Tugas Pendahuluan Modul 2

MODUL 2 TRANSISTOR

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Soal

2. Prinsip kerja

3. Video Simulasi

4. Download File  

1. Soal[Kembali]

1. Apa yang dimaksud dengan transistor?

Pengertian Transistor
Transistor adalah sebuah komponen elektronik yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik atau sebagai saklar elektronik yang mengontrol arus listrik.
Transistor biasanya terbuat dari material semikonduktor seperti silikon dan memiliki tiga terminal: emitter, base, dan collector. Terdapat dua jenis transistor yang paling umum, yaitu transistor bipolar (BJT) dan transistor unipolar (FET). Berikut penjelasan singkat tentang keduanya:

1. 1. Transistor Bipolar (BJT):

Transistor bipolar memiliki dua tipe utama: NPN dan PNP.

•  Dalam transistor PNP, arus mengalir dari emitter ke collector ketika arus ke base diberikan.

• Dalam transistor NPN, arus mengalir dari collector ke emitter ketika arus ke base diberikan.

Transistor BJT digunakan sebagai penguat sinyal dan dalam berbagai aplikasi sirkuit analog.

1. 2. Transistor Efek Medan (FET):

Transistor FET juga memiliki dua tipe utama: JFET (Transistor Efek Medan Semikonduktor Terjepit) dan MOSFET (Transistor Efek Medan Semikonduktor Oksida Metal).
Transistor FET mengontrol arus listrik melalui medan listrik yang diterapkan pada gate.
MOSFET adalah jenis transistor FET yang sangat umum digunakan dalam berbagai aplikasi sirkuit digital dan analog.

2. Apa perbedaan antara transistor PNP dan NPN?

Perbedaan antara transistor PNP dan NPN

Perbedaan utama antara transistor PNP (Positive-Negative-Positive) dan NPN (Negative-Positive-Negative) terletak pada polaritasnya dan arah aliran arus. Berikut adalah perbedaan utama antara keduanya:

    1. Polaritas Arus:Transistor NPN:

Dalam transistor NPN, arus mengalir dari collector (C) ke emitter (E) melalui basis (B). Emitter memiliki polaritas positif, basis negatif, dan collector positif. 

Transistor PNP: Pada transistor PNP, arus mengalir dari emitter (E) ke collector (C) melalui basis (B). Collector memiliki polaritas positif, basis negatif, dan emitter positif.

    2. Simbol Sirkuit    

Simbol transistor NPN menunjukkan panah yang mengarah keluar dari emitter, menandakan arah aliran arus positif. 

Simbol transistor PNP menunjukkan panah yang mengarah masuk ke emitter, menandakan arah aliran arus negatif.

    3. Aplikasi Umum.

Transistor NPN lebih umum digunakan dalam sirkuit elektronik dan amplifikasi sinyal. Transistor PNP juga digunakan dalam beberapa aplikasi, terutama ketika polaritas positif

Diperlukan atau ketika digunakan dalam konfigurasi sinkron (sink) dalam logika digital.

    4. Penggunaan dalam Sirkuit Logika:

Transistor NPN biasanya digunakan dalam sirkuit logika digital sebagai saklar elektronik, di mana ketika arus diberikan ke basis, transistor menghantarkan arus dari collector ke emitter (logika ON).

Transistor PNP juga digunakan dalam sirkuit logika digital, tetapi dalam konfigurasi sinkron, di mana ketika arus diberikan ke basis, transistor menghentikan aliran arus dari collector ke emitter (logika ON).

3. Jelaskan prinsip kerja dari transistor!

Prinsip kerja dari transistor

1. Prinsip kerja transistor PNP 

Arus mengalir dari emitor menuju kolektor. Dibandingkan NPN, pada PNP terjadi hal sebaliknya ketika arus mengalir pada kaki basis, maka transistor tidak bekerja. Arus akan mengalir apabila kaki basis diberi sambungan ke ground (-) hal ini akan menginduksi arus pada kaki emitor ke kolektor. Jika basis dihubungkan diberi tegangan maka arus basis harus lebih kecil dari arus yang mengalir dari emitor ke kolektor. Penggunaan transistor jenis ini mulai jarang digunakan. Dibanding dengan NPN, transistor jenis PNP mulai sulit ditemukan dipasaran. Transistor jenis PNP adalah transistor negatif dimana akan dapat bekerja mengalirkan arus listrik jika basis dialiri arus negative (-)

 

