Common Emiter [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR I TRANSISTOR SEBAGAI PENGUAT TEGANGAN



Disusun oleh: Nama : Muhammad Musyaddad NIM



: A1C320038



Kelas : Reguler A Asisten Dosen : Ayu Permata Bunda (A1C319040)



LABORATORIUM PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI 2021



I.



Judul : Transistor Sebagai Penguat Tegangan



II.



Hari/Tanggal : “Selasa/ 14 Desember 2021”



III. Tujuan Adapun tujuan praktikum dilakukan adalah : 1.



Dapat mengidentifikasi karakteristik Transistor sebagai penguat dengan benar.



2.



Dapat membedakan prinsip transistor sebagai penguat dengan transistor sebagai saklar dengan benar.



3. IV.



Dapat menghitung penguatan rangkaian dengan benar. Landasan Teori Transistor merupakan suatu komponen aktif yang dibuat dari bahan



semikonduktor. Semikonduktor sendiri terdiri dari dua tipe, yaitu tipe p dan tipe n. Ada dua bahan penyusun transistor, yang sesuai dengan jenis semikonduktor, yaitu germanium dan silicon. Kebanyakan transistor terbuat dari silikon yang sangat murni, dan beberapa dari germanium, tetapi bahan semikonduktor tertentu kadang-kadang digunakan. Sebuah transistor mungkin hanya memiliki satu jenis pembawa muatan, dalam transistor efek medan, atau mungkin memiliki dua jenis pembawa muatan dalam perangkat transistor sambungan bipolar (Ramdan; & Rimbawati, 2017).



Gambar 1. Transistor Menurut Perkasa et al, (2019) transistor merupakan komponen elektronika yang mempunyai tiga buah kaki, yaitu Basis (B), Collector (C), dan Emitor (E). Ada dua macam transistor yang dibagi berdasarkan fungsi, yaitu transistor



dwikutub (Bipolar Junction Transistor – BJT) dan transistor efek medan (Field Effect Transistor – FET). Transistor memiliki tiga buah kaki, yaitu emitor, basis, kolektor. Emitor berfungsi untuk menyalurkan muatan, basis sebagai tumpuan transistor, dan klektor akan mengumpulkan muatan yang mengalir. Sedangkan menurut Malvino and Bates, (2015) Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Menurut Mismail, (2011) ada tiga jenis terminal FET adalah sebagai berikut. 1. Source (S), pembawa masuk saluran. Secara konvensional, arus yang memasuki saluran di S ditentukan oleh IS. 2. Drain



(D),



di



mana



pembawa



meninggalkan



saluran.



Secara



konvensional, arus yang memasuki saluran di D ditentukan oleh ID. Tegangan drain-to-source adalah VDS 3. Gate (G), terminal yang memodulasi konduktivitas saluran. Dengan menerapkan tegangan ke G, seseorang dapat mengontrol ID. Transistor mempunyai sifat yang sangat penting, salah satunya adalah kemampuannya untuk menguatkan suatu perubahan kuat arus. perubahan kuat arus yang kecil yang terdapat pada suatu cabang atau rangkaian akan diperkuat sehingga menyebabkan perubahan arus yang besar pada cabang atau rangkaian yang lain (Rugianto, 2013). Menurut Rahmad et al., (2007) Transistor sebagai penguat tegangan merupakan komponen yang sangat peka terhadap tegangan atau muatan listrik, baik tegangan dari listrik maupun dari tubuh manusia. Elektroda basis dari sebuah transistor dengan mendapat sedikit saja arus mampu menyampaikan arus yang lebih besar dari pada input yang diterima. Transistor unipolar lebih dikenal dengan sebutan FET (Field Effect transistor).



