunia global yang semakin pesat. Buku Serial Revitalisasi SMK ini juga diharapkan dapat memberikan pelajaran yang berharga bagi para penyelenggara pendidikan Kejuruan, khususnya di Sekolah Menengah Kejuruan untuk mengembangkan pendidikan kejuruan yang semakin relevan dengan kebutuhan masyarakat yang senantiasa berubah dan berkembang sesuai tuntuan dunia usaha dan industri. Tidak dapat dipungkuri bahwa pendidikan kejuruan memiliki peran strategis dalam menghasilkan manusia Indonesia yang terampil dan berkeahlian dalam bidang-bidang yang sesuai dengan kebutuhan. Terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada semua pihak yang terus memberikan kontribusi dan dedikasinya untuk meningkatkan kualitas Sekolah Menengah Kejuruan. Buku ini diharapkan dapat menjadi media informasi terkait upaya peningkatan kualitas lulusan dan mutu Sumber Daya Manusia (SDM) di SMK yang harus dilakukan secara Wassalamu`alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Jakarta, 2017 Kasubdit Program Dan Evaluasi Direktorat Pembinaan SMK BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR sistematis dan terukur. i KATA PENGANTAR PENULIS /%8%4)2+%28%6 Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas tersusunnya modul ini, dengan harapan dapat digunakan sebagai modul pembelajaran untuk siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Bidang Studi Teknik Elektronika Industri. Penerapan kurikulum 2013 mengacu pada paradigma belajar kurikulum abad 21 menyebabkan terjadinya perubahan, yakni dari pengajaran (teaching) menjadi BELAJAR (learning), dari pembelajaran yang berpusat kepada guru (teachers-centered) menjadi pembelajaran yang berpusat kepada peserta didik (student-centered), dari pembelajaran pasif (pasive learning) ke cara belajar peserta didik aktif (active learning-CBSA) atau Student Active Learning-SAL. Modul ″Bipolar Junction Transistor″ ini disusun berdasarkan tuntutan paradigma pengajaran dan pembelajaran kurikulum 2013 diselaraskan berdasarkan pendekatan model pembelajaran yang sesuai dengan kebutuhan belajar kurikulum abad 21, yaitu pendekatan model pembelajaran berbasis peningkatan keterampilan proses sains. Penyajian modul untuk Mata Pelajaran ″Bipolar Junction Transistor″ ini disusun dengan tujuan agar supaya peserta didik dapat melakukan proses pencarian pengetahuan berkenaan dengan materi pelajaran melalui berbagai aktivitas proses sains sebagaimana dilakukan oleh para ilmuwan dalam melakukan penyelidikan ilmiah (penerapan saintifik), dengan demikian peserta didik diarahkan untuk menemukan sendiri berbagai fakta, membangun konsep, dan nilai-nilai baru secara mandiri. Penulis menyampaikan terima kasih, sekaligus mengharapkan saran kritik demi kesempurnaan modul ini dan penghargaan kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam membantu terselesaikannya modul Siswa untuk Mata Pelajaran Teknik Elektronika BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Industri kelas X Semester 1 Sekolah Menengah Kejuruan (SMK). ii .IVQER%TVMP 4IRYPMW DAFTAR ISI (%*8%6-7- Kata Pengantar Kasubdit Program Dan Evaluasi................................................................... i /%8%4)2+%28%6MM Kata Pengantar Penulis............................................................................................................. ii (%*8%6-7-MM Daftar Isi..................................................................................................................................... iii 4)8%/)(9(9/%213(90 vi ZM Peta Kedudukan Modul............................................................................................................. +037%6-91Zviii MM Glosarium................................................................................................................................... &%&-4)2(%,909%2 A. Standar Kompetensi ............................................................................................... 1 B. Deskripsi ............................................................................................................... 2 C. Waktu ................................................................................................................... 3 D. Prasyarat............................................................................................................... 3 E. Petunjuk Penggunaan Modul .................................................................................. 3 F. Tujuan Akhir .......................................................................................................... 4 G. Cek Penguasaan Standart Kompetensi .................................................................... 4 &%&--4)1&)0%.%6%2.................................................................................................. 6 A. Rencana Belajar Siswa ........................................................................................... 6 B. Kegiatan Pembelajaran…………………………………………………………………………………..7 a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran ................................................................................ 7 b. Uraian Materi ......................................................................................................... 7 c. Rangkuman ......................................................................................................... 13 d. Tugas.................................................................................................................. 15 e. Tes Formatif ........................................................................................................ 15 f. Kunci Jawaban Formatif ....................................................................................... 18 g. Lembar Kerja ....................................................................................................... 19 /IKMEXERFIPENEVOI ................................................................................................... 24 a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran .............................................................................. 23 b. Uraian Materi ....................................................................................................... 23 c. Rangkuman ......................................................................................................... 28 d. Tugas.................................................................................................................. 28 e. Tes Formatif ........................................................................................................ 29 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR /IKMEXER&IPENEV/I ..................................................................................................... 7 iii f. Kunci Jawaban Formatif ....................................................................................... 31 g. Lembar Kerja ....................................................................................................... 34 /IKMEXERFIPENEVOIXVERWMWXSVWIFEKEMWEOPEVIPIOXVSRMO ............................................. 36 a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran .............................................................................. 36 b. Uraian Materi ....................................................................................................... 36 c. Rangkuman ......................................................................................................... 42 d. Tugas.................................................................................................................. 42 e. Tes Formatif ........................................................................................................ 43 f. Kunci Jawaban Formatif ....................................................................................... 47 g. Lembar Kerja ....................................................................................................... 50 /IKMEXERFIPENEVOI ................................................................................................... 58 a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran .............................................................................. 58 b. Uraian Materi ....................................................................................................... 58 c. Rangkuman ......................................................................................................... 60 d. Tugas.................................................................................................................. 60 e. Tes Formatif ........................................................................................................ 60 f. Kunci Jawaban Formatif ....................................................................................... 63 g. Lembar Kerja ....................................................................................................... 63 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR /IKMEXER&IPENEV/I ................................................................................................... 66 iv a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran .............................................................................. 66 b. Uraian Materi ....................................................................................................... 66 c. Rangkuman ......................................................................................................... 68 d. Tugas.................................................................................................................. 68 e. Tes Formatif ........................................................................................................ 68 f. Kunci Jawaban Formatif ....................................................................................... 71 g. Lembar Kerja ....................................................................................................... 73 /IKMEXERFIPENEVOI ................................................................................................... 77 a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran .............................................................................. 77 b. Uraian Materi ....................................................................................................... 77 c. Rangkuman ......................................................................................................... 92 d. Tugas.................................................................................................................. 92 e. Tes Formatif ........................................................................................................ 93 f. Kunci Jawaban Formatif ....................................................................................... 98 g. Lembar Kerja ..................................................................................................... 101 &%&---):%09%7- ....................................................................................................... 104 A. ....... Kognitif Skill .................................................................................................. 166104 04 B. Psikomoto…………………………………………………………………………………………………..109 DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………………………………………..117 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR PENUTUP………………………………………………………………………………………………………..118 v PETA KEDUDUKAN MODUL 4)8%/)(9(9/%213(90 STRUKTUR KURIKULUM SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN/MADRASAH ALIYAH KEJURUAN (Program Pendidikan 3 Tahun) Bidang Keahlian : Teknologi Dan Rekayasa Program Keahlian : Teknik Elektronika Kompetensi Keahlian : Teknik Elektronika Industri KELAS MATA PELAJARAN X XI XII 1 2 1 2 1 2 % 1YEXER9QYQ 1 Pendidikan Agama dan Budi Pekerti 3 3 3 3 3 3 2 Pendidikan Pancasila dan Kewarganegaraan 2 2 2 2 2 2 3 Bahasa Indonesia 4 4 3 3 2 2 4 Matematika 4 4 4 4 4 4 5 Sejarah Indonesia 3 3 - - - - 6 Bahasa Inggris 3 3 3 3 3 3 7 Seni Budaya 3 3 - - - - 8 Pendidikan Jasmani Olah Raga dan Kesehatan 2 2 2 2 - - Jumlah A 24 24 17 17 15 15 9 Visualisasi dan Komunikasi Digital 3 3 - - - - 10 Fisika 4 4 11 Kimia 3 3 &1YEXER/INYVYER BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR &(EWEV/INYVYER. vi &(EWEV/IELPMER 12 Kerja Bengkel dan Gambar Teknik 6 6 - - - - 13 Dasar Listrik dan Elektronika 6 6 - - - - 14 Dasar Pemrograman 2 2 - - - - &/SQTIXIRWM/IELPMER KELAS X 1 XI 2 XII 1 2 8 8 1 2 15 Mikroprosessor dan Mikrokontroller 16 Penerapan Rangkaian Elektronika - - 6 6 6 6 17 Sistem Pengendali Elektronik - - 8 8 6 6 18 Pengendali Sistem Robotik - - 4 4 6 6 - - - - 8 8 - - 5 5 5 5 Jumlah B1,B2 dan B3 24 24 31 31 33 33 838%0 19 20 Pembuatan , Perbaikan dan Pemeliharaan Peralatan Elektronika Pengembangan Usaha Produk Kreatif BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR MATA PELAJARAN vii +037%6-91 GLOSARIUM Atom adalah suatu materi yang tidak dapat dibagi lagi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron yang bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron). Doping. Proses menambahkan kotoran pada bahan semikonduktif intrinsic (murni) untuk mengendalikan karakteristik konduksi. Efisiensi penguat, besaran persentasi dari power output dibandingkan dengan power input. Elektron. Partikel dasar dari muatan listrik negatif. Elektron bebas. Sebuah elektron yang telah memperoleh cukup energy untuk melepaskan diri dari pita valensi dari inti atom, dikenal juga sebutan elektron konduksi. Fidelitas, seberapa mirip bentuk sinyal keluaran hasil replica terhadap sinyal masukan. Lubang (Hole). Tidak adanya elektron pada pita valensi atom. PN junction. Batas antara dua jenis bahan semikonduktif. Semikonduktor. Bahan yang terletak di antara konduktor dan isolator dalam sifat konduktifnya, seperti Silikon, germanium, dan boron. Silikon. Bahan semikonduktif. Sistem Satuan Internasional adalah sistem satuan atau besaran yang paling umum digunakan. Pada awalnya sistem ini merupakan sistem MKS, yaitu panjang (meter), massa (kilogram), dan waktu (detik/sekon). Sistem SI ini secara resmi digunakan di semua negara di dunia kecuali Amerika Serikat (yang menggunakan Sistem Imperial), Liberia, dan Myanmar. Dalam sistem SI terdapat 7 satuan dasar/pokok SI dan 2 satuan tanpa dimensi. Selain itu, dalam sistem SI terdapat standar awalan-awalan (prefix) yang dapat digunakan untuk BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR penggandaan atau menurunkan satuan-satuan yang lain. viii &%&- BAB I 4)2(%,909%2 PENDAHULUAN Transistor membuat dunia elektronik kita menjadi sangat maju. Hampir di setiap rangkaian elektronik modern terdapat transistor. Terkadang kita dapat melihatnya di beberapa rangkaian elektronik, tetapi kadang juga tidak terlihat secera langsung karena pada rangkaian elektronik modern, transistor berada dalam IC (Integrated Circuit). Pada modul ini akan diperkenalkan tentang transistor yang paling sering digunakan pada rangkaian elektronik yakni Bipolar Junction Transistor (BJT). Dalam jumlah diskrit kecil, transistor dapat digunakan untuk membuat switch sederhana elektronik, logika digital, dan sirkuit sinyal penguatan. Dalam jumlah ribuan, jutaan, bahkan miliaran, transistor saling berhubungan dan tertanam dalam chip kecil untuk membuat memory komputer, mikroprosesor, dan IC kompleks lainnya. 