2. Prinsip Kerja Transistor NPN 

Prinsip kerja transistor NPN adalah arus mengalir dari kolektor menuju emitor. Jika basis dihubungkan diberi tegangan maka arus basis harus lebih kecil dari arus yang mengalir dari kolektor ke emitor. Untuk mengalirkan arus tersebut dibutuhkan sambungan ke sumber positif (+) pada kaki basis. Ketika basis diberi tegangan, hingga dititik saturasi, maka akan menginduksi arus dari kaki kolektor ke emitor. Dan transistor akan aktif jika arus yang melalui basis berkurang, maka arus yang mengalir pada kolektor ke emitor akan berkurang, hingga titik cutoff. Penurunan ini sangatlah cepat karena perbandingan penguatan yang terjadi antara basis dan kolektor melebihi 200 kali. Transistor jenis NPN adalah transistor positif dimana akan dapat bekerja mengalirkan arus listrik jika basis dialiri arus positf (+) 

4. Jelaskan jenis-jenis daerah operasi transistor!

Jenis-jenis daerah operasi transistor  
Berdasarkan kurva hubungan VCE, IC, dan IB diatas, terdapat beberapa region yang      menunjukkan daerah kerja transistor, yaitu:

1. Daerah Potong (Cutoff)  

Pada kondisi cutoff, arus Basis (IB) = 0 dan arus Kolektor (IC) = 0, hal ini dikarenakan pada emitter dan kolektor menerima reverse bias.

 

2. Daerah Saturasi

Pada kondisi saturasi, arus Kolektor (IC) akan mencapai harga maksimum, tanpa bergantung kepada arus Basis (IB), dan βdc, hal ini dikarenakan pada emitter dan kolektor menerima forward bias. 

3. Daerah Aktif 

Pada kondisi aktif, terjadi sifat-sifat yang diinginkan, dimana: atau Hal ini dikarenakan pada emitter menerima forward bias sedangkan pada kolektor menerima reverse bias.

 

4. Daerah Breakdown 

Kondisi breakdown ini dapat terjadi ketika arus Kolektor (IC) melebihi spesifikasi yang diperbolehkan, kondisi breakdown ini dapat mengakibatkan kerusakan pada transistor, maka daerah ini harus dihindari.

 

5. Jelaskan jenis-jenis bias transistor!

Berikut adalah beberapa jenis bias transistor yang umum:

1. Fixed bias : digunakan pada transistor bipolar (BJT) untuk mengatur transistor agar beroperasi dalam daerah aktif dengan memberikan tegangan tetap dari sumber tegangan eksternal. Keuntungan dari fixed bias adalah kemudahan dalam perancangan dan pengaturan sirkuit, serta kemampuannya untuk memberikan penguatan yang stabil. Dalam fixed bias, transistor diberi tegangan tetap yang diterapkan pada basis, dan resistor dihubungkan antara basis dan ground untuk mengatur aliran arus ke basis.

 
prinsip kerja dan komponen utama dalam fixed bias:

1. Transistor BJT (NPN atau PNP) : Transistor bipolar terhubung dalam konfigurasi common emitter, di mana emitter terhubung ke ground, collector terhubung ke sumber tegangan (Vcc), dan basis terhubung ke resistor basis (Rb) dan sumber tegangan Vb.
2. Resistor Basis (Rb): Resistor basis adalah resistor yang menghubungkan basis transistor ke sumber tegangan Vb.
3. Tegangan Suplai (Vcc): Tegangan suplai adalah tegangan yang diberikan ke transistor melalui resistor kolektor. Ini adalah tegangan positif yang lebih tinggi dari tegangan basis.

 Cara kerja fixed bias adalah sebagai berikut:

1. Tegangan suplai Vcc diterapkan melalui resistor kolektor ke transistor. Ini menciptakan tegangan kolektor (Vc) yang tetap dan memberikan potensial kolektor yang stabil.
2. Resistor basis (Rb) menghubungkan basis transistor ke sumber tegangan Vb. Resistor ini membatasi aliran arus basis (Ib) dan mengendalikan operasi transistor.
3. Arus basis (Ib) yang mengalir ke dalam transistor mengontrol aliran arus kolektor (Ic) yang lebih besar antara collector dan emitter.
4. Dengan mengatur nilai resistor basis (Rb) dan tegangan suplai (Vcc), Anda dapat mengendalikan operasi transistor dan memastikan bahwa transistor beroperasi dalam daerah aktif.