Menurut Nirmal & Ajayan, (2019) Kofigurasi common emitter (CE) adalah knfigurasi yang sering digunakan dalam rangkaian penguat praktis karena konfigurasi ini menyediakan penguatan tegangan, arus, dan daya yang baik. Masukan dari konfigurasi common emitter diberikan pada rangkaian base emitor dan keuaran diambil dari rangkaian kolektor-emitor membuat elemen emitor secara bersama untuk kedua masukan dan keluaran. Suatu rangkaian elektronika dengan konfigurasi common emitor sederhana terdiri dari sebuah transistor tipe npn, dua tahanan, dan dua teganga dari catu daya. Handoko et al., (2016) menyebutkan bahwa terdapat tiga macam variasi rangkaian tranistor yang dikenal dengan istilah konfigurasi, yaitu konfigurasi basis bersama (common-base configuration), konfigurasi emitor bersama (common-emitter



configuration),



dan



konfigurasi



kolektor



bersama



(configuration- collector configuration). Istilah “bersama” dalam masing-masing konfigurasi menunjuk pada terminal yang dipakai bersama untuk input (masukan) dan output (keluaran). Prinsip kerja Transistor sebagai Penguat artinya yaitu transistor bekerja pada wilayah antara titik jenuh dan titik kondisi terbuka (cut off), tetapi tidak pada kondisi keduanya. Sedangkan jika Prinsip Transistor sebagai penghubung maka transistor akan mengalami Cut off apabila ada arus yang melalaui basis sangat kecil sekali sehinga pada kolektor dan emitor akan bekerja seperti kawat yang terbuka (Fischer-Cripps, 2020). Sebelum merancang rangkaian transistor sebagai penguat, maka terlebih dahulu mengetahui beberapa persamaan yang sangat penting dalam mendesain suatu rangkaian amplifier. Persamaan yang paling umum digunakan dalam mendesain adalah persamaan hukum Ohm yang merupakan persamaan yang berhubungan dengan Gain Transistor. Pada dasarnya transistor merupakan tiga lapis gabungan kedua jenis bahan tadi yaitu PNP dan NPN, prinsip kerja kedua tipe ini sama dengan transistor sebagai saklar perbedaannya hanyalah keberadaannya dalam kondisi panjaran DC. Prinsip yang digunakan pada transistor sebagai penguat yaitu arus kecil pada basis dipakai untuk mengontrol arus yang lebih besar yang diberikan ke kolektor



melalui transistor tersebut. Dari sini bisa kita lihat bahwa fungsi dari transistor adalah hanya sebagai penguat ketika arus basis akan berubah. Perubahan arus kecil pada basis inilah yang dinamakan dengan perubahan besar pada arus yang mengalir dari kolektor ke emitter (Sanchis & Ejea, 2019).



Gambar 2. Common emitor yang diground kan Penguat Emiter ditanahkan adalah penguat yang kaki emiter pada transistor di ground-kan, lalu input di masukkan ke basis dan output diambil pada kaki kolektor. Penguat Emiter ditanahkan juga mempunyai karakter sebagai penguat tegangan (Busarello et al., 2018). Pada rangkaian penguat emitter yang ditanahkan, tegangan akan menyebabkan bias maju pada hubungan basis dan emitter pada transistor. Dengan begitu tegangan dan hambatan arus yang masuk pada basis dapat diatur. Pada penentuan besar kecilnya nilai arus yang masuk pada basis akan mempengaruhi arus yang dihasilkan pada collector. Untuk dapat mengalirkan arus, beda potensial pada collector harus lebih positif dari pada bagian Emiter. Arus base dapat dicari dengan persamaan: 𝐼𝐵 = V.



𝑉𝐵𝐵 − 𝑉𝐵𝐸 𝑅𝐵



Alat dan Bahan



Adapun alat dan bahan pada praktikum kali ini adalah sebagai berikut. a. Alat Kit Komponen (toolbox) 1. Multimeter digital = 1 unit



2. Osiloskop



= 1 unit



3. Signal Generator = 1 unit 4. Power supply



= 1 unit



5. Kabel Jumper



= 1 meter



b. Bahan 1.



Resistor 1k



= 1 pcs



2.



Resistor 100 Ω



= 2pcs



3.



Resistor 470 Ω



= 1 pcs



4.



Transistor NPN = 1 pcs



5.



Breadboard



VI.



