Laporan Praktikum BJT Transistor [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA (1-5) NRP 01111740000058



1



BJT Transistor (E10) Yusuf Imam Rosyadi, Ryan Pramana Putra, dan Suyatno Departemen Fisika, Fakultas Ilmu Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: [email protected]



Abstrak— Telah dilakukan percobaan yang berjudul BJT Transistor. Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah untuk Mengetahui karakteristik transistor BJT berdasarkan arus Ic, Ib, dan tegangan antara emitor-collector Vce dan tegangan antara basis-emitor Vbe serta untuk mengetahui nilai konstanta penguatan arus pada transistor BJT . Langkah pertama dalam melakukan percobaan ini adalah Alat dan bahan disiapkan, lalu komponen dirangkai seperti pada gambar 8, kemudian Nyalakan tegangan sumber kemudian atur potensiometer agar arus basis emittor terukur 0,5 mA. Lalu diputar potensiometer satunya kemudian ukur nilai arus common dan tegangan common emittor. Kemudian diulangi dengan variasi pada arus basis sebesar 1 mA, 1,5 mA, 2 mA, sampai dengan 4,5 mA dengan kenaikan 0,5 mA. Pada percobaan ini dilakukan variasi berupa besarnya hambatan Rb dan hambatan Rc dimana besarnya hambatan Rb yang digunakan adalah 500 Ω;1000 Ω;1500 Ω;2000 Ω; 2500 Ω;3000 Ω;3500 Ω;4000 Ω;dan 4500 Ω dan besarnya hambatan Rc sebesar 3230 Ω dan 3300 Ω. Dari hasil percobaan didapat besar arus Ic rata-rata yaitu sebesar 0,00348 A, besar arus Ib rata-rata yaitu sebesar 0,00479 A dan Konstanta penguatan arus (hfe) yaitu sebesar 0,93177. Besar nilai Konstanta penguatan arus (hfe) realtif meningkat. Kata Kunci— Arus , Hambatan, Tegangan, Transistor.



I. PENDAHULUAN



D



alam kehidupan sehari-hari tentu kita tidak bisa terlepas dari Barang-barang elektronik. Barang-barang elektronik tersebut tersusun atas komponen-komponen elektronika. Salah satu komponen yang sangat penting adalah transistor. Transistor merupakan komponen yang umumnya digunakan sebagai penguat, switch maupun penstabil tegangan. Transistor pada arus DC umumnya digunakan sebagai switch atau saklar.Dimana transistor ini dapat dioperasikan pada salah satu dari dua kondisi, yaitu saturasi dan cut off. Dua kondisi ini memiliki karakteristiknya masing-masing. Oleh karena itu dilakukanlah percobaan BJT Transistor Transistor adalah jenis komponen aktif yang terbuat dari bahan semi konduktor. Pengertian transistor berasal dari perpaduan dua kata, yakni “transfer” yang artinya pemindahan dan “resistor” yang berarti penghambat. Dengan demikian transistor dapat diartikan sebagai pemindahan arus dari rangkaian yang hambatannya rendah ke rangkaian yang hambatannya tinggi. Pada umumnya transistor digunakan sebagai penguat dalam rangkaian elektronika, yaitu memperkuat signal input (masukan) sehingga didapatkan signal yang lebih kuat pada output (keluaran)-nya.Transistor memiliki 3 kaki yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Colector (C). Basis berfungsi sebagai