7XERHEV/SQTIXIRWM /SQTIXIRWM(EWEV4IRKIXELYER 3.16. Memahami prinsip kerja dan tegangan bias rangkaian transistor 3.17. Menganalisis titik kerja transistor. /SQTIXIRWM(EWEV/IXIVEQTMPER 4.39. Mendemontrasikan aplikasi tegangan bias transistor: common base, BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR % common emittor, common colector. 4.40. Mengukur titik kerja transistor pada penguat kela : A, AB, B, C, D, H. 1 7YF/SQTIXIRWM 1. Memahami susunan fisis, simbol dan prinsip kerja transistor 2. Menginterprestasikan karakteristik dan parameter transistor. 3. Mengkatagorikan bipolar transistor sebagai penguat tunggal satu tingkat sinyal kecil. 4. Mengkatagorikan bipolar transistor sebagai piranti saklar. 5. Menginterprestasikan katagori (pengelompokan) transistor berdasarkan kemasan. 6. Memahami prinsip dasar metode pencarian kesalahan transistor sebagai penguat dan piranti saklar. & 7. Memahami tegangan bias rangkaian transistor. 8. Menganalisi titik kerja transistor pada penguat kelas A, AB, B, C, D, H (IWOVMTWM Modul dengan judul “Bipolar Junction Transistor” merupakan bahan ajar yang digunakan sebagai bahan ajar dan panduan teori peserta didik Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) untuk membentuk salah satu bagian dari kompetensi Penerapan Konsep Dasar Teknik Elektronika, Bidang Keahlian Teknik Elektronika Industri. Bipolar Junction Transistor merupakan modul teori dan atau praktikum yang memuat penerapan dari komponen elektronika transistor, hukum-hukum dasar kelistrikan yang ada di elektronika, serta memuat kajian atau teori dalam BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR menganalisa rangkaian dan pengukuran rangkaian elektronika. Modul ini terdiri atas 6 (enam) kegiatan belajar yang mencakup penentuan jenis transistor BJT, transistor BJT sebagai saklar, Transistor BJT sebagai Inverter, Transistor BJT sebagai Penguat dan penguat transistor kelas A, B, AB, C, D, H. Dengan menguasai modul ini diharapkan peserta didik mampu memahami dan menerapkan Bipolar Junction Transistor dalam praktek dan juga proses belajar mengajar akan menjadi program yang terencana untuk meningkatkan pengetahuan dan ketrampilan pada peserta didik. 2 ' ;EOXY Jumlah waktu yang dibutuhkan untuk menguasai kompetensi yang menjadi target dalam modul ini adalah 40 jam pelajaran atau sepuluh pertemuan dengan alokasi waktu 10 x 40 menit tiap pertemuan. ( 4VEW]EVEX Untuk melaksanakan modul Bipolar Junction Transistor ini memerlukan kemampuan awal yang harus dimiliki peserta didik, yaitu: 1. Peserta didik telah memahami konsep Dasar Atom Semikonduktor. 2. Peserta didik telah memahami prinsip kerja diode semikonduktor. 3. Peserta didik telah memahami hukum-hukum kelistrikan dan komponen kelistrikan seperti resistor dan kapasitor. 4. Peserta didik dapat menggunakan alat ukur analog. 4IXYRNYO4IRKKYREER1SHYP Langkah - langkah yang harus dilakukan untuk mempelajari modul ini: 1. Bagi siswa atau peserta didik: a. Bacalah tujuan antara dan tujuan akhir dengan seksama, b. Bacalah uraian materi pada setiap kegiatan belajar dengan seksama sebagai teori penunjang, c. Baca dan ikuti langkah kerja yang ada pada modul ini pada tiap proses pembelajaran sebelum melakukan atau mempraktekkan, d. Persiapkan peralatan yang digunakan pada setiap kegiatan belajar yang sesuai dan benar, e. Jawablah setiap pertanyaan pada tes formatif untuk masing-masing kegiatan belajar, cocokkan dengan kunci jawaban yang telah tersedia pada kunci jawaban, f. Jawablah pertanyaan pada soal evaluasi dan cocokkan dengan kunci jawaban yang telah tersedia pada kunci jawaban. 2. Bagi guru pembina / pembimbing: a. Dengan mengikuti penjelasan didalam modul ini, susunlah tahapan BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR ) penyelesaian yang diberikan kepada siswa / peserta didik. 3 b. Berikanlah penjelasan mengenai peranan dan pentingnya materi dari modul ini. c. Berikanlah penjelasan serinci mungkin pada setiap tahapan tugas yang diberikan kepada siswa. d. Berilah contoh gambar-gambar atau barang yang sudah jadi, untuk memberikan wawasan kepada siswa. e. Lakukan evaluasi pada setiap akhir penyelesaian tahapan tugas. f. Berilah penghargaan kepada siswa didik yang setimpal dengan hasil karyanya. * 8YNYER%OLMV Setelah mengikuti/ menyelesaikan kegian-kegiatan belajar dari modul ini, diharapkan siswa memiliki spesifikasi kinerja sebagai berikut: a. Memahami tentang dasar-dasar dan jenis transistor BJT b. Memiliki pengetahuan dan pemahaman tentang rangkaian elektronik menggunakan transistor yang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. c. + Memiliki pengetahuan tentang fungsi dan aplikasi dari transistor BJT. 'IO4IRKYEWEER7XERHEVX/SQTIXIRWM 8MRKOEX 2S (EJXEV4IVXER]EER 4IRKYEWEER WGSVI– 1 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 2 4 3 4 5 6 Apakah siswa dapat menjelaskan pengertian transistor? Apakah siswa mampu menyebutkan macam-macam transistor BJT? Apakah siswa mampu menyebutkan nama setiap kakikaki transistor? Apakah siswa dapat menjelaskan fungsi transistor? Apakah siswa mampu menjelaskan karakteristik transistor? Apakah siswa mampu memahami prinsip kerja transistor? 7 8 9. 10. Apakah siswa mampu menjelaskan rangkaian menjelaskan rangkaian transistor sebagai saklar? Apakah siswa mampu transistor sebagai penguat common basis? Apakah siswa mampu menjelaskan rangkaian transistor sebagai penguat common Kolektor? Apakah siswa mampu menjelaskan rangkaian transistor sebagai penguat Common Emitor? Apabila siswa telah mendapatan score minimum 80% dalam mengerjakan tugas tersebut diatas dengan benar, maka siswa yang bersangkutan sudah dapat ujian untuk mendapatkan sertifikat, dan tidak perlu mengkuti modul ini serta BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR diperbolehkan langsung mengikuti modul berikutnya. 5 6 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR &%&-- BAB II 4)1&)0%.%6%2 PEMBELAJARAN 6IRGERE&IPENEV7MW[E .IRMW /IKMEXER 8ERKKEP ;EOXY 8IQTEX %PEWER 8ERHE8ERKER &IPENEV 4IVYFELER +YVY BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR % 7 /)+-%8%2&)0%.%6 /IKMEXERFIPENEVOI4IRKIREPER8VERWMWXSV E 8YNYER/IKMEXER4IQFIPENEVER Setelah mempelajari materi ini siswa dapat: 1. Siswa dapat mengenal komponen transistor BJT 2. Siswa dapat menentukan kaki transistor dengan Ohm Meter dan Datasheet F 9VEMER1EXIVM Transistor adalah Komponen aktif yang dibuat dari bahan semikonduktor. Pada tahun 1951 ditemukan oleh seseorang yang bernama Shockley. Bahan semi konduktor ini mengubah industri elektronik begitu cepat. Sejarah transistor pada perkembangan teknologi elektronika cukup pesat, dimulai pada 17 november 1947 sampai dengan 23 desember 1947, dimana John Bardeen dan Walter Brattain di laboratorium AT&T’s Bell, melakukan berbagai eksperimen elektronika salah satunya tentang perkembangan transistor ini. Pada eksperimen dan pengamatan ini mereka menemukan kesimpulan bahwa ketika BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR dua kontak titik emas yang diterapkan pada Kristal germanium, menghasilkan sinyal 8 output yang kekuatannya lebih besar daripada input, nama transistor sendiri diciptakan oleh R. Pierce. Transistor mempunyai beberapa jenis tetapi pada tahun 1948, transistor titik kontak secera independen ditemukan oleh fisikawan Jerman Herbert Matare dan Heinrich Welker saat bekerja di Companie des Freins et SIGNAUX, anak perusahaan Westinghouse yang terletak di Paris. Matere memiliki pengalaman sebelumnya dalam pengembangan rectifier Kristal dari silicon dan germanium dalam upaya radar Jerman selama perang dunia II. Dengan pengetahuan ini, dia mulai meneliti fenomena interferensi pada 1947. Pada bulan juni 1948, ia menyaksikan arus yang mengalir melalui titik kontak. Matare konsisten menggunakan sampel dari germanium yang dihasilkan oleh Welker, mirip dengan apa yang Bardeen dan Brattain telah capai sebelumnya pada Desember 1947. Menyadari bahwa para ilmuawan laboratorium AT&T’s Bell sudah menemukan transistor sebelum mereka, perusahaan itu memproduksi dan menambahkan komponen baru dengan nama “transistron” ke dalam produksi untuk digunakan dalam BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR jaringan telepon di Prancis. 9 Salah satu jenis transistor lain dalam perkembangan sejarah transistor adalah transistor berfrekuensi tinggi, dimana pengembangan transistor jenis ini adalah perusahaan PHILCO (Philadelphia Storage Battery Company) dimana perusahaan ini adalah perintis dalam bidang produksi radio, batterai, dan televisi. Kemampuan transistor yang dikembangkan PHILCO ini memungkinkan transistor bekerja pada frekuensi 60 MHz, dari mulai era tersebut transistor mengalami berbagai perkembangan lebih lanjut. Sejarah transistor tidak terlepas dari berbagai pengembangan supaya menjadi lebih efisien, efektif dalam hal bentuk dan fungsi, sehingga sampai saat ini bisa kita temukan berbagai jenis transistor. Transistor yang sering digunakan dalam rangkaian elektronika adalah jenis transistor bipolar junction (BJT), Field Effect Transistor (FET), Metal Oxide Silicon FET (MOSFET). Pada prinsipnya, suatu transistor terdiri atas dua buah dioda yang disatukan. Agar BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR transistor dapat bekerja, kepada kaki kakinya harus diberikan tegangan, tegangan ini dinamakan bias voltage. Basis-emitor diberikan forward voltage, sedangkan basiskolektor diberikan reverse voltage. Transistor yang dibahas ini adalah Bipolar Junction Transistor (BJT) karena struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kutub negatif mengisi kekurangan elektron (hole) dikutub positif. Sifat transistor adalah bahwa antara kolektor dan emitor akan ada arus (transistor akan menghantar) bila ada arus basis. Makin besar arus basis makin besar penghantarannya. 10 Berbagai bentuk transistor yang terjual di pasaran, bahan selubung kemasannya juga ada berbagai macam misalnya selubung logam, keramik dan ada yang berselubung polyester. Transistor pada umumnya mempunyai tiga kaki, kaki pertama disebut basis (B), kaki berikutnya dinamakan kolektor (C) dan kaki yang ketiga disebut emitor (E). Suatu arus listrik yang kecil pada basis akan menimbulkan arus yang jauh lebih besar diantara kolektor dan emitornya, maka dari itu transistor digunakan untuk memperkuat arus (amplifier). Terdapat dua jenis transistor ialah jenis NPN dan jenis PNP. Pada transistor jenis NPN PNP tegangan basis dan kolektornya negatif terhadap tegangan emitor. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR tegangan basis dan kolektornya positif terhadap emitor, sedangkan pada transistor 11 7XVYOXYVHER4VMRWMT/IVNE8VERWMWXSV Transistor dibangun dengan menumpuk tiga lapisan yang berbeda dari bahan semikonduktor bersama-sama. Beberapa lapisan memiliki elektron lebih yang ditambahkan (“doping”), dan yang kekurangan elektron (didoping dengan “lubang” tidak adanya elektron). Bahan semikonduktor dengan kelebihan electron disebut tipen (n untuk negatif karena elektron memiliki muatan negatif) dan bahan semikonduktor dengan kekurangan elektron disebut tipe-p (untuk positif). Transistor dibuat oleh salah susun n di atas p di atas sebuah n, atau p lebih n lebih p. Bisa dikatakan bahwa elektron dapat dengan mudah mengalir dari n daerah untuk daerah p, asalkan mereka memiliki sedikit kekuatan (tegangan) untuk mendorongnya. Akan tetapi untuk mengalirkan elektron dari daerah p ke daerah n benar-benar sulit (membutuhkan banyak tegangan). Tapi hal khusus tentang transistor (pada gambar di bawah ini) menyatakan bahwa elektron dapat dengan mudah mengalir dari dasar tipe- BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR p ke n jenis kolektor selama pertemuan basis-emitor diberi bias maju (berarti tegangan 12 pada basis lebih tinggi daripada tegangan pada emitor). NPN transistor dirancang untuk meluluskan elektron dari emitor ke kolektor (arus mengalir dari kolektor ke emitor). emitor “memancarkan” elektron ke basis, yang mengontrol jumlah pancaran elektron pada emitor. Sebagian besar elektron yang dipancarkan tersebut “dikumpulkan” oleh kolektor, yang mengirimkannya bersama ke bagian selanjutnya dari rangkaian. Sebuah PNP bekerja dengan cara yang sama tapi berlawanan. Basis masih mengontrol aliran arus, tapi arus tersebut mengalir dengan arah yang berlawanan- dari emitor ke kolektor. Emitor memancarkan “lubang (hole)” (tidak adanya konseptual elektron) yang dikumpulkan oleh kolektor. Transistor itu seperti katup elektron. Kaki basis mengatur aliran elektron dari emitor ke kolektor. Sebagai penguat arus, tegangan dan daya (AC dan DC) Sebagai mixer Sebagai osilator Sebagai switch Sebagai Digital Logic BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Transistor dapat dipergunakan antara lain untuk : 13 4IQFIVMER8IKERKER1YOE :SPXEKI&MEW 4EHE8VERWMWXSV Agar transistor dapat bekerja maka pemberian tegangan muka pada transistor harus seperti diatas yaitu: Dioda BE di beri bias maju (forward bias) Dioda BC di beri bias mundur (reverse bias) Kadang-kadang dipasaran sudah diberikan nama untuk setiap kakinya, sehingga memperrmudah pemasangan di rangkaian elektronik yang kita buat. Tetapi ada juga yang belum di berikan tanda apapun, untuk itu kita bisa menentukan kaki-kaki transistor tersebut umumnya dengan 2 cara, yaitu: 1. Menentukan kaki Transistor dengan melihat manual book 2. Menentukan kaki Transistor dengan Ohm Meter G 6ERKOYQER Transistor adalah Komponen aktif yang dibuat dari bahan semikonduktor yang BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR memiliki 3 kaki yakni Basis, Kolektor dan Emitor. Jenis transistor BJT adalah PNP dan NPN. Fungsi Transistor dapat dipergunakan antara lain untuk : 14 Sebagai penguat arus, tegangan dan daya (AC dan DC) Sebagai mixer Sebagai osilator Sebagai switch Sebagai Digital Logic Cara menentukan kaki-kaki transistor tersebut umumnya dengan 2 cara, yaitu: 1. Menentukan kaki Transistor dengan melihat manual book 2. Menentukan kaki Transistor dengan Ohm Meter H 8YKEW 1. Jelaskan fungsi dari Transistor? 