= 1 unit



Prosedur Percobaan



6.1 Prosedur kerja Adapun prosedur kerja percobaan kali ini yaitu sebagai berikut. 1.



Disiapkan semua alat dan bahan yang diperlukan saat



melaksankan



percobaan. 2.



Diperiksa semua bahan dan peralatan pastikan semua dalam keadaan baik.



3.



Dibuat rangkaian common emmiter seperti pada gambar



4.



Diberikan tegangan Vcc sebesar 12 volt . dengan cara menghubungkan kaki R1 dan R3 ke sumber tegangan (+) dan kaki R1 dan R4 ke sumber tegangan (-). pastikam arus pada kaki kolektor sudah terhubung dengan emitter dengan cara pasang multimeter (+) kekaki R2 dan multimeter (-) ke ground . setelah dipastikan terhubung lepaskan kembali multimeter.



5.



Dihubungkan AFG kekai Basis dan Emitrtor. Pastikan aruspada kaki Basis dan emiiter sudah terhung. Dfengan cara mengukur tegangan pada kaki R2. Pasang multimeter (+) kekaki R2 dan multimeter (-) ke ground. Setelah dipastikan terhubung lepaskan ke,bali multimeter.



6.



Dicarilah nilai Ib dan Ic.



7.



Dicari nilai Ib lepas dengan melepas salah satu sumber tegangan lalu pasang multimeter (+) ke sumber tegangan (+) dan multimeter (-) ke kaki basis. Catat nilainya.



8.



Dicari nilai Ic dengan pasang multimeter (+) kekaki kolektor dan multimeter (-) ke ground, catat nilailnya.



9.



Dicarilah nilai Vin. Dengan cara atur multimer kearah tegangan DC. Lalu pasang multimeter (+) ke kaki antar R! dab R3 dan multimeter (-) ke kaki basis. Catat nilai nya.



10. Dicarilah Vour dengan cara pasang multimeter (+) ke kaki basis dan multimeter (-) ke ground. Catat hasilnya. 6.2 Analisis Data 1. Arus pada basis 𝐼𝐵 =



𝑉𝐵𝐵 − 𝑉𝐵𝐸 𝑅𝐵



2. Arus pada kolektor 𝐼𝐶 = 𝛽𝐷𝐶 𝑥 𝐼𝐵 3. Tegangan kolektor emitor 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝑐𝑅𝑐 VII. Hasil dan Pembahasan 7.1 Hasil Tabel 1. Hasil Praktikum Nilai (sertakan satuan)



𝑉𝐶𝐶



12 volt



𝑉𝐶𝐸



8,44 volt



𝑉𝐵𝐸



28,6 volt



𝐼𝐵



5,25 mA



𝐼𝐶



2,15 mA



𝑉i𝑛



-0,84 volt



𝑉𝑜𝑢𝑡



1,71 volt



7.2 Pembahasan Transistor adalah suatu komponen yang dapat memperbesar level sinyal keluaran sampai beberapa kali sinyal masukan. Sinyal masukan disini dapat berupa sinyal AC ataupun DC. Sebagai penguat, transistor digunakan untuk menguatkan tegangan, arus atau daya, baik itu bolak-balik maupun searah. Transistor adalah komponen semikonduktor yang terdiri atas sebuah bahan type p dan diapit oleh dua bahan tipe n (transistor NPN) atau terdiri atas sebuah bahan tipe n dan diapit oleh dua bahan tipe p (transistor PNP). Sehingga transistor mempunyai tiga terminal yang berasal dari masing-masing bahan tersebut. Secara umum, Transistor dapat digolongkan menjadi dua keluarga besar yaitu Transistor Bipolar dan Transistor Efek Medan (Field Effect Transistor). Perbedaan yang paling utama diantara dua pengelompokkan tersebut adalah terletak pada bias Input (atau Output) yang digunakannya. Transistor Bipolar memerlukan arus (current) untuk mengendalikan terminal lainnya sedangkan Field Effect Transistor (FET) hanya menggunakan tegangan saja (tidak memerlukan arus). Pada pengoperasiannya, Transistor Bipolar memerlukan muatan pembawa (carrier) hole dan electron sedangkan FET hanya memerlukan salah satunya. Transistor Bipolar adalah Transistor yang struktur dan prinsip kerjanya memerlukan perpindahan muatan pembawanya yaitu electron di kutup negatif