2. Self bias : digunakan pada transistor bipolar (BJT) untuk mengatur transistor agar beroperasi dalam daerah aktif tanpa memerlukan sumber tegangan eksternal tambahan. Metode ini mengandalkan karakteristik sifat positif-temperatur (positive temperature coefficient) dari transistor. Keuntungan dari self bias adalah kemampuannya untuk mengatur transistor dengan sederhana tanpa memerlukan sumber tegangan eksternal tambahan.

prinsip kerja dan komponen utama dalam self bias:

1. Transistor BJT (NPN atau PNP): Transistor bipolar terhubung dalam konfigurasi common emitter, di mana emitter terhubung ke ground, collector terhubung ke tegangan suplai (Vcc), dan basis terhubung ke titik tengah antara dua resistor, yaitu resistor emitter (Re) dan resistor basis (Rb).
2. Resistor Emitter (Re): Resistor emitter adalah resistor yang ditempatkan di antara emitter transistor dan ground. Nilai resistor emitter ini ditentukan untuk menghasilkan tegangan basis yang sesuai.
3. Resistor Basis (Rb): Resistor basis adalah resistor yang menghubungkan basis transistor ke titik tengah antara resistor emitter (Re) dan ground.

 Cara kerja self bias adalah sebagai berikut:

1. Saat arus basis (Ib) mengalir ke dalam transistor, akan ada tegangan jatuh (voltage drop) melintasi resistor emitter (Re) karena arus tersebut melewati resistor tersebut.
2. Tegangan jatuh melintasi resistor emitter (Re) menyebabkan tegangan basis (Vb) menjadi lebih rendah daripada tegangan emitter (Ve). Ini adalah dasar dari pengendalian bias otomatis.
3. Ketika transistor mulai menghantarkan arus dari collector ke emitter (Ic), tegangan kolektor (Vc) akan turun, dan tegangan collector terhubung ke sumber tegangan (Vcc) yang lebih tinggi.
4. Saat tegangan kolektor (Vc) turun, tegangan basis (Vb) juga turun, tetapi secara proporsional, sehingga mengendalikan arus basis (Ib) dan arus kolektor (Ic).
5. Hasilnya, self biasing mencapai keseimbangan otomatis di mana transistor beroperasi dalam daerah aktif dengan tegangan basis yang sesuai, tanpa perlu pengaturan eksternal.

 3. Voltage divider bias : digunakan pada transistor bipolar (BJT) untuk mengatur transistor agar beroperasi dalam daerah aktif. Metode ini mengandalkan pembagi tegangan resistif untuk memberikan tegangan basis yang sesuai sehingga transistor bekerja dengan stabil dan efisien. Keuntungan dari voltage divider bias adalah sederhana dalam implementasinya dan memberikan stabilitas yang baik dalam operasi transistor.

prinsip kerja dan komponen utama dalam voltage divider bias:

1. Pembagi Tegangan (Voltage Divider): Voltage divider terdiri dari dua resistor, yaitu resistor pembagi tegangan (R1) dan resistor basis (R2). Kedua resistor ini terhubung seri antara tegangan suplai (Vcc) dan ground. Tegangan basis (Vb) diambil dari titik tengah pembagi tegangan.Transistor BJT (NPN atau PNP): 
2. Transistor bipolar terhubung dalam konfigurasi common emitter, di mana emitter terhubung ke ground, collector terhubung ke Vcc, dan basis terhubung ke titik tengah pembagi tegangan melalui resistor basis (R2).
3. Tegangan Suplai (Vcc): Tegangan suplai adalah tegangan yang diberikan ke transistor melalui resistor kolektor. Ini biasanya tegangan positif yang lebih tinggi dari tegangan basis.

 Cara kerja voltage divider bias adalah sebagai berikut:

1. Tegangan suplai (Vcc) dibagi oleh resistor pembagi tegangan (R1 dan R2). Oleh karena itu, tegangan basis (Vb) adalah sebagian dari tegangan Vcc.
2. Resistor basis (R2) menghubungkan basis transistor ke titik tengah pembagi tegangan. Ini memungkinkan aliran arus basis (Ib) menuju basis transistor.
3. Arus basis (Ib) yang mengalir ke dalam transistor mengontrol aliran arus kolektor (Ic) yang lebih besar antara collector dan emitter.
4. Dengan demikian, dengan mengubah nilai resistansi R1 dan R2, Anda dapat mengontrol tegangan basis (Vb) dan arus basis (Ib), yang pada gilirannya mengendalikan operasi transistor dalam daerah aktif.