2. Sebutkan 5 Tipe Transistor yang termasuk ke dalam jenis transistor NPN? 3. Jelaskan persamaan dan perbedaan transistor bipolar germanium dan transistor bipolar silikon! I 8IW*SVQEXMJ 7SEP4MPMLER+ERHE 1. Transistor berasal dari kata “transfer dan resistor” artinya... a. Trafo dan resistor b. Resistor dan induktor c. Kapasitor dan resisto d. perpindahan muatan e. perpindahan hantaran 2. Gambar berikut ini adalah... a. Simbol transistor NPN b. Simbol transistor PNP c. Simbol dioda d. Skema pengganti transistor NPN e. Skema pengganti transistor PNP 3. Salah satu keuntungan transistor adalah... a. perlu pemanasan sebelum beroperasi c. selalu memerlukan pemakaian arus yang besar d. tahan terhadap goncangan e. umurnya tidak bertahan lama 4. Diantara fungsi transistor adalah sebagai berikut, kecuali… a. Penguat arus, daya dan tegangan BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR b. bekerja baik pada tegangan tinggi saja b. Sakelar c. Oscilator 15 d. Digital logic e. Filter 5. Sebuah transistor dapat digunakan sebagai perangkat sakelar atau sebagai … a. Resistor tetap b. Perangkat tuning c. Clipper d. Resistor variabel e. Filter 6. Transistor mempunyai 3 elektroda yakni : a. Kolektor, basis dan drain b. Kolektor, emitor, source c. Emitor, basis dan gate d. Emitor,basis dan kolektor e. Gate, emitor , basis 7. Untuk mengukur transistor tipe npn dengan multimeter analog, kabel probe merah sebaiknya dihubungkan dengan transistor kaki... a. Basis dan Emitor b. Colector dan Emitor c. Basis dan Colector d. Basis e. Colector BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 8. Dalam sebuah transistor, arus kolektor dikontrol oleh.. a. Arus basis b. Arus Emittor c. Tegangan kolektor d. Resistor kolektor e. Tegangan emitor 9. Agar transistor bekerja dengan baik maka basis-emitor di beri bias maju dan bias mundur pada… 16 a. Kolektor - Emitor b. Basis - Source c. Kolektor - Basis d. Emitor - Basis e. Emitor – Kolektor 10. Diantara jenis package dari transistor adalah sebagai berikut, kecuali… a. TO-220 b. DPAK c. SOT-23 d. MT-200 e. TQFP128 7SEP)WWE] 1. Apa yang dimaksud dengan transistor bipolar? 2. Gambarkan konstruksi fisik, dioda analogi serta symbol rangkaian dari transistor NPN dan PNP! 3. Sebutkan beberapa fungsi dari transistor! 4. Sebutkan 10 jenis package transistor! 5. Gambarkan pemberian tegangan muka (voltage bias) pada transistor NPN dan BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR PNP! 17 J /YRGM.E[EFER*SVQEXMJ .E[EFER4MPMLER+ERHE 2S % & ' ( ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 .E[EFER7SEP)WWE] 1. Transistor bipolar adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya dengan kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan yaitu elektron dan lubang untuk membawa arus listrik. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 2. 18 3. 4. Penguat tegangan, arus dan daya Sakelar Mixer Oscilator Digital logic 10 jenis package transistor TO-220 TO-3 DPAK SOT-23 TO-92 TO-126 TO-52 TO-71 SOT-363 SOT-22 Gambaran pemberian tegangan muka (voltage bias) pada transistor NPN dan PNP BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 5. Fungsi transistor : 19 K 0IQFEV/IVNE 1)2)289/%2/%/-/%/-86%27-7836 4IVEPEXERHEROSQTSRIR]ERKHMKYREOER 2S 2EQE4IVEPEXER/SQTSRIR 1. Multimeter Analog/Digital 7TIWMJMOEWM .YQPEL Range : 50uA - 0.25 DCA / 0.1 - 100 1 bh DCV / 10 - 1000 ACV / x1 - x100k Ω 2. Project Board GL No. 12 1 bh 3. Transistor 2N 3904 1 bh 4. Transistor 2N 3906 1 bh 5. Transistor C 9012 1 bh 6. Transistor C 9013 1 bh 7. Transistor C 9014 1 bh 8. Transistor C 9015 1 bh 9. Transistor BD 139 1 bh 10. Transistor BD 140 1 bh 11. Transistor BC 109 1 bh 12. Kabel Jumper Kabel Tunggal Scp /IWIPEQEXER/IVNE Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan! Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi guru untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian! BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 6ERKOEMER4IVGSFEER 20 4VSWIHYV4IVGSFEER E 1IRIRXYOER/EOM&EWMW7IFYEL8VERWMWXSV Tes terlebih dahulu alat dan komponen-komponen yang akan dipraktekan, setelah semuanya bisa berfungsi maka gunakanlah alat dan komponen tersebut. Atur posisi selector Multimeter pada pengukuran Ohmmeter x1. Lakukan pengukuran seperti gambar di atas. 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 basis transistor. Jika probe positif (merah) yang berada pada kaki 3 berarti transistor tersebut berjenis PNP, sebaliknya jika probe negatif berada pada kaki 3 berarti transistor tersebut berjenis NPN. F 1IRIRXYOER/EOM)QMXSV(ER/SPIOXSV7IFYEL8VERWMWXSV Misal transistor yang kita gunakan berjenis PNP. Ubahlah pengali Ohmmeter dari yang x1 menjadi x10K. Lakukan pengukuran seperti gambar diatas. Kaki 3 (basis) yang awalnya terhubung dengan probe positif (merah), ditukar dengan probe hitam, kemudian probe merah dihubungkan pada kaki 1 atau kaki 2. Jika pada saat dihubungkan ke kaki 1 penunjukan jarum bergerak dan pada kaki 2 jarum diam saja, maka kaki 1 merupakan Emitor dan kaki 2 merupakan kolektor. Karena dalam teori transistor dijelaskan bahwa hambatan kolektor lebih besar dibandingkan hambatan emitor. Untuk transistor jenis PNP dapat dilakukan seperti diatas, hanya negative ditukar dengan probe positif. Gambarkan bentuk transistor yang ditentukan kakinya dan tuliskan tipe transistor tersebut pada table yang telah disediakan. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR probenya saja yang dirubah dari awalnya basis terhubung dengan 21 ,EWMP4IVGSFEER 2S 1 2 3. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 4. 22 5. &IRXYO8VERWMWXSV /IXIVERKER 8MTI 8VERWMWXSV 7' & ) ' 6. 7. 8. %REPMWMW _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ /IWMQTYPER _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 23 /IKMEXERFIPENEVOI/YVZEOEVEOXIVMWXMOXVERWMWXSVFNX E 8YNYER/IKMEXER4IQFIPENEVER 1. Memahami dan menggambarkan kurva karakteristik transistor. 2. Mengidentifikasi daerah kerja transistor berdasarkan pada kurva karakteristik transistor 3. Mengaplikasikan transistor sebagai penguat dan saklar berdasarkan pada daerah kerja transistor dan datasheet-nya F 9VEMER1EXIVM Transistor adalah komponen elektronika multitermal, biasanya memiliki 3 terminal. Secara harfiah, kata ‘Transistor’ berarti ‘Transfer resistor’, yaitu suatu komponen yang nilai resistansi antara terminalnya dapat diatur. Secara umum transistor terbagi dalam 3 jenis : 1. Transistor Bipolar 2. Transistor Unipolar 3. Transistor Unijunction Transistor bipolar bekerja dengan 2 macam carrier, sedangkan unipolar satu macam saja, hole atau electron. Beberapa perbandingan transistor bipolar dan unipolar: &MTSPEV 9RMTSPEV (MQIRWM Besar Kecil (E]E Besar Kecil &ERH[MHXL Lebar Sempit Tinggi Sedang Arus Tegangan Sedang Tinggi 6IWTSR BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR .IRMW-RTYX 24 -QTIRHERWM-RTYX Pada transistor bipolar, arus yang mengalir berupa arus lubang (hole) dan arus electron atau berupa pembawa muatan mayoritas dan minoritas. Transistor dapat berfungsi sebagai penguat tegangan penguat arus, penguat daya atau sebagai saklar Ada 2 jenis transistor yaitu PNP dan NPN. Transistor di desain dari pemanfaatan sifat diode, arus menghantar dari diode dapat dikontrol oleh electron yang ditambahkan pada pertemuan PN diode. Dengan penambahan elekdiode pengontrol ini, maka diode semi-konduktor dapat dianggap dua buah diode yang mempunyai electrode bersama pada pertemuan. Junction semacam Dengan memilih electrode pengontrol dari type P atau type N sebagai electrode BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR ini disebut transistor bipolar dan dapat digambarkan sebagai berikut : persekutuan antara dua diode, maka dihasilkan transistor jenis PNP dan NPN. Transistor dapat bekerja apabila diberi tegangan, tujuan pemberian tegangan pada 25 transistor adalah agar transistor tersebut dapat mencapai suatu kondisi menghantar atau menyumbat. Baik transistor NPN maupun PNP tegangan antara emitor dan basis adalah forward bias, sedangkan antara basis dengan kolektor adalah reverse bias Dari cara pemberian tegangan muka didapatkan dua kondisi yaitu menghantar dan menyumbat seperti pada gambar transistor NPN dibawah ini. 4IQFIVMERXIKERKERTEHEXVERWMWXSV Tegangan pada Vcc jauh lebih besar dari tegangan pada Veb. Diode basis-emitor mendapat forward bias, akibatnya electron mengalir dari emitor ke basis, aliran BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR electron ini disebut arus emitor (IE). Elektron electron ini tidak mengalir dari kolektor ke basis, tetapi sebaliknya sebagian besar electron-elektron yang berada pada emitor tertarik ke kolektor, karena tegangan Vcc jauh lebih besar dari pada tegangan Veb dan mengakibatkan aliran electron dari emitor menuju kolektor melewati basis. Electronelektron ini tidak semuanya tertarik ke kolektor tetapi sebagian kecil menjadi arus basis (IB). 4IRKYEXER8VERWMWXSV αdc = IC / IE (perbandingan antara arus kolektor dengan arus emitter) 26 Berdasarkan hukum kirchoff : IE = (IB + IC)…………………………………… : IC IE/IC = IB / IC + IC / IC 1/αdc = 1 / βdc + 1 1/αdc = 1/βdc + βdc/βdc 1/αdc = 1 + βdc / βdc αdc = βdc / 1 + βdc βdc= IC / IB (perbandingan antara arus kolektor dengan arus basis) IE=IB+IC…………………………………………. : IC IE/IC=IB/IC+IC/IC 1/αdc = 1 / βdc + 1 1/βdc = 1 / αdc – 1 1/βdc = 1 / αdc – αdc / αdc 1/βdc = 1 – αdc / αdc βdc = αdc / 1 – αdc (EIVELOIVNEXVERWMWXSV Daerah kerja transistor dapat dibagi dalam 3 bagian sebagai berikut: (EIVELEOXMJ BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 27 suatu transistor berada didaerah aktif apabila diode basis emitter dibias forward dan diode basis kolektor berada dibias reverse. (EIVELWEXYVEWM suatu transistor berada didaerah saturasi apabila diode basis emitter di bias forward dan diode basis kolektor berada dibias forward. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 28 (EIVELGYXSJJ suatu transistor berada pada kondisi cutoff apabila keduanya berada pada bias reverse. G 6ERKOYQER Pengoperasian transistor disesuaikan dengan tipe dari transistor tersebut, yakni PNP atau NPN. Transistor memiliki tiga daerah operasi yang sering dimanfaatkan yakni, daerah aktif, saturasi, dan cut off. 8YKEW 1. Jelaskan secara singkat gambar dibawah ini! 2. Kapan sebuah transistor bekerja pada kondisi a. Saturasi b. Cut Off c. Aktif BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR H 29 3. Jelaskan kurva dibawah ini! 4. Bagaimana keadaan arus dan tegangan saat transistor berfungsi sebagai saklar terbuka dan tertutup? 5. Sebutkan sifat waktu saat transistor pada proses ON-OFF? I8IW*SVQEXMJ 1. Hubungan yang benar antara IC, IB, dan IE dibawah ini yang benar adalah, kecuali... a. IC + IB = IE d. βdc = IC x IE b. IC = αdc x IE e. αdc = IC/IE c. IC = βdc x IB 2. Di dalam pembiasan transistor, αdc akan sama dengan 1 apabila... a. IC = IB d. IC = 0 b. IB = IE e. IE = 0 c. IE = IC BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 3. Tegangan yang diberikan antara dioda basis-kolektor adalah... a. tegangan dc, VBC d. tegangan dc, VBE b. tegangan ac, VBC e. tegangan ac, VCE c. tegangan dc., VCE 4. Pada transistor arus yang memiliki nilai arus yang paling besar adalah… a. Arus emitor b. Arus kolektor 30 c. Arus basis d. Arus bocor e. Arus keluaran 5. Tegangan basis – emitter untuk transistor ideal… a. 0 V b. 0.3 V c. 0.7 V d. 0.8 V e. 1V 6. Pernyataan berikut yang benar mengenai karakteristik transistor adalah, kecuali... a. Titik jenuh adalah perpotongan garis beban dc dengan kurva IB = IB (sat) b. Garis beban dc adalah garis yang menyatakan semua titik operasi yang mungkin dilakukan oleh sebuah transistor c. Titik Sumbat (Cut Off) adalah titik perpotongan garis beban dc dengan kurva IB =0 d. Daerah aktif terletak pada semua titik antara titik sumbat dan titik jenuh e. Titik jenuh adalah titik perpotongan garis beban dc dengan kurva IB = 0 7. Dalam sebuah konfigurasi kolektor-emitor, resistor pada emitor berfungsi untuk… a. Stabilisasi b. Bypass sinyal AC c. Bias kolektor d. Penguatan yang lebih besar 8. Ratio arus dari 𝐼𝐼𝐼𝐼⁄𝐼𝐼𝐼𝐼 biasanya kurang dari 1 dan biasa disebut dengan a. Alpha b. Beta c. Omega d. Theta e. Lambda BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR e. Bias Emitor 31 9. Titik-titik akhir dari sebuah garis beban pada kurva karakteristik transistor merupakan titik… a. Saturasi dan cutoff b. Titik kerja c. Kurva daya d. Faktor penguatan e. Breakdown 10. Jika arus kolektor 1.5mA dan besar hfe =50, maka arus basis adalah… a. 3µA b. 30µA c. 150µA d. 3mA e. 15µA 7SEP)WWE] 1. Jika arus emitter sebesar 6 mA dan arus kolektor sebesar 5,75 mA, berapakah besarnya arus basis? Berapakah nilai dari αdc? 2. Sebuah transistor mempunyai Ic sebesar 100 mA dan IB sebesar 0,5 mA, berapakah besarnya αdc dan βdc? 3. Sebuah transistor mempunyai βdc sebesar 150. jika arus kolektor sama dengan 45 mA, berapakah besarnya arus basis? 