pengendali (control) arus yang akan mengalir melalui Colector dan Emitor[]. Berdasarkan polaritasnya, transistor terbagi menjadi dua jenis yaitu transistor PNP dan transistor NPN. Transistor PNP (Positif – Negatif – Positif) mengalirkan arus positif dari emitor menuju kolektor. Emitor difungsikan sebagai input dan kolektor sebagai outputnya jika basisnya dialiri arus negatif. Transistor PNP terdiri dari sebuah semikonduktor tipe-n (tipis) yang disisipkan diantara dua semikonduktor tipe p. Transistor NPN (Negatif – positif – Negatif) mengalirkan arus dari kolektor ke emitor. Pada NPN untuk mengalirkan arus tersebut dibutuhkan sambungan ke sumber positif (+) pada kaki basis. Transistor npn : terdiri dari sebuah semikonduktor tipe-p (tipis) yang disisipkan diantara dua semikonduktor tipe n. Cara kerja NPN adalah ketika tegangan yang mengenai kaki basis, hingga dititik saturasi, maka akan menginduksi arus dari kaki kolektor ke emitor. Dan transistor akan berlogika 1 (aktif). Dan apabila arus yang melalui basis berkurang, maka arus yang mengalir pada kolektor ke emitor akan berkurang, hingga titik cutoff[]. Dalam merangkai sebuah Transistor, terdapat tiga jenis rangkaian konfigurasi dasar diantaranya adalah Common Base, Common Collector dan Common Emitter. Nama “Common” atau “bersama” ini menunjukan kaki terminal yang dipakai bersama untuk input (masukan) atau output (keluaran). Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya digroundkan dan digunakan bersama untuk input maupun output. Pada Konfigurasi Common Base, sinyal input dimasukan ke emitor dan sinyal ouputnya diambil dari kolektor, sedangkan kaki basisnya digroundkan. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal input dan sinyal output namun tidak menghasilkan penguatan pada arus. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke basis transistor sedangkan outputnya diperoleh dari emitor transistor sedangkan kolektornya digroundkan dan digunakan bersama untuk input maupun output. Konfigurasi Common Collector ini menghasilkan Penguatan arus antara sinyal input dan sinyal output. Konfigurasi Common Emitter adalah konfigurasi transistor dimana kaki emitor transistor digroundkan dan dipergunakan bersama untuk input dan output. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal input dimasukan ke basis dan sinyal outputnya diperoleh dari kaki kolektor. Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output[]. Pada arus DC, transistor pada umumnya berfungsi sebagai saklar atau switch. Jika sebuah transistor digunakan sebagai saklar maka transistor tersebut hanya dioperasikan pada salah satu dari dua kondisi, yaitu saturasi (jenuh)



LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA (1-5) NRP 01111740000058



2



Gambar 1. Simbol Transistor NPN



Gambar 5. Konfigurasi Common Collector



Gambar 2. Simbol Transistor PNP



Gambar 3. Konfigurasi Common Base



dimana transistor seperti saklar tertutup atau kondisi cut off dimana saklar seperti saklar terbuka. Dalam kondisi saturasi (jenuh), arus yang dikaki basis akan dibuat maksimum sehingga menghasilkan arus maksimum pada kaki kolektor dan membuat tegangan di kaki emitor mengecil atau minimum. Hal ini membuat arus yang maksimal mengalir pada transistor ini. Dalam kondisi cut off, arus masuk dari kaki basis pada transistor adalah nol dan arus keluaran pada kaki kolektor juga adalah nol, dan tegangan maksimum berada di kaki kolektor, kondisi ini membuat arus tidak bisa masuk, oleh karena itu kondisi ini adalah dimana transistor berada dalam kondisi full off. Ketika berada pada arus AC, transistor berfungsi sebagai penguat. Prinsip dasar penguatan sinyal adalah meningkatkan amplitudo sinyal yang diberikan diinput yang tentunya tanpa mengubah karakteristik dari sinyal itu sendiri. Sehingga sangat berpengaruh pada kinerja rangkaian elektronik, dikarenakan di dalam sirkuit elektronika komponen transistor berfungsi sebagai jangkar rangkaian dalam sirkuit elektronika komponen transistor. Singkatnya transistor berfungsi sebagai konduktor atau penguat arus. Dengan adanya transistor, output yang dihasilkan berdaya tinggi Fungsi transistor sangat berpengaruh besar di dalam kinerja rangkaian elektronika, karena dalam sirkuit elektronika komponen resistor berfungsi sebagai jangkar rangkaian.