Rangkaian:

• Buatlah rangkaian fixed bias menggunakan sumber dc

• Buatlah rangkaian self bias menggunakan sumber dc

• Buatlah rangkaian voltage divider bias menggunakan sumber dc

(Masing-masing rangkaian dilengkapi dengan Voltmeter dan Amperemeter

2. Prinsip Kerja[Kembali]

Prinsip kerja dari transistor

    1. Prinsip kerja transistor PNP

Arus mengalir dari emitor menuju kolektor. Dibandingkan NPN, pada PNP terjadi hal sebaliknya ketika arus mengalir pada kaki basis, maka transistor tidak bekerja. Arus akan mengalir apabila kaki basis diberi sambungan ke ground (-) hal ini akan menginduksi arus pada kaki emitor ke kolektor. Jika basis dihubungkan diberi tegangan maka arus basis harus lebih kecil dari arus yang mengalir dari emitor ke kolektor. Penggunaan transistor jenis ini mulai jarang digunakan. Dibanding dengan NPN, transistor jenis PNP mulai sulit ditemukan dipasaran. Transistor jenis PNP adalah transistor negatif dimana akan dapat bekerja mengalirkan arus listrik jika basis dialiri arus negative (-)

 

    2. Prinsip Kerja Transistor NPN

Prinsip kerja transistor NPN adalah arus mengalir dari kolektor menuju emitor. Jika basis dihubungkan diberi tegangan maka arus basis harus lebih kecil dari arus yang mengalir dari kolektor ke emitor. Untuk mengalirkan arus tersebut dibutuhkan sambungan ke sumber positif (+) pada kaki basis. Ketika basis diberi tegangan, hingga dititik saturasi, maka akan menginduksi arus dari kaki kolektor ke emitor. Dan transistor akan aktif jika arus yang melalui basis berkurang, maka arus yang mengalir pada kolektor ke emitor akan berkurang, hingga titik cutoff. Penurunan ini sangatlah cepat karena perbandingan penguatan yang terjadi antara basis dan kolektor melebihi 200 kali. Transistor jenis NPN adalah transistor positif dimana akan dapat bekerja mengalirkan arus listrik jika basis dialiri arus positf (+) 

Berikut prinsip kerja beberapa jenis bias transistor yang umum:

1. Fixed bias

Prinsip kerja dan komponen utama dalam fixed bias:

1. Transistor BJT (NPN atau PNP) : Transistor bipolar terhubung dalam konfigurasi common emitter, di mana emitter terhubung ke ground, collector terhubung ke sumber tegangan (Vcc), dan basis terhubung ke resistor basis (Rb) dan sumber tegangan Vb.

2. Resistor Basis (Rb): Resistor basis adalah resistor yang menghubungkan basis transistor ke sumber tegangan Vb.

3. Tegangan Suplai (Vcc): Tegangan suplai adalah tegangan yang diberikan ke transistor melalui resistor kolektor. Ini adalah tegangan positif yang lebih tinggi dari tegangan basis.

 Cara kerja fixed bias adalah sebagai berikut:

1. Tegangan suplai Vcc diterapkan melalui resistor kolektor ke transistor. Ini menciptakan tegangan kolektor (Vc) yang tetap dan memberikan potensial kolektor yang stabil.

2. Resistor basis (Rb) menghubungkan basis transistor ke sumber tegangan Vb. Resistor ini membatasi aliran arus basis (Ib) dan mengendalikan operasi transistor.

3. Arus basis (Ib) yang mengalir ke dalam transistor mengontrol aliran arus kolektor (Ic) yang lebih besar antara collector dan emitter.

4. Dengan mengatur nilai resistor basis (Rb) dan tegangan suplai (Vcc), Anda dapat mengendalikan operasi transistor dan memastikan bahwa transistor beroperasi dalam daerah aktif.

2. Self bias

Prinsip kerja dan komponen utama dalam self bias:

1. Transistor BJT (NPN atau PNP): Transistor bipolar terhubung dalam konfigurasi common emitter, di mana emitter terhubung ke ground, collector terhubung ke tegangan suplai (Vcc), dan basis terhubung ke titik tengah antara dua resistor, yaitu resistor emitter (Re) dan resistor basis (Rb).

2. Resistor Emitter (Re): Resistor emitter adalah resistor yang ditempatkan di antara emitter transistor dan ground. Nilai resistor emitter ini ditentukan untuk menghasilkan tegangan basis yang sesuai.

3. Resistor Basis (Rb): Resistor basis adalah resistor yang menghubungkan basis transistor ke titik tengah antara resistor emitter (Re) dan ground.