4. Sebuah transistor 2N3298 mempunyai βdc khusus sebesar 90. jika arus emitter sebesar 10 mA, hitunglah kira-kira besarnya arus kolektor dan arus basis? 5. Sebuah transistor mempunyai βdc = 400, berapakah besarnya arus basis, jika arus BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR kolektor sama dengan 50 mA? J /YRGM.E[EFER*SVQEXMJ /YRGM.E[EFER7SEPTMPMLERKERHE No 1 2 32 A B C D E 3 4 5 6 7 8 9 10 /YRGM.E[EFER7SEP)WWE] 1. Diketahui : IE = 6mA IC = 5,75mA Ditanya : besar nilai IB dan αdc? Jawab: 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 𝐼𝐼𝐼𝐼 − 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 6 − 5.75 = 0.25𝑚𝑚𝑚𝑚 𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼 = 𝐼𝐼𝐼𝐼/𝐼𝐼𝐼𝐼 = 5.75/6 = 0.958 Diketahui : IC = 100mA IB = 0.5 mA Ditanya : αdc dan βdc ? Jawab : αdc=IC/IE=100/100.5=0.995 IE=IC+IB=100+0.5=100mA βdc=IC/IB= 100/0.5=200 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 2. 33 3. Diketahui: βdc = 150 IC = 45mA Ditanya : IB ? Jawab: βdc=IC⁄IB IB= 45⁄150=0.3 mA 4. Diketahui: βdc = 90 IE = 10mA Ditanya : IB dan IC ? Jawab: 𝛼𝛼 = 𝛽𝛽 90 90 = = = 0.989 𝛽𝛽 + 1 90 + 1 91 𝛼𝛼 = 𝐼𝐼𝐼𝐼 𝐼𝐼𝐼𝐼 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 𝛼𝛼. 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 0.989 𝑥𝑥 10 = 9.89 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 𝐼𝐼𝐼𝐼 − 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 10 − 9.89 = 0.11𝑚𝑚𝑚𝑚 5. Diketahui: βdc = 400 IC = 50mA Ditanya : IB ? BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Jawab: 34 βdc=IC⁄IB IB= 50/400=0.125 mA K 0IQFEV/IVNE E %PEX(ER/SQTSRIR Alat dan komponen yang digunakan dalam praktikum adalah sebagai berikut: 1. Set Osiloskop dan Probe. 2. Set Multimeter. 3. 1 Unit Function Generator. 4. 1 Unit DC Power Supply. 5. 1 Unit Project Board. 6. Kabel Jumper. 7. Unit Tang Potong. 8. Komponen: Transistor BJT BC 140 Resistor 100 kΩ, 470 kΩ, 47 kΩ, 10 kΩ, 1 kΩ, 27k Ω, 10 Ω, 50Ω dan 4k7 Ω Kapasitor ELCO 4.7 μF,100μF dan 470 μF Resistor variable 100kΩ Led F /IWIPEQEXER/IVNE Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan! Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi guru untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian! BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 35 KURVA KARAKTERISTIK TRANSISTOR G 0ERKOELOIVNE 1. Susunlah komponen-komponen yang digunakan pada project board sesuai dengan rangkaian skematik di atas (RB=100kΩ, RC = 470 kΩ) 2. Karena hanya ada satu buah multimeter, maka untuk mengukur arus maupun tegangan dilakukan secara bergantian 3. Perhatikan rangkian sebelah kiri dan susun seperti pada gambar di atas dengan menyambung secara seri multimeter yang digunakan dengan RB serta VBB, sedangkan rangkaian di sebelah kanan dibiarkan saja terbuka dengan tidak membentuk satu loop tertutup. 4. Set VBB agar arus yang terukur di multimeter (IB) tersebut sama dengan 0.02 mA. Jika sudah pindahkan multimeter ke rangkaian sebelah kanan dan biarkan untuk sementara waktu rangkaian di sebelah kiri dalam keadaan open circuit 5. Sekarang perhatikan rangkaian sebelah kanan, pasang multimeter secara seri untuk mengukur arus (IC) yang melewati rangkaian sebelah kanan BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 6. 36 Sambunglah rangkaian sebelah kiri yang terputus tersebut dengan jumper kabel dan kemudian amati nilai IC yang terukur dengan mengubah nilai VCC dari 0 V – 10 V 7. Jika telah mendapatkan nilai IC, sekarang amati nilai VCE dengan memasang secara parallel multimeter tersebut,dengan terlebih dahulu menyambungkan kembali rangkaian sebelah kanan dengan jumper 8. Ulangi lagi langkah di atas untuk nilai Ib yang berbeda (0.04 – 0.01mA) 9. Catat hasilnya dalam jurnal. /IKMEXERFIPENEVOIXVERWMWXSVWIFEKEMWEOPEVIPIOXVSRMO F 8YNYER/IKMEXER4IQFIPENEVER Mengetahui cara menggunakan transistor sebagai saklar elektronik Mampu merancang rangkaian transistor sebagai saklar elektronik Mampu menganalisa rangkaian transistor sebagai saklar elektronik Mampu mengaplikasikan transistor sebagai saklar elektronik. 9VEMER1EXIVM Transistor bipolar dapat difungsikan sebagai saklar elektronika dengan memanfaatkan dua keadaan transistor yaitu keadaan saturasi (sebagai saklar tertutup) dan keadaan cut off (sebagai saklar terbuka). Transistor akan mengalami perubahan kondisi dari menyumbat ke jenuh dan sebaliknya. Transistor dalam keadaan menyumbat dapat dianalogikan sebagai saklar dalam keadaan terbuka, sedangkan dalam keadaan jenuh seperti saklar yang menutup. 8MXMO/IVNE8VERWMWXSV (EIVEL.IRYL8VERWMWXSV Daerah kerja transistor saat jenuh adalah keadaan dimana transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor tersebut seolah-olah short pada hubungan kolektor – emitor. Pada daerah ini transistor dikatakan menghantar maksimum (sambungan CE terhubung maksimum) (EIVEL%OXMJ8VERWMWXSV Pada daerah kerja ini transistor biasanya digunakan sebagai penguat sinyal. Transistor dikatakan bekerja pada daerah aktif karena transistor selelu mengalirkan arus dari kolektor ke emitor walaupun tidak dalam proses penguatan sinyal, hal ini ditujukan untuk menghasilkan sinyal keluaran yang tidak cacat. Daerah aktif terletak antara daerah jenuh (saturasi) dan daerah mati (Cut off). BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR E 37 (EIVEL1EXM8VERWMWXSV Daerah cut off merupakan daerah kerja transistor dimana keadaan transistor menyumbat pada hubungan kolektor – emitor. Daerah cut off sering dinamakan sebagai daerah mati karena pada daerah kerja ini transistor tidak dapat mengalirkan arus dari kolektor ke emitor. Pada daerah cut off transistor dapat di analogikan sebagai saklar terbuka pada hubungan kolektor – emitor. +VEJMO/YVZE/EVEOXIVMWXMO8VERWMWXSV Untuk membuat transistor menghantar, pada masukan basis perlu diberi tegangan. Besarnya tegangan harus lebih besar dari Vbe (0,3 untuk germanium dan 0,7 untuk silicon). Dengan mengatur Ib>Ic/β kondisi transistor akan menjadi jenuh seakan kolektor dan emitor short circuit. Arus mengalir dari kolektor ke emitor tanpa hambatan dan Vce≈0. Besar arus yang mengalir dari kolektor ke emitor sama dengan Vcc/Rc. Keadaan BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR seperti ini menyerupai saklar dalam kondisi tertutup (ON). 38 8VERWMWXSV/SRHMWM.IRYL 7EOPEV4SWMWM32 Besarnya tegangan kolektor emitor Vce suatu transistor pada konfigurasi diatas dapat diketahui sebagai berikut. Vce=Vcc-Ic.Rc Karena kondisi jenuh Vce = 0V (transistor ideal) maka besarnya arus kolektor (Ic) adalah : Ic= Vcc/Rc Besarnya arus yang mengalir agar transistor menjadi jenuh (saturasi) adalah: Rb= (Vi-Vbe)/Ib Sehingga besar arus basis Ib jenuh adalah : BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Ib > Ic/β 39 8VERWMWXSV/SRHMWM1EXM 7EOPEV4SWMWM3** Dengan mengatur Ib = 0 atau tidak memberi tegangan pada bias basis atau basis diberi tegangan mundur terhadap emitor maka transistor akan dalam kondisi mati (cut off), sehingga tak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor (Ic≈0) dan Vce ≈ Vcc. Keadaan ini menyerupai saklar pada kondisi terbuka seperti ditunjukan pada gambar diatas. Besarnya tegangan antara kolektor dan emitor transistor pada kondisi mati atau cut off adalah : Vce=Vcc-Ic.Rc Karena kondisi mati Ic = 0 (transistor ideal) maka: Vce=Vcc.Rc Vce=Vcc BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Besar arus basis Ib adalah 40 Ib= Ic/β Ib=0 8VERWMWXSV(EVPMRKXSR Terkadang penguat arus DC dari transistor bipolar terlalu rendah untuk secara langsung mengalirkan arus beban atau tegangan, jadi diperlukan beberapa transitor yang dirangkai seri (multiple switching Transistors). Di sini, satu transistor masukan kecil digunakan untuk mengganti "ON" atau "OFF" output transistor dan menangani arus yang jauh lebih besar. Untuk memaksimalkan sinyal penguatan, kedua transistor dihubungkan dalam "Complementary Gain Compounding Configuration" atau yang lebih umum disebut "Konfigurasi Darlington" dimana faktor penguatanya adalah perkalian penguatan dari masing-masing transistor. Transistor Darlington hanya berisi dua tipe transistor bipolar NPN atau PNP yang saling dihubungkan sehingga penguat arus transistor pertama dikalikan dengan penguat arus transistor kedua untuk menghasilkan komponen yang berfungsi seperti transistor tunggal dengan arus output sangat tinggi dengan arus basis yang jauh lebih kecil. Nilai penguat arus (β) atau Hfe pada komponen darlington tersebut adalah : Jadi Transistor Darlington dengan nilai β yang sangat tinggi dan arus Kolektor yang tinggi sama dengan satu saklar transistor. Sebagai contoh, jika transistor masukan pertama memiliki penguat arus 100 dan transistor pengalih kedua memiliki penguat arus 50 maka total penguat arus akan menjadi 100 x 50 = 5000. Jadi misalnya, jika arus beban kita dari atas adalah 200mA , Maka basis Darlington saat ini hanya 200mA BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR / 5000 = 40uA. 41 /SRJMKYVEWM8VERWMWXSV(EVPMRKXSR Konfigurasi saklar transistor NPN Darlington di atas menunjukkan Kolektor dari dua transistor yang dihubungkan bersamaan dengan Emitor transistor pertama yang BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR terhubung ke terminal Basis transistor kedua oleh karena itu, arus emitor transistor pertama menjadi arus basis transistor kedua yang beralih Itu "ON". Transistor pertama atau "input" menerima sinyal input ke Basis-nya. Transistor ini menguatkannya dengan cara biasa dan menggunakannya untuk menggerakkan transistor "output" kedua yang lebih besar. Transistor kedua memperkuat sinyal lagi sehingga menghasilkan arus yang sangat tinggi. Salah satu karakteristik utama Transistor Darlington adalah menghasilkan arus yang sangat tinggi dibandingkan dengan transistor bipolar tunggal. 42 Serta kemampuan penguat arus dan tegangan tinggi yang meningkat, keuntungan lain dari "Switch Transistor Darlington" berada pada kecepatan peralihan yang tinggi sehingga membuatnya ideal untuk digunakan dalam sirkuit inverter, sirkuit pencahayaan dan aplikasi kontrol motor DC atau motor stepper. Satu perbedaan yang perlu dipertimbangkan saat menggunakan transistor Darlington dibandingkan tipe bipolar konvensional saat menggunakan transistor sebagai saklar adalah bahwa tegangan masukan Base-Emitter (VBE) perlu nilai yang lebih tinggi kirakira 1.4V untuk perangkat silikon, karena rangkaian hubungan seri dari Dua PN junction. G6ERKOYQER Transistor bipolar dapat difungsikan sebagai saklar elektronika dengan memanfaatkan dua keadaan transistor yaitu keadaan saturasi (sebagai saklar tertutup) dan keadaan cut off (sebagai saklar terbuka). Pada saat cut off tegangan kolektor emitter sama dengan tegangan sumber kolektor dan arus basis mendekati nol. H8YKEW c. Sebuah rangkaian transistor jenis silikon sebagai sakelar seperti gambar disamping memiliki βdc = 200, IB = 20µA dan Vin = 2.5 V. Tentukan nilai resistor basis (RB) agar rangkaian sakelar dalam d. Transistor 2N 3904 mempunyai βdc = 100, dengan bahan silikon. Berapa besar tegangan pada terminal kolektor emitor (VCE)? BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR kondisi full beban (ON)! 43 I8IW*SVQEXMJ 1. Diantara komponen elektonika berikut yang digunakan sebagai sakelar dalam system switching regulator adalah a. Resistor b. Diode c. Transistors d. Relay e. Capasitor 2. Diantara karakteristik dari transistor sebagai sakelar dalam kondisi cut disamping) off (gambar adalah sebagai berikut, kecuali… a. Transistor beroperasi sebagai sakelar terbuka b. Basis - kolektor dibias mundur c. Tegangan basis-emitor VBE < 0.7V d. Tidak ada arus kolektor yang mengalir (IC=0) e. Vout = 0V 3. Diantara karakteristik dari transistor sebagai sakelar dalam kondisi saturasi (gambar disamping) adalah sebagai berikut, kecuali… BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR a. Transistor beroperasi sebagai sakelar tertutup b. Basis - kolektor dibias maju c. Tegangan basis-emitor VBE < 0.7V d. Arus kolektor mengalir maksimal e. Vout = 0V 4. Transistor sebagai sakelar dapat digunakan untuk mengontrol… 44 a. Relay b. Lampu b. Lampu c. Motor c. d. Motor Solenoid valve d. Solenoid e. a, b, c danvalve d benar a, b, c dantransistor d benar sebagai sakelar membutuhkan “Flywheel Diode” jika beban 5. e. Rangkaian 5. Rangkaian berupa… transistor sebagai sakelar membutuhkan “Flywheel Diode” jika beban berupa… a. Motor a. b. Motor Solenoid b. Solenoid c. Relay c. d. Relay a, b, c salah semua d. a, a, b, b, cc benar salah semua e. semua e. a, b, c benar semua 6. Transistor digunakan sebagai sakelar ketika berada dalam… 6. Transistor digunakan sebagai sakelar ketika berada dalam… a. Daerah aktif a. b. Daerah Daerah aktif breakdown b. Daerah saturasi breakdown c. Daerah dan cut off c. d. Daerah Daerah saturasi linear dan cut off d. Daerah transisi linear e. Daerah e. Daerah transisi 7. Dalam sebuah rankaian transistor disamping, Jika VCC = +18V dan R1 4K7 serta 7. R2 Dalam sebuah 1K5, makarankaian berapa transistor tegangandisamping, bias padaJika VCC = +18V dan R1 4K7 serta R2 1K5, maka berapa tegangan bias pada basisnya? basisnya? a. 8.70 V a. b. 8.70 4.35 V V b. 4.35 V V c. 2.90 d. 0.7 V e. 13.64V e. 13.64V BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR c. d. 2.90 0.7 VV 45 8. Pada gambar rangkaian transistor disamping, berapa arus IB jika diketahui VCC=12V, RB=30K dan βdc=50? a. 0.240mA b. 0.377mA c. 0.400mA d. 0.600mA e. 20mA 9. Pada gambar rangkaian transistor disamping, berapa βdc jika diketahui VCC=12V, RB=47K dan RC=560 dan VLED 3V? a. 56 b. 63 c. 67 d. 70 e. 75 10. Pada gambar rangkaian transistor disamping, berapa arus IC jika diketahui VCC=6V, RB=1K dan βdc=10? a. 10mA b. 18mA c. 53mA d. 60mA BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR e. 600mA 46 7SEP)WWE] 1. Transistor 2N 3904 mempunyai βdc = 100, dengan bahan silikon. Berapa besar tegangan pada terminal kolektor emitor (VCE)? 