untuk mengisi kekurangan electon atau hole di kutub positif. Transistor Bipolar juga sering disebut juga dengan singkatan BJT yang kepanjangannya adalah Bipolar Junction Transistor. Transistor bipolar terbagi menjadi dua yaitu transistor NPN dan transistor PNP. Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor. Transistor PNP adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan negatif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Emitor ke Kolektor. Perbedaan transistor NPN dan PNP adalah : 1. Salah satu yang utama dari perbedaan transistor PNP dan NPN adalah pada transistor PNP muatan arus akan mengalir dari emitor ke kolektor ketika basisnya diberikan muatan negatif (-). Sedangkan pada transistor NPN muatan arus akan mengalir dari kolektor ke emitor jika basisnya diberikan muatan positif (+). 2. Pada transistor jenis NPN menggunakan pembawa arus elektron, sedangkan transistor jenis PNP menggunakan pembawa arus hole. 3. Pada transistor jenis PNP tegangan positif (+) akan selalu terhubung dengan kaki emitor dan tegangan negatif (-) akan terhubung dengan kaki kolektor. Sedangkan pada transistor jenis NPN tegangan positif (+) akan selalu terhubung dengan kaki kolektor dan tegangan negatif (-) akan terhubung dengan kaki emitor. 4. Transistor PNP akan mengeluarkan arus positif (+) pada kaki kolektor ketika dalam keadaan aktif sedangkan transistor NPN akan mengeluarkan arus negatif (-) pada kaki kolektor ketika dalam keadaan aktif. 5. Transistor PNP akan aktif jika pada kaki basisnya diberikan arus negatif sedangkan transisotr jenis NPN akan aktif jika pada kaki basisnya diberikan arus positif (+). Pada percobaan kali ini mengunakan transistor Bipolar Junction Transistor (BJT) dengan tipe NPN. Ketika transistor NPN beroperasi secara normal, bagian



junction Base-Emitter dalam keadaan panjar maju (forward bias), sedangkan pada bagian junction Base-Collector dalam keadaan panjar mundur (reverse bias). Selain digunakan sebagai saklar (telah dilaksanakan pada modul praktikum sebelumnya), transistor juga digunakan sebagai penguat. Pada transistor ada tiga jenis tipe penguatan yang dapat diberikan, yaitu penguat emitter ditanahkan (common emitter, CE), penguat kolektor ditanahkan (common collector, CC), dan penguat basis ditanahkan (common base, CB). Pada praktikum kali ini akan dibahas tipe penguat emitter ditanahkan (common emitter). Ketika transistor NPN beroperasi secara normal, bagian junction BaseEmitter dalam keadaan panjar maju (forward bias), sedangkan pada bagian junction Base-Collector dalam keadaan panjar mundur (reversebias). Selain digunakan sebagai saklar transistor juga digunakan sebagai penguat. Pada transistor ada tiga jenis tipe penguatan yang dapat diberikan, yaitu penguat emitter ditanahkan (common emitter, CE), penguat kolektor ditanahkan (common collector, CC), dan penguat basis ditanahkan (common base, CB). Pada praktikum kali ini akan dilakuka percobaan penguat emitter ditanahkan (common emitter). Penguat common emiiter atau emitter ditanahkan adalah penguat yang kaki emitor transistor di groundkan, lalu input dimasukkan ke basis dan output diambil pada kaki koletor. Prinsip kerja transistor sebagai penguat (amplifier), artinya transistor bekerja pada wilayah antara titik jenuh dan kondisi terbuka (cut off), tetapi tidak pada kondisi keduanya. Transistor berfungsi sebagai penguat ketika arus basis berubah. Perubahan kecil arus basis mengontrol perubahan besar pada arus yang mengalir dari kolektor ke emitter.Selain itu, transistor juga dapat berfungsi sebagai penguat arus, penguat daya, atau sebagai saklar. Prinsip dasar transistor sebagai penguat adalah arus kecil pada basis mengontrol arus yang lebih besar dari kolektor melewati transistor. Transistor berfungsi sebagai penguat ketika arus basis berubah. Perubahan kecil arus basis mengontrol perubahan besar pada arus yang mengalir dari kolektor ke emitter. Pada saat ini transistor berfungsi sebagai penguat.