 

 Cara kerja self bias adalah sebagai berikut:

1. Saat arus basis (Ib) mengalir ke dalam transistor, akan ada tegangan jatuh (voltage drop) melintasi resistor emitter (Re) karena arus tersebut melewati resistor tersebut.

2. Tegangan jatuh melintasi resistor emitter (Re) menyebabkan tegangan basis (Vb) menjadi lebih rendah daripada tegangan emitter (Ve). Ini adalah dasar dari pengendalian bias otomatis.

3. Ketika transistor mulai menghantarkan arus dari collector ke emitter (Ic), tegangan kolektor (Vc) akan turun, dan tegangan collector terhubung ke sumber tegangan (Vcc) yang lebih tinggi.

4. Saat tegangan kolektor (Vc) turun, tegangan basis (Vb) juga turun, tetapi secara proporsional, sehingga mengendalikan arus basis (Ib) dan arus kolektor (Ic).

5. Hasilnya, self biasing mencapai keseimbangan otomatis di mana transistor beroperasi dalam daerah aktif dengan tegangan basis yang sesuai, tanpa perlu pengaturan eksternal.

 3. Voltage divider bias 

Prinsip kerja dan komponen utama dalam voltage divider bias:

1. Pembagi Tegangan (Voltage Divider): Voltage divider terdiri dari dua resistor, yaitu resistor pembagi tegangan (R1) dan resistor basis (R2). Kedua resistor ini terhubung seri antara tegangan suplai (Vcc) dan ground. Tegangan basis (Vb) diambil dari titik tengah pembagi tegangan.Transistor BJT (NPN atau PNP): 

2. Transistor bipolar terhubung dalam konfigurasi common emitter, di mana emitter terhubung ke ground, collector terhubung ke Vcc, dan basis terhubung ke titik tengah pembagi tegangan melalui resistor basis (R2).

3. Tegangan Suplai (Vcc): Tegangan suplai adalah tegangan yang diberikan ke transistor melalui resistor kolektor. Ini biasanya tegangan positif yang lebih tinggi dari tegangan basis.

 

 Cara kerja voltage divider bias adalah sebagai berikut:

1. Tegangan suplai (Vcc) dibagi oleh resistor pembagi tegangan (R1 dan R2). Oleh karena itu, tegangan basis (Vb) adalah sebagian dari tegangan Vcc.

2. Resistor basis (R2) menghubungkan basis transistor ke titik tengah pembagi tegangan. Ini memungkinkan aliran arus basis (Ib) menuju basis transistor.

3. Arus basis (Ib) yang mengalir ke dalam transistor mengontrol aliran arus kolektor (Ic) yang lebih besar antara collector dan emitter.

4. Dengan demikian, dengan mengubah nilai resistansi R1 dan R2, Anda dapat mengontrol tegangan basis (Vb) dan arus basis (Ib), yang pada gilirannya mengendalikan operasi transistor dalam daerah aktif.

 

Rangkaian 

1. Fixed Bias





Prinsip Kerja :
Dari input Vcc sebesar 12 V akan mengalir arus melalui RB lalu ke kaki base lalu ke  kaki emitter lalu  menuju ground, arus Vcc juga akan melalui RC lalu menuju kaki kolektor lalu ke kaki emitter lalu menuju ground.


2. Self Bias



Dari input Vcc sebesar 12 V akan mengalir arus melalui RB lalu ke kaki base lalu ke  kaki emitter lelu mealalui RE dan menuju ground, arus Vcc juga akan melalui RC lalu menuju kaki kolektor lalu ke kaki emitter lalu melalui RE dan menuju ground




3. Voltage Bias





Dari input Vcc sebesar 12 V akan mengalir arus melalui R1 lalu ke kaki base lalu ke kaki emitter lalu melalui R4 dan menuju ground, arus juga akan mengalir melalui R2 lalu menuju ground. Arus Vcc juga akan melalui R3 lalu menuju kaki kolektor lalu ke kaki emitter mengalir ke R4 dan menuju ground.

3. Video Simulasi[Kembali]

a.  Fixed Bias 

b. Self Bias 

c. Voltage divider Bias

4. Download File[Kembali]

    Download file rangkaian Fixed Bias [klik disini]

    Download file rangkaian Self Bias [klik disini]

    Download file rangkaian Voltage Divider Bias [klik disini]

    Download video rangkaian Fixed Bias [klik disini]

    Download video rangkaian Self Bias [klik disini]

    Download video rangkaian Voltage Divider Bias [klik disini]

    Download datasheet resistor [klik disini]

    Download datasheet transistor [klik disini]