2. Sebuah rangkaian transistor jenis silikon sebagai sakelar seperti gambar disamping memiliki βdc = 200, IB = 20µA dan Vin = 2.5 V. Tentukan nilai resistor basis (RB) agar rangkaian sakelar dalam kondisi full beban (ON)! Sebuah rangkaian transistor jenis silikon sebagai sakelar seperti gambar disamping memiliki βdc = 200, Arus beban LED = 200mA dan Vin = 5 V. Tentukan nilai IB dan resistor basis (RB) agar rangkaian sakelar dalam kondisi full beban (ON)! BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 3. 47 4. Rangkaian transitor Q1 memiliki βdc = 100, IB = 0.2mA, VLED = 3V dan VCC= 12V. Tentukan nilai RB dan RC agar LED menyala! 5. Dalam sebuah rankaian transistor disamping , Jika VCC = +18V dan R1 10K serta R2 2K, maka berapa tegangan bias pada basisnya? J/YRGM.E[EFER*SVQEXMJ BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR /YRGM.E[EFER7SEP4MPMLER+ERHE 48 2S % & ' ( ) 1 /YRGM.E[EFER7SEP)WWE] 1. Diketahui: βdc = 100 RB = 1MΩ RC = 5KΩ VB = 10V VCC = 20V VBE silicon =0.7V Ditanya : VCE ? Jawab: 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 𝑉𝑉𝑉𝑉 − 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 10 − 0.7 = = 9.3𝜇𝜇𝜇𝜇 𝑅𝑅𝑅𝑅 106 βdc= IC⁄IB IC=βdc .IB=100 x 9.3μA=0.93mA 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 − 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 − 𝐼𝐼𝐼𝐼. 𝑅𝑅𝑅𝑅 = 20 − 0.93. 10−3 𝑥𝑥 5. 103 = 15.35𝑉𝑉 2. Diketahui : βdc = 200 IB = 20µA Vin = 2.5 V Ditanya : RB ? 𝑅𝑅𝑅𝑅 = 3. Diketahui : βdc = 200 IC = 200mA Vin = 5 V Ditanya : IB dan RB ? 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 − 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 2.5 − 0.7 = = 90𝐾𝐾Ω 𝐼𝐼𝐼𝐼 20. 10−6 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Jawab : 49 Jawab : 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 4. Diketahui: 𝑅𝑅𝑅𝑅 = 𝐼𝐼𝐼𝐼 200𝑚𝑚𝑚𝑚 = = 1𝑚𝑚𝑚𝑚 𝛽𝛽𝛽𝛽𝛽𝛽 200 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 − 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 5 − 0.7 = = 4𝐾𝐾3Ω 𝐼𝐼𝐼𝐼 1. 10−3 βdc = 100 IB = 0.2mA VLED = 3V VCC = 12V Ditanya : RB dan RC? Jawab: 𝑅𝑅𝑅𝑅 = 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 − 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 12 − 0.7 = = 56𝐾𝐾Ω 𝐼𝐼𝐼𝐼 0.2. 10−3 IC pada transistor: IC= βdc x IB=100 x 0.2mA=20mA Maka : 𝑅𝑅𝑅𝑅 = 5. 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 − 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 12𝑉𝑉 − 3𝑉𝑉 = = 450Ω 𝐼𝐼𝐼𝐼 20. 10−3 Diketahui: BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR R1 = 10K 50 R2 = 2K VCC = 18V Ditanya : VB? Jawab : 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑅𝑅2 2𝐾𝐾 𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 = 𝑥𝑥18 = 3𝑉𝑉 𝑅𝑅1 + 𝑅𝑅2 10𝐾𝐾 + 2𝐾𝐾 K0IQFEV/IVNE 4IVGSFEER 86%27-78362427)&%+%-7%/0%6 E 4IVEPEXERHEROSQTSRIR]ERKHMKYREOER Nama Peralatan / No. Spesifikasi Komponen Jumlah 1. DC Power Supply 0 – 30 V / 3 A 1 bh 2. Multimeter Analog/Digital Range : 50µA - 0.25 DCA 1 bh / 0.1 - 1000 DCV / 10 1000 ACV / x1 - x10k Ω Project Board GL No. 12 1 bh 4. Transistor C 9013 / C9014 1 bh 5. Led 5 mm 1 bh 6. Resistor 330 Ω 1 bh 7. Resistor 10 KΩ 1 bh 8. Kabel Jumper Kabel Tunggal Scp 6ERKOEMER4IVGSFEER BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR F 3. 51 G /IWIPEQEXER/IVNE a. Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan! b. Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen c. Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi guru untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian! H 4VSWIHYV4IVGSFEER 1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar diatas. 2. Hubungkan dengan sumber tegangan 5 VDC. 3. Pada kondisi switch (SW 1) open, perhatikan kondisi LED. 4. Ukurlah besar tegangan pada V R1, V LED1, V CE, V BE dan besar kuat arus listrik IB dan IC. Masukan hasil pengukuran pada table 4.1. 5. Pada kondisi switch (SW 1) close, perhatikan kondisi LED. 6. Ukurlah besar tegangan pada VR1, VLED1, VCE, VBE dan besar kuat arus listrik IB dan IC. Masukan hasil pengukuran pada table 4.2. I ,EWMP4IVGSFEER Tabel 4.1. Kondisi Switch (SW 1) Open BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 23 52 8-8-/4)2+9/96%2 /32(-7- 0)( :6 :0)( :') :&) -& -' -& -' /)8 Tabel 4.2. Kondisi Switch (SW 1) Close 23 8-8-/4)2+9/96%2 /32(-7- 0)( :6 :0)( :') :&) /)8 J%REPMWMW ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ K/IWMQTYPER ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ L8YKEW a. Jelaskan cara kerja Transistor NPN sebagai saklar? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ b. Mengapa pada saat Switch (SW 1) Open, kondisi LED mati? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ 53 c. Mengapa pada saat Switch (SW 1) Close, kondisi LED Menyala? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 54 4IVGSFEER 86%27-78364247)&%+%-7%/0%6 E 4IVEPEXERHEROSQTSRIR]ERKHMKYREOER No. Nama Peralatan / Komponen Spesifikasi Jumlah 1. DC Power Supply 0 – 30 V / 3 A 1 bh 2. Multimeter Analog/Digital Range : 50µA - 0.25 DCA / 1 bh 0.1 - 1000 DCV / 10 - 1000 ACV / x1 - x10k Ω 3. Project Board GL No. 12 1 bh 4. Transistor C 9012 / C9015 1 bh 5. Led 5 mm 1 bh 6. Resistor ?Ω 1 bh 7. Resistor ? KΩ 1 bh 8. Kabel Jumper Kabel Tunggal Scp 6ERKOEMER4IVGSFEER BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR F 55 G /IWIPEQEXER/IVNE Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan! Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi guru untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian! H 4VSWIHYV4IVGSFEER 1. Perhatikan gambar diatas, kemudian hitunglah besar nilai R B dan RC sesuai rumus saturasi dan cut off, jika nilai yang ditentukan besar tegangan sumber (VCC) = 9V, IC = 19 mA dan IB = 0,38 mA. Masukan hasilnya pada Tabel 4.1. 2. Jika besar nilai RB dan RC nya sudah diketahui, maka buatlah rangkaian seperti gambar diatas. 3. Hubungkan dengan sumber tegangan 9 VDC. 4. Pada kondisi switch (SW 1) open, perhatikan kondisi LED. 5. Ukurlah besar tegangan pada V RC, V LED1, V CE, V BE dan besar kuat arus listrik IB dan IC. Masukan hasil pengukuran pada table 4.2. 6. Pada kondisi switch (SW 1) close, perhatikan kondisi LED. 7. Ukurlah besar tegangan pada V RC, V LED1, V CE, V BE dan besar kuat arus listrik BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR IB dan IC. Masukan hasil pengukuran pada table 4.3. 56 I ,EWMP4IVGSFEER 8EFIP&IWEV2MPEM6&HER6' 8EFIP/SRHMWM7[MXGL 7; 3TIR 23 /32(-7-0)( 8-8-/4)2+9/96%2 :6 :0)( :') :&) -& -' /)8 8EFIP/SRHMWM7[MXGL 7; 'PSWI /32(-7-0)( 8-8-/4)2+9/96%2 :6 :0)( :') :&) -& -' /)8 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 23 57 J %REPMWMW _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ K /IWMQTYPER _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ L 8YKEW 1. Jelaskan cara kerja Transistor PNP sebagai saklar? 2. Mengapa pada pemberian arus basis (IB) pada Transistor PNP dan NPN berbeda? Jelaskan mengapa demikian? 3. Perhatikan kuat arus yang mengalir pada IC, apakah hasil perhitungan sama dengan pengukuran? Jika berbeda mengapa terjadi demikian? BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 58 /IKMEXERFIPENEVOI8VERWMWXSVWIFEKEMHMKMXEPPSKMG E8YNYER/IKMEXER4IQFIPENEVER 1. Siswa dapat menjelaskan transistor sebagai digital logic 2. Siswa dapat memahami transistor sebagai digital logic 3. Siswa dapat mempraktekkan transistor sebagai digital logic F9VEMER1EXIVM Transistor dapat dikombinasikan menjadi semua dasar dari gerbang logika antara lain AND, OR, dan NOT. Dimana pada gerbang AND nilai keluaran akan benilai 1 jika kedua atau lebih inputnya bernilai 1 juga. Untuk gerbang OR, nilai keluaran akan bernilai 1 jika salah 1 atau semua inputnya bernilai 1 dan NOT akan bernilai 1 jika inpunya bernilai 0 dan sebaliknya. 8VERWMWXSVWIFEKEMMRZIVXIV Dibawah ini adalah rangkaian transistor yang diimplementasikan sebagai inverter atau Jika tegangan tinggi diberikan kepada basis maka akan menghidupkan transistor dimana kolektor dan emitor akan terhubung. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR gerbang logika NOT. Ketika emitor dihubungkan ke ground atau tanah, maka kolektor secara otomatis terhubung ke ground ( meskipun tegangannya sedikit lebih tinggi, sekitar VCE (sat) ~ 59 0,05-0,2V). Jika input tegangan pada basisnya rendah, maka transistor terlihat seperti rangkaian terbuka, dan output diambil dari VCC. +IVFERK%2( Berikut adalah sepasang transistor yang digunakan untuk membuat 2 masukan gerbang AND. Jika salah satu transistor dimatikan, maka output pada kolektor transistor kedua akan ditarik rendah. Jika kedua transistor hidup (tegangan basis keduanya tinggi), maka output dari rangkaian akan bernilai tinggi. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR +IVFERK36 Di sirkuit ini, jika salah satu (atau keduanya) A atau B yang tinggi, bahwa transistor masing akan menyala, dan tarik output tinggi. Jika kedua transistor off, maka output 60 ditarik rendah melalui resistor. G6ERKOYQER Transistor BJT dapat berfungsi sebagai rangkaian gerbang logika. Yakni gerbang logika AND, OR dan NOT. Transistor gerbang not disebut juga INVERTER. H8YKEW 1. Buatlah rangkaian transistor sebagai digital logic AND! 2. Buatlah rangkaian transistor sebagai digital logic NOT! I8IW*SVQEXMJ 1. Transistor digunakan sebagai rangkaian digital (digital logic) ketika berada dalam… a. Daerah aktif b. Daerah breakdown c. Daerah saturasi dan cut off d. Daerah linear e. Daerah jenuh Ketika tidak ada arus pada basis sebuah transistor, maka tegangan ouput dari transistor adalah… a. 0V b. VCC c. Tidak berubah d. Tidak diketahui e. Mengambang BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 2. 61 3. Gambar disamping adalah contoh rangkaian transistor sebagai gerbang logika… a.NOT b.AND c.OR d.NOR e. NAND 4. Gambar disamping adalah contoh rangkaian transistor sebagai gerbang logika… a.NOT b.AND c.OR d.NOR e. NAND 5. Gambar disamping adalah contoh rangkaian transistor sebagai gerbang logika… a.NOT b.AND c.OR d.NOR BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR e. NAND 6. Gambar disamping adalah contoh rangkaian gerbang logika… a.NOT b.AND c.OR 62 transistor sebagai d.NOR e. NAND 7. Gambar disamping adalah contoh rangkaian transistor sebagai gerbang logika… a.NOT b.AND c.OR d.NOR e. NAND 8. Gambar disamping adalah contoh rangkaian transistor sebagai gerbang logika… a.NOT b.AND c.OR d.NOR e. NAND Gambar disamping adalah contoh rangkaian transistor sebagai gerbang logika… a.NOT b.AND c.OR d.NOR e. NAND BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 9. 63 10. Gambar disamping adalah contoh rangkaian transistor sebagai gerbang logika… a.NOT b.AND c.OR d.NOR e. NAND J/YRGM.E[EFER*SVQEXMJ /YRGM.E[EFER7SEP4MPMLER+ERHE No A B C D E 1 2 3 4 5 6 7 8 9 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 10 64 K0IQFEV/IVNE 86%27-78367)&%+%--2:)68)6 E %PEXHER/SQTSRIR Alat dan komponen yang digunakan dalam praktikum adalah sebagai berikut: 1. Set Osiloskop dan Probe. 2. Set Multimeter. 3. 1 Unit Function Generator. 4. 1 Unit DC Power Supply. 5. 1 Unit Project Board. 6. Kabel Jumper. 7. Unit Tang Potong. 8. Komponen: Transistor BJT BC 140 Resistor 100 kΩ, 470 kΩ, 47 kΩ, 10 kΩ, 1 kΩ, 27k Ω, 10 Ω, 50Ω dan 4k7 Ω Kapasitor ELCO 4.7 μF,100μF dan 470 μF Resistor variable 100kΩ Led F /IWIPEQEXER/IVNE Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan! Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi guru untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian! 0ERKOEL/IVNE 1. Susunlah komponen-komponen yang digunakan pada project board sesuai dengan rangkaian skematik di atas. 2. Atur nilai VCC = 5 V. 3. Sambungkan sinyal generator pada Rb dengan amplitude 2 Vpp dan BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR G frekuensi 1 kHz. 65 4. Sambungkan probe Ch1 osiloskop pada sinyal masukan dan Ch2 pada sinyal keluaran di kaki colletor BJT. 5. Amati bentuk sinyal dan Gambarkan. 6. Tuliskan hasil pengamatan pada jurnal. 7. Lakukan variasi bentuk sinyal (Segitiga, Kotak, Persegi) 8. Amati bentuk sinyal dan Gambarkan. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 66 /IKMEXER&IPENEV/I8VERWMWXSVWIFEKEMTIRKYEX E8YNYER/IKMEXER4IQFIPENEVER 1. Siswa dapat menjelaskan rangkaian transistor sebagai penguat 2. Siswa dapat memahami penggunaan transistor sebagai penguat 3. Siswa dapat mempraktekkan transistor sebagai penguat F9VEMER1EXIVM Rangkaian Dasar Transistor Common Base Penguatan arus pada common base : α = Ic/ Ie. Impedansi input rendah Impedansi output tinggi Penguatan arus <1 Penguatan teganagan besar Tidak mengalami perubahan fase pada output BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Sifat-sifat rangkaian common base adalah: 67 'SQQSR'SPIGXSV Penguatan arus pada common colector : γ = Ie/ Ib Sifat-sifat rangkain common colector adalah: Impedansi input tinggi Impedansi output rendah Penguatan arus besar Penguatan tegangan <1 Penguatan daya kecil Tidak mengalami perubahan fase pada output 'SQQSR)QMXSV BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 68 Penguatan arus pada common emitor : β = Ie/ Ib Sifat-sifat rangkaian common emitor adalah: Impedansi input rendah Impedansi output tinggi Penguatan tegangan besar Penguatan daya besar Output mengalami perubahan fase 180o terhadap input G6ERKOYQER Penguatan adalah perbandingan antara arus, tegangan dan daya output dari sebuah rangakaian transistor terhadap arus, tegangan dan daya input. Klasifikasi penguat pada transistor: Penguat basis bersama (common base) Penguat kolektor bersama (common collector) Penguat emitor bersama (common emitter) H8YKEW 1. Gambarkan dan jelaskan karakteristik dari rangkaian common base! 2. Gambarkan dan jelaskan karakteristik dari rangkaian common emitor! 