Untuk karakteristik dari transisitor sebagai penguat yaitu seperti stabilitas penguatan transisitor yang redah karena sangat bergantung ke bias transistor, sering dikombinasikan degan umpan balik/feedback karena untuk mencegah adanya umpan balik positif yang mungkin muncul, biasanya digunakan pada circuit penguat frekuensi rendah misalnya saja penguat audio frekuensi rendah, sinyal outputnya akan menjadi berbalik 180 derajat terhadap sinyal input yang diberikan. Pada percobaan kali ini praktikan membuktikan teori menggunakan proteus karena beberapa kendala yang dialami. Salah satu kendalanya adalah rusak nya AFG yang ada pada laboratorium fisika FKIP UNJA. Oleh Karena itu, praktikan membuat rangkaian sesuai teori menggunakan perangkat lunak proteus dan menggunakan besar variable yang sama seperti yang ada di penuntun. Berdasarkan hasil yang telah ditunjukkan oleh perangkat lunak proteus maka didapatkanlah nilai VCE = 8,44 volt, VBE = 26,8 volt, IB = 5,25 mA, IC = 2,15 mA, Vin = -0,84 Volt dan Vout = 1,71 volt. Selanjutnya kami melihat bentuk gelombang keluaran input dan output dari rangkaian tersebut



dengan



menggunakan osiloskop dimana nilai Vcc yang diperoleh yaitu 12 volt. Pada dasarnya transistor sebagai penguat arus memiliki prinsip yang cukup sederhana, arus kecil yang mengalir pada basis digunakan untuk mengontrol arus yang lebih besar yang dialirkan ke kolektor. Dari data didapatkan bahwa nilai IB ternyata lebih besar daripada nilai IC (IB > IC). Ada literature yang mengatakan bahwa nilai Ib lebih besar tetapi ada pula yang mengatakan bahwa nilai Ib lebih kecil daripada Ic. Pada percobaan ini tegangan keluaran (Vout) yang lebih besar daripada tegangan masukan (Vin). Karena fungsi dari kapasitor sendiri adalah sebagai penyimpan muatan. Ketika arus mengalir dari sumber menuju kapasitor maka kapasitor menyimpan muatan yang mengalir dari sumber sampai penuh didalam kapasitor dan kemudian dialirkan sehingga tegangan keluaran (Vout) yang dihasilkan pada osiloskop besar. Sedangkan pada tegangan masukan (Vin) kecil karena arus yang terima seadanya dari sumber arus.



VIII. Kesimpulan Adapun kesimpulan dari percobaan yang telah dilakukan yaitu sebagai berikut : 1. Karakteristik dari transisitor sebagai penguat yaitu : a. stabilitas penguatan transisitor yang redah karena sangat bergantung ke bias transistor. b. sering dikombinasikan degan umpan balik/feedback karena untuk mencegah adanya umpan balik positif yang mungkin muncul. c. biasanya digunakan pada circuit penguat frekuensi rendah misalnya saja penguat audio frekuensi rendah. d. sinyal outputnya akan menjadi berbalik 1800 terhadap sinyal input yang diberikan. 2. Prinsip transistor sebagai penguat artinya transistor bekerja pada wilayah antara titik jenuh dan kondisi terbuka (cut off), tetapi tidak pada kondisi keduanya. Sedangka prisip transistor sebagai saklar artinya transistor akan mengalami cut off apabila arus yang melalui basis sangat kecil sekali sehingga kolektor dan emitor akan seperti kawat yang terbuka, dan transistor akan mengalami jenuh apabila arus yang melalui basis terlalu besar sehingga antar kolektor dan emitor bagaikan kawat terhubung. 3. Untuk mencari nilai transistor sebagai penguat rangkaian dapat mengguakan persamaan berikut : 𝐼𝐵 =