3. Gambarkan dan jelaskan karakteristik dari rangkaian common kolektor! I8IW*SVQEXMJ 7SEP4MPMLER+ERHE 1. Pemakaian basis secara bersama sebagai input dan output dinamakan rangkaian... a. Common Emitor d. Forward Bias b. Common Collector e. Reverse Bias c. Common Base BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 69 2. Rangkaian dibawah ini adalah konfigurasi transistor... a. Common Emitter b. Common Collectoxr c. Common Base d. Forward Bias e. Reverse Bias 3. Yang menjadi input rangkaian Common Collector adalah.... a. Emitter – Collector d. Katoda - Emitter b. Collector - Base e. Anoda - base c. Base - Collector 4. Impedansi input (Zi) pada transistor adalah... a. perbandingan antara tegangan input dan arus output b. perbandingan antara tegangan input dan arus output c. perbandingan antara arus input dan tegangan input d. perbandingan antara tegangan input dan arus input e. perkalian antara tegangan input dan arus input 5. Impedansi output (Zo) pada transistor adalah... a. perbandingan antara arus input dan tegangan input b. perbandingan antara tegangan output dan arus output c. perhitungan antara tegangan output dan arus output d. perkalian antara tegangan output dan arus output BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR e. perkalian antara tegangan input dan arus input 6. Yang dimaksud dengan penguat (Gain) adalah perbandingan antara arus, tegangan dan daya output terhadap... a. arus, tegangan, dan daya input b. arus, tegangan, dan impedansi input c. tegangan dan impedansi input saja d. arus, tahanan, dan daya input e. impedansi dan tegangan output 70 7. Jika sebuah sinyal sebesar 2mV menghasilkan ouput sebesar 2V maka berapa penguatan tegangannya? a. 0.001 b. 0.004 c. 100 d. 1000 e. 10000 8. Hubungan phase dari input dan output pada penguat common collector dan common base adalah.. a. 270 derajat b. 180 derajat c. 120 derajat d. 90 derajat e. 0 derajat 9. Penguatan terbesar pada rangkaian common emitter adalah a. Tegangan b. Arus c. Resistansi d. Daya e. Impedansi 10. Jika sebuah sinyal input memiliki range 20-40µA dan sinyal ouput memiliki range 0.51.5mA, berapa nilai βac? b. 20 c. 25 d. 50 e. 500 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR a. 0.05 71 7SEP)WWE] 1. Jelaskan yang dimaksud dengan penguatan pada transistor! 2. Sebutkan 3 klasifikasi penguat pada transistor! 3. Gambarkan dan jelaskan karakteristik dari rangkaian common base! 4. Gambarkan dan jelaskan karakteristik dari rangkaian common Collector! 5. Gambarkan dan jelaskan karakteristik dari rangkaian common Emitter! J/YRGM.E[EFER*SVQEXMJ /YRGM.E[EFER7SEP4MPMLER+ERHE 2S % & ' ( ) /YRGM.E[EFER7SEP)WWE] 1. Penguatan adalah perbandingan antara arus, tegangan dan daya output dari BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR sebuah rangakaian transistor terhadap arus, tegangan dan daya input. 2. 3. 72 3 klasifikasi penguat pada transistor Penguat basis bersama (common base) Penguat kolektor bersama (common collector) Penguat emitor bersama (common emitter) Karakteristik dari rangkaian common base Karakteristik: 4. Impedansi input rendah Impedansi output sangat tinggi Sudut phase I/O adalah 0˚ Penguatan tegangan tinggi Penguatan arus rendah Penguatan daya rendah Karakteristik dari rangkaian common Collector Karakteristik: Impedansi input tinggi Impedansi output rendah Sudut phase I/O adalah 0˚ Penguatan tegangan rendah Penguatan arus tinggi Penguatan daya menengah Karakteristik dari rangkaian common Emitter Karakteristik: Impedansi input menengah Impedansi output tinggi Sudut phase I/O adalah 180˚ Penguatan tegangan menengah Penguatan arus menengah Penguatan daya sangat tinggi BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 5. 73 K0IQFEV/IVNE E %0%8(%2/31432)2 Alat dan komponen yang digunakan dalam praktikum adalah sebagai berikut: 1. Set Osiloskop dan Probe. 2. Set Multimeter. 3. 1 Unit Function Generator. 4. 1 Unit DC Power Supply. 5. 1 Unit Project Board. 6. Kabel Jumper. 7. Unit Tang Potong. 8. Komponen: Transistor BJT BC 140 Resistor 100 kΩ, 470 kΩ, 47 kΩ, 10 kΩ, 1 kΩ, 27k Ω, 10 Ω, 50Ω dan 4k7 Ω Kapasitor ELCO 4.7 μF,100μF dan 470 μF Resistor variable 100Kω Led F /IWIPEQEXER/IVNE Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan! Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi guru untuk mengecek kebenaran BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR pemasangan rangkaian! 74 0ERKOEL/IVNE PENGUAT COMMON BASE 1. Susunlah komponen-komponen yang digunakan pada project board sesuai dengan rangkaian skematik di atas. 2. Berikan sinyal input dan ukur harganya (Vi). Dengan amplitude kurang dari 50mV (sinyal kecil) dan frekuensi 1kHz. 3. Sambungkan Probe Ch1 Osiloskop pada input dan Ch2 pada output. 4. Amati sinyal output dan hitung berapa penguatannya. 5. Ukur tahanan masukan (Rin) dan tahanan luaran (Rout) menggunakan potensiometer. 6. Potensiometer dipasang seri antara generator sinyal dan kapasitor C1 (4.7uF) untuk mendapatkan nilai Rin. Ubah-ubah nilai potensiometer sehingga didapat nilai sinyal input Vi‟ = ½ Vi. Dengan nilai Vi‟ adalah tegangan yang terukur setelah C1 7. Lepaskan potensiometer, lalu ukur potensiometer tersebut menggunakan multimeter. Nilai yang terukur tersebut adalah nilai Rin. 8. Pengukuran Rout dilakukan dengan memasang potensiometer pada output. 9. Pasang potensiometer sebagai beban. 10. Berikan input, kemudian ukur output sebelum dipasang potensiometer. Nilai ini adalah Vo 11. Ukur Vo‟ (tegangan pada potensiometer yang telah terpasang pada output) dan ubah nilai potensiometer sampai didapat Vo2 = 1/2Vo1 (input tidak BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR G diubah). 12. Lakukan seperti nomor 7. Nilai yang terukur tersebut adalah nilai Rout. 75 PENGUAT COMMON EMITTER 0ERKOEL/IVNE 1. Susunlah komponen-komponen yang digunakan pada project board sesuai dengan rangkaian skematik di atas. 2. Berikan sinyal input dan ukur harganya (Vi). Dengan amplitude kurang dari 50mV (sinyal kecil) dan frekuensi 1kHz. 3. Sambungkan Probe Ch1 Osiloskop pada input dan Ch2 pada output. 4. Amati sinyal output dan hitung berapa penguatannya. 5. Ukur tahanan masukan (Rin) dan tahanan luaran (Rout) menggunakan potensiometer. 6. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 76 Cara pengukuran Rin dan Rout sama seperti praktikum sebelumnya. PENGUAT COMMON COLLECTOR 0ERKOEL/IVNE 1. Susunlah komponen-komponen yang digunakan pada project board sesuai dengan rangkaian skematik di atas. 2. Berikan sinyal input dan ukur harganya (Vi). Dengan amplitude kurang dari 50mV (sinyal kecil) dan frekuensi 1kHz. 3. Sambungkan Probe Ch1 Osiloskop pada input dan Ch2 pada output. 4. Amati sinyal output dan hitung berapa penguatannya. 5. Ukur tahanan masukan (Rin) dan tahanan luaran (Rout) menggunakan potensiometer. Cara pengukuran Rin dan Rout sama seperti praktikum sebelumnya. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 6. 77 /IKMEXERFIPENEVOI4IRKYEXXVERWMWXSVOIPEWEFEFGHL E8YNYER/IKMEXER4IQFIPENEVER Dengan mempelajari materi ini siswa dapat: 1. Menjelaskan transistor sebagai penguat daya berdasarkan kelasnya 2. Memahami transistor sebagai penguat daya berdasarkan kelasnya 3. Menerapkan transistor sebagai penguat daya berdasarkan kelasnya F9VEMER1EXIVM Sudah menjadi suatu hal yang lumrah jika seseorang selalu mencari sesuatu yang lebih baik. Tak terkecuali di bidang rancang bangun penguat amplifier, perancang, peminat atau insinyur elektronika tak pernah berhenti mencari berbagai macam konsep yang lebih baik. Ada beberapa jenis penguat audio yang dikategorikan antara lain sebagai penguat class A, B, AB, C, D, T, G, H dan beberapa tipe lainnya yang belum disebut di sini. Tulisan berikut membahas secara singkat apa yang menjadi ciri dan konsep dari sistem power amplifier (PA) tersebut. *MHIPMXEWHER)JMWMIRWM Penguat audio (amplifier) secara harfiah diartikan dengan memperbesar dan menguatkan sinyal input. Tetapi yang sebenarnya terjadi adalah, sinyal input di-replika (copied) dan kemudian di reka kembali (re-produced) menjadi sinyal yang lebih besar dan lebih kuat. Dari sinilah muncul istilah fidelitas (fidelity) yang berarti seberapa mirip bentuk sinyal keluaran hasil replika terhadap sinyal masukan. Ada kalanya sinyal input dalam BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR prosesnya kemudian terdistorsi karena berbagai sebab, sehingga bentuk sinyal keluarannya menjadi cacat. Sistem penguat dikatakan memiliki fidelitas yang tinggi (high fidelity), jika sistem tersebut mampu menghasilkan sinyal keluaran yang bentuknya persis sama dengan sinyal input. Hanya level tegangan atau amplituda saja yang telah diperbesar dan dikuatkan. Di sisi lain, efisiensi juga mesti diperhatikan. Efisiensi yang dimaksud adalah efisiensi dari penguat itu yang dinyatakan dengan besaran persentasi dari power output dibandingkan dengan power input. Sistem penguat dikatakan memiliki tingkat efisiensi tinggi (100 %) jika tidak ada rugi-rugi pada proses penguatannya yang terbuang menjadi panas. 78 1EGEQ1EGEQ4IRKYEX8VERWMWXSV Amplifier atau power amplifier berfungsi untuk menguatkan sinyal audio setelah mengalami proses. Sinyal yang diterima akan dikuatkan untuk kemudian di umpankan ke loudspeaker. Maka penguat kelas dibedakan menjadi: /IPEW% Ciri-ciri: Sinyal keluarannya bekerja pada daerah aktif. Fidelitas yang tinggi Bentuk sinyal keluarannya sama persis dengan input (asalkan sinyal masih bekerja di daerah aktif). Efisiensi yang rendah (25% – 50%). Karena titik Q berada pada titik A, sehingga walaupun tidak ada sinyal input (atau ketika sinyal input = 0 Vac) transistor tetap bekerja pada daerah aktif dengan arus bias konstan. Transistor selalu ON sehingga sebagian besar sumber catu daya terbuang menjadi panas. Transistor penguat kelas A perlu ditambah dengan pendingin ekstra (misalnya heatsink yang lebih besar). Contoh dari penguat kelas A adalah adalah rangkaian dasar common emiter (CE) transistor. Penguat tipe kelas A dibuat dengan mengatur arus bias yang sesuai di titik tertentu yang ada pada garis bebannya. Sedemikian rupa sehingga titik Q ini berada tepat di tengah garis beban kurva VCE-IC dari rangkaian penguat tersebut dan sebut saja titik ini titik A. Gambar berikut adalah contoh rangkaian common emitor dengan transistor NPN BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Q1. 79 Garis beban pada penguat ini ditentukan oleh resistor Rc dan Re dari rumus Vcc = Vce + IcRc + IeRe. Jika Ie = Ic maka dapat disederhanakan menjadi Vcc = Vce + Ic (RC+Re). Selanjutnya pembaca dapat menggambar garis beban rangkaian ini dari rumus tersebut. Sedangkan resistor Ra dan Rb dipasang untuk menentukan arus bias. Pembaca dapat menentukan sendiri besar resistor-resistor pada rangkaian tersebut dengan pertama BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR menetapkan berapa besar arus Ib yang memotong titik Q. 80 Besar arus Ib biasanya tercantum pada datasheet transistor yang digunakan. Besar penguat sinyal AC dapat dihitung dengan teori analisa rangkaian sinyal AC. Analisa rangkaian sinyal Ac adalah dengan menghubung singkat setiap komponen kapasitor C dan secara imajiner menyambungkan Vcc ke ground. Dengan cara ini rangkaian gambar 1 dapat dirangkai menjadi seperti gambar 3. Resistor Ra dan Rc dihubungkan ke ground dan semua kapasitor dihubung singkat. Dengan adanya kapasitor Ce, nilai Re pada analisa sinyal AC menjadi tidak berarti. Pembaca dapat mencari lebih lanjut literature yang membahas penguatan transistor untuk mengetahui bagaimana perhitungan nilai penguatan transistor secara detail. Penguatan didefinisikan dengan Vout/Vin = rc/re dimana rc adalah resistansi Rc pararel dengan beban Rl (pada penguat akhir, RL adalah speaker 8 Ohm) dan re adalah resistansi penguatan transistor. Nilai re dapat dihitung dari rumus yang datanya juga ada di datasheet transistor. Gambar di bawah ini menunjukkan ilustrasi penguatan sinyal input serta proyeksinya menjadi sinyal output terhadap garis kurva x-y rumus penguatan Vout = (rc/re) Vin. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR re = hfe/hie 81 /)0%7& Ciri-ciri Pushpull / Transistor bekerja bergantian antara Q1 (NPN) dan Q2 (PNP). Panas yang dihasilkan tidak terlalu besar Efisiensi lebih besar (75%) Adanya cacat silang (cross over) Tegangan Power supply +, - dan Ground. Panas yang berlebih menjadi masalah tersendiri pada penguat kelas A. Maka dibuatlah penguat kelas B dengan titik Q yang digeser ke titik B (pada gambar di bawah ini). Titik B adalah satu titik pada garis beban dimana titik ini berpotongan dengan garis arus Ib = 0. Karena letak titik yang demikian, maka transistor hanya bekerja aktif pada satu bagian phase gelombang saja. Oleh sebab itu penguat kelas B selalu dibuat dengan 2 buah BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR transistor Q1 (NPN) dan Q2 (PNP). 82 Karena kedua transistor ini bekerja bergantian, maka penguat kelas B sering dinamakan sebagai penguat Push-Pull. Rangkaian dasar PA kelas B adalah seperti pada gambar di bawah. Jika sinyalnya berupa gelombang sinus, maka transistor Q1 aktif pada 50 % siklus pertama (phase positif 0o-180o) dan selanjutnya giliran transistor Q2 aktif pada siklus 50 % berikutnya (phase negatif 180o – 360o). Penguat kelas B lebih efisien dibanding dengan kelas A, sebab jika tidak ada sinyal input (vin = 0 volt) maka arus bias Ib juga = 0 dan praktis membuat kedua transistor dalam BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR keadaan OFF. 83 Efisiensi penguat kelas B kira-kira sebesar 75%. Namun bukan berarti masalah sudah selesai, sebab transistor memiliki ke-tidak ideal-an. Pada kenyataanya ada tegangan jepit Vbe kira-kira sebesar 0.7 volt yang menyebabkan transistor masih dalam keadaan OFF walaupun arus Ib telah lebih besar beberapa mA dari 0. Ini yang menyebabkan masalah cross-over pada saat transisi dari transistor Q1 menjadi transistor Q2 yang bergantian menjadi aktif. Gambar di bawah menunjukkan masalah cross-over ini yang penyebabnya adalah adanya dead zone transistor Q1 dan Q2 pada saat transisi. Pada penguat akhir, salah satu cara mengatasi masalah cross-over adalah dengan menambah filter crossover (filter pasif L dan C) pada masukan speaker. /)0%7%& BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Ciri-ciri Pushpull / Transistor bekerja bergantian antara Q1 (NPN) dan Q2 (PNP). Panas yang dihasilkan tidak terlalu besar Efisiensi lebih besar (50% s/d 75%) Tidak terjadi cacat silang(cross over) Fidelitas Tinggi Terjadi penggemukan sinyal pada kedua transistornya aktifnya pada saat transisi (gumming). 84 Tegangan Power supply +, - dan Ground. Cara lain untuk mengatasi cross-over adalah dengan menggeser sedikit titik Q pada garis beban dari titik B ke titik AB. Tujuannya agar pada saat transisi sinyal dari phase positif ke phase negative dan sebaliknya terjadi overlap diantara transistor Q1 dan Q2. Pada saat itu, transistor Q1 masih aktif sementara transistor Q2 mulai aktif dan demikian juga pada phase sebaliknya. Penguat kelas AB merupakan kompromi antara efisiensi (sekitar 50%75%) dengan mempertahankan fidelitas sinyal keluaran. Ada beberapa teknik yang sering dipakai untuk menggeser titik Q sedikit di atas daerah cut-off. Salah satu contohnya adalah seperti gambar-9 berikut ini. Resistor R2 di sini berfungsi untuk memberi tegangan jepit antara base transistor Q1 dan Q2. Pembaca dapat menentukan berapa nilai R2 ini untuk memberikan arus bias tertentu bagi kedua transistor. Tegangan jepit pada R2 dihitung dari pembagi tegangan R1, R2 dan R3 dengan rumus Lalu tentukan arus base dan lihat relasinya dengan arus Ic dan Ie sehingga dapat dihitung relasiny dengan tegangan jepit R2 dari rumus VR2= 2x0.7 + Ie(Re1 + Re2) Penguat kelas AB ternyata punya masalah dengan teknik ini, sebab akan terjadi BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR VR2 = (2VCC) R2/(R1+R2+R3) penggemukan sinyal pada kedua transistornya aktif ketika saat transisi. Masalah ini disebut dengan gumming. 85 Untuk menghindari masalah gumming ini, ternyata sang insinyur tidak kehilangan akal. Maka dibuatlah teknik yang hanya mengaktifkan salah satu transistor saja pada saat transisi. Caranya adalah dengan membuat salah satu transistornya bekerja pada kelas AB dan satu lainnya bekerja pada kelas B. Teknik ini bisa dengan memberi bias konstan pada salah satu transistornya yang bekerja pada kelas AB (biasanya selalu yang PNP). Caranya dengan menganjal base transistor tersebut menggunakan deretan dioda atau susunan satu transistor aktif. Maka kadang penguat seperti ini disebut juga dengan penguat kelas AB plus B atau bisa saja diklaim sebagai kelas AB saja atau kelas B karena dasarnya adalah PA kelas B. Penyebutan ini tergantung dari bagaimana produk amplifier anda mau diiklankan. Karena penguat kelas AB terlanjur memiliki konotasi lebih baik dari kelas A dan B. Namun yang penting adalah dengan teknik-teknik ini bertujuan untuk BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR mendapatkan efisiensi dan fidelitas yang lebih baik dapat terpenuhi. 86 /)0%7' Ciri-ciri: Hanya memerlukan satu Transistor bekerja aktif hanya pada fasa positif Efisiensi tinggi (100%) Fidelitas lebih rendah dari kelas AB Sering dipakai dalam rangkaian osilator pemancar Bekerja di daerah aktif/linear. Kalau penguat kelas B perlu 2 transistor untuk bekerja dengan baik, maka ada penguat yang disebut kelas C yang hanya perlu 1 transistor. Ada beberapa aplikasi yang memang hanya memerlukan 1 phase positif saja. Contohnya adalah pendeteksi dan penguat Transistor penguat kelas C bekerja aktif hanya pada phase positif saja, bahkan jika perlu cukup sempit hanya pada puncak-puncaknya saja dikuatkan. Sisa sinyalnya bisa direplika oleh rangkaian resonansi L dan C. Tipikal dari rangkaian penguat kelas C adalah seperti pada rangkaian berikut ini. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR frekuensi pilot, rangkaian penguat tuner RF dan sebagainya. 87 10 Rangkaian Dasar Penguat Kelas C Rangkaian ini juga tidak perlu dibuatkan bias, karena transistor memang sengaja dibuat bekerja pada daerah saturasi. Rangkaian L C pada rangkaian tersebut akan ber-resonansi dan ikut berperan penting dalam me-replika kembali sinyal input menjadi sinyal output dengan frekuensi yang sama. Rangkaian ini jika diberi umpanbalik dapat menjadi rangkaian osilator RF yang sering digunakan pada pemancar. Penguat kelas C memiliki efisiensi yang tinggi bahkan sampai 100%, namun tingkat fidelitasnya memang lebih rendah. Tetapi sebenarnya fidelitas yang tinggi bukan menjadi tujuan dari penguat jenis BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR ini. 88 /)0%7( Ciri-ciri Menggunakan Teknik PWM Pulsa Width Modulation) dimana lebar dari pulsa ini proporsional terhadap amplitudo sinyal input. Bekerja sebagai switching transistor Menggunakan teknik sampling memerlukan sebuah generator gelombang segitiga dan komparator untuk menghasilkan sinyal PWM yang proporsional terhadap amplitudo sinyal input. Untuk Menaikkan fidelitas diperlukan filter Sering dipakai dalam penguat digital 1 bit (on atau off ). Penguat kelas D menggunakan teknik PWM ( Pulse Width Modulation) dimana lebar dari pulsa ini proporsional terhadap amplitude sinyal input. Pada tingkat akhir, sinyal PWM men-drive transistor switching ON dan OFF sesuai dengan lebar pulsanya. Transistor switching yang digunakan biasanya adalah transistor jenis FET. Konsep penguat kelas D ditunjukkan pada gambar 11. Teknik sampling pada system penguat kelas D memerlukan sebuah generator gelombang segitiga dan komparator untuk menghasilkan sinyal PWM yang proporsional terhadap amplitude sinyal input. Pola sinyal PWM hasil dari teknik sampling digambarkan pada gambar 12. Paling akhir diperlukan filter untuk BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR meningkatkan fidelitas. Konsep Penguat Kelas D 89 Ilustrasi modulasi PWM penguat kelas D Beberapa produsen pembuat PA meng-klaim penguat kelas D produksinya sebagai penguat digital. Secara kebetulan notasi D dapat diartikan menjadi Digital. Sebenarnya bukanlah persis demikian, sebab proses digital mestinya mengandung proses manipulasi sederetan bit-bit yang pada akhirnya ada proses konversi digital ke analog (DAC) atau ke PWM. Kalaupun mau disebut digital, penguat kelas D adalah penguat digital 1 bit (on atau off saja). /)0%7) Ciri-ciri Mirip penguat kelas C Memerlukan rangkaian LC dengan transistor yang bekerja kurang dari setengah duty BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR cycle Bekerja sebagai switching transistor Biasanya memerlukan Transistor jenis FET Efisien dan cocok untuk aplikasi yang memerlukan drive arus yang besar namun dengan arus input yang sangat kecil. Disipasi panas kecil Biasanya diaplikasikan pada peralatan transmisi mobile semisal telepon genggam. Penguat kelas E pertama kali dipublikasikan oleh pasangan ayah dan anak Nathan D dan Alan D Sokal tahun 1972. Dengan struktur yang mirip seperti penguat kelas C, penguat kelas E memerlukan rangkaian resonansi L/C dengan transistor yang hanya bekerja 90 kurang dari setengah duty cycle. Bedanya, transistor kelas C bekerja di daerah aktif (linier). Sedangkan pada penguat kelas E, transistor bekerja sebagai switching transistor seperti pada penguat kelas D. Biasanya transistor yang digunakan adalah transistor jenis FET. Karena menggunakan transistor jenis FET (MOSFET/CMOS), penguat ini menjadi efisien dan cocok untuk aplikasi yang memerlukan drive arus yang besar namun dengan arus input yang sangat kecil. Bahkan dengan level arus dan tegangan logik pun sudah bisa membuat transitor switching tersebut bekerja. Karena dikenal efisien dan dapat dibuat dalam satu chip IC serta dengan disipasi panas yang relatif kecil, penguat kelas E banyak diaplikasikan pada peralatan transmisi mobile semisal telepon genggam. Di sini antena adalah bagian dari rangkaian resonansinya. /)0%7* Ciri-ciri Disebut juga penguat digital Menggunakan konsep modulasi PWM dengan switching transistor serta filter Proses sebelumnya adalah manipulasi bit-bit digital. Di dalamnya ada audio prosesor dengan proses umpanbalik yang juga digital untuk koreksi waktu tunda dan fasa. Penguat kelas T bisa jadi disebut sebagai penguat digital. Tripath Technology membuat desain digital amplifier dengan metode yang mereka namakan Digital Power Processing (DPP). Mungkin terinspirasi dari PA kelas D, rangkaian akhirnya menggunakan konsep modulasi PWM dengan switching transistor serta filter. Pada penguat kelas D, proses dibelakangnnya adalah proses analog. Sedangkan pada penguat kelas T, proses sebelumnya adalah manipulasi bit-bit digital. Di dalamnya ada audio prosesor dengan proses umpanbalik yang juga digital untuk koreksi timing delay dan phase. Ciri-ciri Termasuk penguat analog untuk memperbaiki efisiensi dari penguat kelas B/AB Tegangan supply dibuat bertingkat karena membutuhkan tegangan yang tinggi. Kelas G tergolong penguat analog yang tujuannya untuk memperbaiki efesiensi dari penguat kelas B/AB. Pada kelas B/AB, tegangan supply hanya ada satu pasang yang BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR /)0%7+ sering dinotasikan sebagai +VCC dan –VEE misalnya +12V dan –12V (atau ditulis dengan +/-12volt). Pada penguat kelas G, tegangan supply-nya dibuat bertingkat. Terutama untuk aplikasi yang membutuhkan power dengan tegangan yang tinggi, agar efisien tegangan 91 supplynya ada 2 atau 3 pasang yang berbeda. Misalnya ada tegangan supply +/-70 volt, +/-50 volt dan +/-20 volt. Konsep ranagkaian PA kelas G seperti pada gambar-13. Sebagai contoh, untuk alunan suara yang lembut dan rendah, yang aktif adalah pasangan tegangan supply +/-20 volt. Kemudian jika diperlukan untuk men-drive suara yang keras, tegangan supply dapat di-switch ke pasangan tegangan supply maksimum +/-70 volt. Konsep penguat kelas G dengan tegangan supply yang bertingkat. /)0%7, Ciri-ciri Termasuk penguat analog untuk memperbaiki efisiensi dari penguat kelas B/AB Mirip penguat kelas G dengan tegangan supply yang dapat berubah sesuai BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR kebutuhan Kompleks namun efisien Tinggi rendahnya tegangan supply dirancang agar lebih linier tidak terbatas hanya ada 2 atau 3 tahap saja Tegangan supply mengikuti tegangan output dan lebih tinggi hanya beberapa volt Konsep penguat kelas H sama dengan penguat kelas G dengan tegangan supply yang dapat berubah sesuai kebutuhan. Hanya saja pada penguat kelas H, tinggi rendahnya tegangan supply di-desain agar lebih linier tidak terbatas hanya ada 2 atau 3 92 tahap saja. Tegangan supply mengikuti tegangan output dan lebih tinggi hanya beberapa volt. Penguat kelas H ini cukup kompleks, namun akan menjadi sangat efisien. G6ERKOYQER Penguat audio (amplifier) adalah memperbesar dan menguatkan sinyal input. Fidelitas adalah seberapa mirip bentuk sinyal keluaran hasil replica terhadap sinyal masukan. Efisiensi penguat adalah besaran persentasi dari power output dibandingkan dengan power input. Setiap kelas penguatan memiliki kelemahan dan kelebihannya masing-masing baik penguat kelas A, B, AB, C, D, T, G, H dan penguat kelas yang lain. 1. Jelaskan titik kerja dari penguat transistor kelas A! 2. Jelaskan kelemahan dari penguat transistor kelas B! 3. Sebutkan ciri-ciri penguat transistor kelas C! BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR H8YKEW 93 I8IW*SVQEXMJ 7SEP4MPMLER+ERHE 1. Penguat power amplifier yang paling banyak dijumpai di pasaran dan paling banyak dipakai adalah …. a. Penguat kelas A b. Penguat kelas B c. Penguat kelas AB d. Penguat kelas D e. Penguat kelas C 2. Penguat power amplifier yang paling banyak dijumpai di pasaran dan paling banyak dipakai adalah …. a. Penguat kelas A b. Penguat kelas B c. Penguat kelas AB d. Penguat kelas D e. Penguat kelas C BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 3. Ciri-ciri penguat transistor sebagai berikut Push pull / Transistor bekerja bergantian antara Q1 (NPN) dan Q2 (PNP). Panas yang dihasilkan tidak terlalu besar Efisiensi lebih besar (50% s/d 75%) Tidak terjadi cacat silang (cross over) Fidelitas Tinggi Terjadi penggemukan sinyal pada kedua transistor pada saat transisi (gumming) Power supply simetri (+, - dan Ground) Ciri-ciri diatas adalah ciri-ciri penguat transistor… a. Penguat kelas A b. Penguat kelas B c. Penguat kelas C d. Penguat kelas H e. Penguat Kelas AB 94 4. Ciri-ciri penguat transistor sebagai berikut • Hanya memerlukan satu Transistor • bekerja aktif hanya pada fasa positif • Efisiensi tinggi (100%) • Fidelitas lebih rendah dari kelas AB • Sering dipakai dalam rangkaian osilator pemancar • Bekerja di daerah aktif/linear. Ciri-ciri diatas adalah ciri-ciri penguat transistor… a. Penguat kelas A b. Penguat kelas B c. Penguat kelas C d. Penguat kelas H e. Penguat Kelas AB 5. Tujuan penggunaan kapasitor dalam rangkaian penguat transistor adalah… a. Menaikkan impedansi output transistor b. Pendingin transistor c. melewatkan sinyal ac dan memblokir sinyal dc d. Menyediakan bias transistor e. Pelindung transistor 6. Jika sebuah transistor memiliki power rating 1W dan arus kolektor 100mA, maka tegangan maksimum yang diperbolehkan mengalir pada kolektor sebesar… a. 1V c. 20V d. 10V e. 2V 7. Jika sebuah transistor memiliki power rating 1W dan arus kolektor 100mA, maka tegangan maksimum yang diperbolehkan mengalir pada kolektor sebesar… BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR b. 100V a. Penguat tunggal b. Penguat ganda 95 c. Penguat push-pull d. Penguat Simetri e. Penguat differensial 8. Gambar dibawah adalah gambar kurva karakteristik a. Penguat kelas A b. Penguat kelas B c. Penguat kelas C d. Penguat kelas D e. Penguat Kelas AB 9. Penguat transistor kelas A lebih sering disebut penguat… a. Symmetrical b. Single-ended c. Reciprocating d. Differential BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR e. push-pull 96 ouput dari… 10. Gambar dibawah adalah skema dasar dari sebuah penguat… a. Penguat kelas A b. Penguat kelas B c. Penguat kelas C d. Penguat kelas H e. Penguat Kelas AB 7SEP)WWE] 1. Sebutkan ciri-ciri penguat transistor kelas A! 2. Sebutkan ciri-ciri penguat transistor kelas B! 3. Pada rangkaian penguat transistor Kelas A berikut dimana: Vcc=12 Volt, arus kolektor Ic = 100 mA, hFE = 100 dan VBE = 0,7 Volt. Berapa BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR nilai resistor bias basisnya? 97 4. Rangkaian penguat transistor kelas A di samping dirancang agar arus kolektornya sebesar 10 mA dengan tegangan kolektor sebesar 6 Volt terhadap ground, sedangkan Vcc = 12 Volt. Berapa nilai yang tepat untuk resistor di kolektor? 