𝑉𝐵𝐵 − 𝑉𝐵𝐸 𝑅𝐵



𝐼𝐶 = 𝛽𝐷𝐶 𝑥 𝐼𝐵 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝑐𝑅𝑐



DAFTAR PUSTAKA Busarello, T. D. C., Simões, M. G., & Pomilio, J. A. (2018). Semiconductor Diodes and Transistors. In Power Electronics Handbook (Issue February 2021). https://doi.org/10.1016/b978-0-12-811407-0.00002-7 Fischer-Cripps, A. C. (2020). Common Emitter Amplifier. The Electronics Companion, 1(3), 113–134. https://doi.org/10.1201/b17358-9 Handoko, Suharto, H., & Kristiadjie, H. (2016). Alat ukur karakteristik kurva bipolar junction transistor berbasis personal computer. Tesla, 17(1), 52–68. Malvino, A. P., & Bates, D. J. (2015). Electronic Principal. McGraw - Hill Education. Mismail, B. (2011). Dasar Teknik Elektro. 711. Nirmal, D., & Ajayan, J. (2019). III-V High Electron Mobility Transistor Technologies. CRC Press. Perkasa, D. B., Andromeda, T., & Riyadi, M. A. (2019). Perancangan Perangkat Keras Alat Uji Bipolar Junction Transistor Berbasis Mikrokontroler. Transmisi, 21(1), 19. https://doi.org/10.14710/transmisi.21.1.19-24 Rahmad, M., Angelia, Y., & Sahal, D. M. (2007). Perancangan Rangkaian Aplikasi Dasar Transistor Bopolar. Jurnal Geliga Sains, 1(1), 38–44. Ramdan;, I. T. D., & Rimbawati. (2017). Studi Analisis Pemanfaatan Transistor 2n3055 Menjadi Solarcell Sebagai Alternatif Pengecasan Handphone Study Analysis of Transistor Utilization 2n3055 Become Solarcell As



an



Alternative of Mobile Phone. Journal of Electrical and System Control Engineering, 1(1). Rugianto. (2013). Teknik Dasar Elektronika Komunikasi. Sanchis, E., & Ejea, J. B. (2019). Transistor Characteristics. c, 1–36. https://www.uv.es/~esanchis/cef/pdf/Temas/A_T3.pdf



LAMPIRAN 1. Lampiran Hitung VC = VCC – IcRC = 12 V – 0,00215 A . 1000 Ω = 9,85 V IC ~ IE VE = IE x RE = 0,00215 x 470 Ω = 1,0105 V VCE = VC – VE = 9,85 – 1,0105 = 8,83 V (Teori) A = 𝑉𝑜𝑢𝑡 = -



𝑉𝑐



(Praktek) A =



1,71 = −0,84 = 2,03 V



𝑉i𝑛



𝑉𝑜𝑢𝑡



= - 9,85 = 1,11 V



𝑉𝐸



8,83



𝑉i𝑛



2. Lampiran Gambar VCC



12 V



VCE



8,44 V



VBE



26,8 V



IB



5,25 mA



IC



2,15 mA



Vin



-0,84 V



Vout



1,71 V



Bentuk Sinyal Output



3. Lampiran Jurnal



Gambar 1. Rugianto (2013).



Gambar 2. Malvino (2015).



Gambar 3. Kasper, E (1999).



Gambar 4. Prasetia & Santoso, 2018



Gambar 5. Bhatia, A. (2003).



Gambar 6. Datta, S. (2005).



Gambar 7. Khadka, S. K. (2018)



Gambar 8. Handoko dkk (2016).



Gambar 9. Perkasa dkk (2019)



Gambar 10. Ramdan dkk (2017)



Gambar 11. Surjono, H. D. (2007).



Gambar 11. Surjono. (2003).