5. Penguat Kelas A di samping menggunakan transistor dengan faktor penguatan arus hFE = 100, Vcc = 12 Volt, VBE = 0,9 Volt, VCE = 6 Volt, dan resistor basis sebesar 510K. Berapa nilai resistor di Emitor? BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 98 J/YRGM.E[EFER*SVQEXMJ /YRGM.E[EFER7SEP4MPMLER+ERHE 2S % & ' ( ) /YRGM.E[EFER7SEP)WWE] 1. Ciri-ciri penguat transistor kelas A Sinyal keluarannya bekerja pada daerah aktif. Fidelitas yang tinggi Bentuk sinyal keluarannya sama persis dengan input Efisiensi yang rendah (25% – 50%). Transistor selalu ON sehingga sebagian besar sumber catu daya terbuang menjadi panas. Transistor penguat kelas A perlu ditambah dengan pendingin ekstra (misalnya 2. Ciri-ciri penguat transistor kelas B! Push pull / Transistor bekerja bergantian antara Q1 (NPN) dan Q2 (PNP). Panas yang dihasilkan tidak terlalu besar Efisiensi lebih besar (75%) Adanya cacat silang(cross over) Tegangan Power supply +, - dan Ground BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR heatsink yang lebih besar). 99 3. Diketahui : VCC = 12V IC = 100mA VBE = 0.7V β/hFE = 100 Ditanya : Nilai RB atau R1? Jawab : Titik kerja penguat kelas A berada pada VC = ½ . VCC = ½ . 12 = 6V 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 𝐼𝐼𝐼𝐼 100𝑚𝑚𝑚𝑚 = = 1𝑚𝑚𝑚𝑚 𝛽𝛽 100 𝑉𝑉𝑉𝑉1 = 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉𝑉𝑉𝑉 − 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 6𝑉𝑉 − 0.7𝑉𝑉 = 5.3𝑉𝑉 𝑅𝑅1 = 𝑉𝑉𝑉𝑉1 5.3𝑉𝑉 = = 5𝐾𝐾3 Ω 1𝑚𝑚𝑚𝑚 𝐼𝐼𝐼𝐼 Jadi nilai R1 atau R basis adalah 5K3 Ω 4. Diketahui : VCC = 12V IC = 10mA VC = 6V Ditanya : Nilai RC atau R2? BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Jawab : 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉𝑉𝑉𝑉 + 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 − 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 12𝑉𝑉 − 6𝑉𝑉 = 6𝑉𝑉 Berdasarkan hukum Ohm 𝑉𝑉 = 𝐼𝐼. 𝑅𝑅, maka : 𝑅𝑅𝑅𝑅 = 6𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = = 600Ω 10𝑚𝑚𝑚𝑚 𝐼𝐼𝐼𝐼 Jadi nilai resistor kolektor atau R2 adalah 600 Ω 100 5. Diketahui : VCC = 12V VCE = 6V VBE = 0.9V RB/R2= 510K β/hFE = 100 Ditanya : Nilai RE atau R1? Jawab : Untuk menemukan nilai resistor di emitter yaitu R1 harus dihitung dahulu tegangan pada R1, arus Emitor, dan arus base, dihitung menurut nilai mana yang dapat dicari lebih dahulu. Tegangan pada R1 yaitu: 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉– 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 12 𝑉𝑉– 6 𝑉𝑉 = 6 𝑉𝑉 Untuk menemukan arus emitor, harus dicari arus base lebih dahulu, yaitu: 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 𝑉𝑉𝑉𝑉2 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 − 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 − 𝑉𝑉𝑉𝑉 12 − 0.9 − 6 = = = 10𝜇𝜇𝜇𝜇 𝑅𝑅2 𝑅𝑅2 510𝐾𝐾 Setelah ditemukan IB = 10µA, maka : 𝐼𝐼𝐼𝐼 = ℎ𝐹𝐹𝐹𝐹 𝑥𝑥 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 100 𝑥𝑥 10𝜇𝜇𝜇𝜇 = 1000𝜇𝜇𝜇𝜇 Berdasarkan hukum Ohm 𝑉𝑉 = 𝐼𝐼. 𝑅𝑅, maka : 𝑅𝑅𝑅𝑅 = 𝑉𝑉𝑉𝑉 6𝑉𝑉 = = 5940.6Ω ≈ 6𝐾𝐾Ω 𝐼𝐼𝐼𝐼 1.01𝑚𝑚𝑚𝑚 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 𝐼𝐼𝐼𝐼 + 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 1000𝜇𝜇𝜇𝜇 + 10𝜇𝜇𝜇𝜇 = 1010𝜇𝜇𝜇𝜇 = 1.01𝑚𝑚𝑚𝑚 101 K0IQFEV/IVNE 4IRKYEX(E]E/IPEW% E %PEXHER&ELER 2S %PEX&ELER /IXIVERKER .YQPEL Dual Trace 1 - 1 Sanwa 1 1 Osiloskop 2 Function Generator 3 Multimeter Digital 4 Power Supply - 1 5 Probe Oskiloskop - 2 6 Probe Function Generator - 2 7 Capit Buaya - 4 8 Transistor TIP 41 C 1 9 10 Resistor Kapasitor 11 Project Board 12 Kabel Jumper - 120 Ω - 820 Ω - 15 Ω - 56 Ω - 10 uF - 10 uF - 100 uF @ 1 pcs @ 1 pcs Potongan 1 10 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR F 102 /IWIPEQEXER/IVNE a. Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan! b. Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen c. Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi guru untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian! G +EQFEV6ERKOEMER 0ERKOEL4IVGSFEER Buatlah rangkaian penguat kelas A pada project board seperti pada gambar di atas. Hubungkan dengan Generator dan atur nilai VCC sebesar 20V. Hubungkan probe CN1 osiloskop pada input dan ground serta probe CN2 osiloskop pada output dan ground. Atur frekuensi pada generator sebesar 50 Hz, 100 Hz, 500 Hz, 1 KHz, 10 KHz, 20 KHz, 50 KHz. Atur agar VCE bernilai setengah dari VCC agar sinyal keluaran tidak terpotong dengan memutar R1. Catat data kedalam tabel 1. Kemudian hasil pengukuran dibandingkan dengan hitungan secara teori. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR H 103 8EFIP(EXETIRKEQEXERTIRKYEXHE]EOIPEW% *VIOYIRWM ,^ 50 100 500 1000 10000 20000 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 50000 104 :MR Q: :SYX Q: %Z BAB III &%&--- EVALUASI ):%09%7- /SKRMXMJ7OMPP Nama Siswa : …………………………………………. Hari, Tanggal : …………………………………………. 4MPMLPELNE[EFER]ERKFIREVHEVMWSEPWSEPHMFE[ELMRM 1. 2. Komponen elektronika yang berfungsi sebagai penguat adalah.. a. Transistor b. Dioda c. Transformator d. Condensator/elco. e. Resistor Dari gambar di bawah ini, manakah simbol transistor untuk membuat layout PCB? 3. Prinsip kerja transistor adalah berdasarkan aliran pembawa mayoritas dan minoritas, artinya arus yang mengalir berupa… a. Arus hole dan arus electron b. Arus hole dan arus ion-ion c. Arus electron dan arus neutron BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR % 105 4. 5. d. Arus hole saja e. Arus electron saja Salah satu keuntungan transistor adalah… a. Perlu pemanasan sebelum beroperasi b. Bekerja baik pada tegangan tinggi saja c. Selalu memerlukan pemakaian arus yang besar d. Tahan terhadap goncangan e. Umumnya tidak bertahan lama Yang termasuk elektroda-elektroda yang terdapat pada sebuah transistor biopolar adalah… BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 6. 106 a. Kolektor, basis dan drain b. Emitor, basis dan gate c. Kolektor, emitor dan anoda d. Basis, anoda dan emitter e. Emiter, basis dan kolektor Gambar berikut ini adalah… a. Simbol transistor NPN b. Simbol transistor PNP c. Simbol Dioda d. Skema penggsnti transistor NPN e. Skema pengganti transistor PNP 7. 8. 9. Polaritas tegangan pada transistor NPN adalah… a. Emitor (+), Basis (+), dan Kolektor (+) b. Emitor (-), Basis (+), dan Kolektor (-) c. Emitor (+), Basis (+), dan Kolektor (-) d. Emitor (-), Basis (-), dan Kolektor (-) e. Emitor (-), Basis (-), dan Kolektor (+) Tegangan diberikan antara diode basis-kolektor adalah… a. Tegangan dc, Vbc b. Tegangan ac, Vbc c. Tegangan dc, Vce d. Tegangan dc, Vbe e. Tegangan ac, Vce Transistor berasal dari kata “transfer dan resistor” artinya… a. Trafo dan resistor b. Resistor dan inductor c. Kapasitor dan resistor d. Perpindahan muatan e. Perpindahan perlawanan a. Ic = Ib b. Ib = Ie c. Ie = Ic d. Ic = 0 e. Ie = 0 11. Pola susunan rangkaian transistor disebut dengan… a. Pengertian transistor b. Karakteristik transistor c. Pembiasan transistor d. Konfigurasi transistor BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 10. Dalam pembiasan transistor, adc akan sama dengan I apabila… 107 e. Penguat transistor 12. Pemakaian basis secara bersama sebagai input dan output dinamakan rangkaian… a. Common Emitor b. Common Colector c. Common Base d. Forward Bias e. Reverse Bias 13. Yang menjadi input rangkaian Common Collector adalah.... a. Emitter – Collector d. Katoda - Emitter b. Collector - Base e. Anoda - base c. Base - Collector 14. Rangkaian dibawah ini adalah konfigurasi transistor... a. Common Emitter b. Common Collector c. Common Base d. Forward Bias e. Reverse Bias 15. Gambar disamping adalah contoh rangkaian transistor sebagai gerbang logika… BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR a.NOT 108 b.AND c.OR d.NOR e. NAND 7SEP)WWE] 1. Jelaskan pengertian transistor bipolar! 2. Gambarkanlah simbol dan skema kedua jenis transistor bipolar! 3. Sebutkan beberapa fungsi dari transistor! 4. Sebutkan 3 klasifikasi penguat pada transistor! 5. Gambarkan dan jelaskan karakteristik dari rangkaian common base! BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 109 &4WMOSQSXSV7OMPP 1)6%/-86%2+/%-%286%27-7836 E 4IVEPEXERHEROSQTSRIR]ERKHMKYREOER No. Nama Peralatan / Komponen Spesifikasi Jumlah 1. DC Power Supply 0 – 30 V / 3 A 1 bh 2. Multimeter Analog/Digital Range : 50µA - 0.25 DCA / 1 bh 0.1 - 1000 DCV / 10 - 1000 ACV / x1 - x10k Ω 3. Project Board GL No. 12 1 bh 4. Transistor NPN 2 bh 5. Led 5 mm 2 bh 6. Resistor 33 KΩ 2 bh 7. Resistor 470 Ω 2 bh 8. Kapasitor Elektrolit 47 uF/16 Volt 2 bh 9. Kabel Jumper Kabel Tunggal Scp F 6ERKOEMER4IVGSFEER BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 110 R1= 470 Ω, R2=33K Ω, R3=33K Ω, R4=470 Ω, C1=47uF, C2=47uF, Vcc=9V. G /IWIPEQEXER/IVNE a. Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan! b. Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen c. Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi guru untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian! H I 4VSWIHYV/IVNE Rakitlah rangkaian seperti gambar rangkaian diatas. Rangkaian benar jika lampu LED 1 dan LED 2 menyala secara bergantian Ukurlah bagian-bagian yang telah ditentukan pada saat LED menyala. ,EWMP4IVGSFEER 23 8-8-/4)2+9/96%2 :0)( :') :&) - 8 /)8 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 111 0)1&%64)2-0%-%246%/8-/ Nama Peserta Didik : ……………………………………….. Hari, Tanggal No I : ………………………………………... Aspek Penilaian Skor Maks Skor Perolehan Keterangan Persiapan Kerja : Berpakaian Praktik kerja lengkap rapi. Menyiapkan bahan sesuai daftar Menyiapkan Alat sesuai daftar II Hasil Kerja: Pemasangan komponen yang kuat Kerapian Ketepatan pemasangan komponen Kesesuaian Hasil pengukuran Rangkaian berfungsi ketika di uji coba III Sikap Kerja Kemandirian bekerja Ketelitian, kecermatan dalam bekerja IV Waktu Penyelesaian: Tepat sesuai waktu yang ditentukan BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Terlambat (Toleransi 30 Menit) Lambat dari waktu yang ditentukan (Melebihi 30 menit) Skor Maksimal TOTAL 1IRKIXELYM +YVY4VEOXIO 112 (……………..) '%XXMXYHI7OMPP Nama Siswa :…………………………………………… Hari, Tanggal :……………………………………….….. Berilah tanda (v) pada kolom SL, SR, KD dan TP dari sikap-sikap peserta didik selama pembelajaran berlanjut. 2S 1 -RHMOEXSV 4MPMLER.E[EFER -RWXVYQIR 70 Berdoa sebelum Siswa berdoa sebelum dan sesudah pembelajaran pembelajaran. Siswa 76 /( 84 berdoa sesudah pembelajaran Disiplin dalam dalam Siswa mengikuti Praktik melaksanakan dengan baik praktik. 3 4 Selalu Siswa memperhatikan prosedur keselamatan kerja kerja saat praktik Menyelesaikan Siswa mengerjakan tugas tugas-tugas atau yang diberikan oleh guru. jobsheet yang diberikan oleh guru dengan baik. 5 Siswa datang tepat waktu Tanggung jawab memperhatikan keselamatan Siswa mengumpulkan tugas tepat waktu. Siswa menulis semua dalam perlengkapan menggunakan yang dipinjam di laborat. peralatan Siswa dan utama peralatan mengembalikan peralatan praktik pendukung telah dipinjam. lainnya. Siswa tempat praktik yang membersihkan praktik BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 2 setelah praktik selesai. 113 6 Terlibat aktif dalam Siswa bertanya terhadap pembelajaran. penjelasan guru yang kurang dipahami. Siswa berperan aktif dalam kegiatan praktik. Keterangan : SL : Selalu Skor =4 SR : Sering Skor =3 Skor =1 KD : Kadang-Kadang Skor TP =2 : Tidak Pernah 4IQFSFSXER7SEP BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 114 STS = Skor Total Siswa a = Skor yang diperoleh Siswa untuk Butir Soal (4VSHYO&IRHE/IVNE7IWYEM/VMXIVME7XERHEVX 1. Buatlah Layout PCB pada buku kerja dengan benar 2. Gambarlah rangkaian flip flop diatas dengan menggunakan rapido pada PCB berukuran 5 cm x 5 cm 3. Setelah selesai menggambar, larutkan PCB menggunakan Ferriclorit 4. Bor papan PCB yang akan digunakan untuk memasukkan kaki-kaki setiap komponen. 5. Masukkan semua komponen sesuai layout 6. Solderlah kaki komponen-komponen tersebut menggunakan Solder dan Timah. 7. Selesai )&EXEWER;EOXY=ERK8IPEL(MXIXETOER Batas waktu pembuatan produk/benda kerja yang ditetapkan adalah 2 x tatap muka. */YRGM.E[EFER /YRGM.E[EFER4MPMLER+ERHE No A B C D E 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 8 15 115 /YRGM.E[EFER7SEP)WWE] 1. Transistor bipolar adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya dengan kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan yaitu elektron dan lubang untuk membawa arus listrik. 2. 3. BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 4. 116 5. Beberapa fungsi dari transistor! Penguat tegangan, arus dan daya Sakelar Mixer Oscilator Digital logic Klasifikasi penguat pada transistor! Penguat basis bersama (common base) Penguat kolektor bersama (common collector) Penguat emitor bersama (common emitter) Karakteristik dari rangkaian common base! Impedansi input rendah Impedansi output sangat tinggi Sudut phase I/O adalah 0˚ Penguatan tegangan tinggi Penguatan arus rendah BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR Karakteristik: 117 DAFTAR PUSTAKA (%*8%64978%/% Dikmenjur. (2004). Pedoman Penulisan Modul Pembelajaran. Jakarta: Dikmenjur, Depdiknas. AspenCore,Inc.2016.http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_1.html Elektronika Dasar, 2013.http://elektronika-dasar.web.id/konsep-dasar-transistor/ Khayron,M.2009.https://electroniclib.wordpress.com/2009/12/31/transisto/#more-14 http://skemaku.com/sejarah-transistor-pada-perkembangan-teknologi-elektronika/ https://learn.sparkfun.com/tutorials/transistors http://nafisahseptinamalia-elektro2014.blogspot.co.id/2015/11/penguat-transistor-kelas-bab-c-d-e-f-g.html http://www.gatewan.com/2014/08/analisis-model-kelas-penguat-dalam-rangkaianelektronika.html BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR http://elektronika-dasar.web.id/transistor-sebagai-saklar/ 118 PENUTUP 4)29894 Alhamdulillahi Robbil ‘Alamiin, modul “Bipolar Junction Transistor” telah selesai. Penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada semua pihak yang telah membantu terselesaikannya modul ini. Ucapan special untuk suamiku tercinta M. Khayron yang telah sabar mendampingi dan membantu dalam menyelesaikan modul ini. Besar harapan penulis agar modul ini dapat dengan mudah dipelajari dan dipahami oleh siswa SMK se Indonesia dan untuk siswa SMK Negeri 1 Karawang khususnya, Semoga modul ini bermanfaat untuk penulis dan untuk pembaca semua. Terakhir, penulis ucapkan terima kasih kepada pemerintah Indonesia atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis. Dankeschön. 4IRYPMW BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR 1EVME&IWXEVMRE0EMPM78 119