II. METODE PENELITIAN A. Alat dan Bahan Dalam percobaan RLC Filter yang telah dilakukan, alat dan bahan yang digunakan adalah yang pertama yaitu Power



Gambar 5. Konfigurasi Common Emittor



supply yang digunakan sebagai sumber tegangan DC, Project Board yang digunakan sebagai board dasar dalam percobaan (tempat menempelnya semua komponen elektronika), kemudian ada kabel penghubung yang digunakan sebagai penghubung antara komponen-komponen yang berjarak jauh pada rangkaian rangkaian, lalu Avometer sebagai pengukur tegangan maupun hambatan, kemudian potensiometer sebagai hambatan yang nilainya dapat diatur sesuai kebutuhan, Transistor yang digunakan sebagai switch atau saklar. B. Skema Alat Adapun skema alat yang digunakan dalam percobaan RLC Filter ini adalah sebagaimana pada gambar C. Langkah Kerja Adapun langkah kerja pada pada percobaan RLC Filter ini diantaranya adalah yang pertama alat dan bahan disiapkan, lalu komponen dirangkai seperti pada gambar 8, kemudian Nyalakan tegangan sumber kemudian atur potensiometer agar arus basis emittor terukur 0,5 mA. Lalu diputar potensiometer satunya kemudian ukur nilai arus common dan tegangan common emittor. Kemudian diulangi dengan variasi pada arus basis sebesar 1 mA, 1,5 mA, 2 mA, sampai dengan 4,5 mA dengan kenaikan 0,5 mA. D. Persamaan Adapun persamaan yang digunakan dalam percobaan ini Adalah : 𝐼𝑐 ℎ𝑓𝑒 = ... ...............................(1) 𝐼𝑏



LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA (1-5) NRP 01111740000058



3 Start



Disiapkan alat dan bahan



Dirangkai alat dan bahan sesuai skema rangkaian



Sumber tegangan dinyalakan



Gambar 6. Transistor dalam kondisi Cut off



Diatur diatur potesiometer



Diukur hambatan Rb;Rc dan tegangan Vc;Vb



Gambar 7. Transistor dalam kondisi Saturasi



Apakah sudah dilakukan variasi sudah hambatan basis?



Belum



sudah Finish



Gambar 9. Flow Chart percobaan BJT Transistor



Gambar 8. Skema rangkaian percobaan BJT Transistor



Jawab 𝐼𝑏 = 𝐼𝑐 =



𝑉𝑏 𝑅𝑏 𝑉𝑐 𝑅𝑐



...........................................(2)



............................................(3)



E. Flow Chart Adapun Flow Chart dari Percobaan sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar 9



=



1,17 500



adalah Ic = =



A. Analisa Data Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan didapatkan hasil percobaan berupa Rb, Vb, Vc dan Rc Seperti yang ditunjukkan pada tabel 1



Dari data yang telah diperoleh, kemudian dilakukan perhitungan untuk mendapatkan Ic,Ib, dan konstanta penguatan arus (hfe) sebagai berikut :



𝑉𝑐 𝑅𝑐 5,06 9860



= 0,00341 A hfe=



Perhitungan



Diketahui: Rb = 500 Ω Rc = 3230 Ω Vb = 1,17 V Vc = 11,01 V Ditanya: Ib, Ic dan hfe ?



𝑅𝑏



= 0,00234 A ini



III. HASIL DAN DISKUSI



B.



𝑉𝑏



Ib =



=



𝐼𝑐 𝐼𝑏 0,00341 0,00234



= 1.45670 Dengan cara perhitungan yang sama, maka didapatkan data Ic,Ib dan hfe seperti pada tabel 2. C.



Pembahasan



Telah dilakukan percobaan BJT Transistor yang bertujuan untuk Mengetahui karakteristik transistor BJT berdasarkan arus Ic, Ib, dan tegangan antara emitor-collector Vce dan tegangan antara basis-emitor Vbe serta untuk mengetahui nilai konstanta penguatan arus pada transistor BJT. Alat dan



LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA (1-5) NRP 01111740000058 Tabel 1 Data Percobaan BJT Transistor



4



Tabel 2 Data Perhitungan BJT Transistor



Rb (Ω)



Vb (V)



Rc (Ω)



Vc(V)



Rb (Ω)



Ib(A)



Ic(A)



β = hfe



500



1,17



3230



11,01



500



0.00234



0.00341



1.45670



1000



11,26



3230



11,01



1000



0.01126



0.00341



0.30272



1500



10,85



3230



11,01



1500



0.00723



0.00341



0.47124



2000



11,16



3230



11,01



2000



0.00558



0.00341



0.61087



2500



11,17



3300



11,68



2500



0.00447



0.00354



0.79217



3000



11,17



3300



11,69



3000



0.00372



0.00354



0.95141



3500



11,18



3300



11,69



3500



0.00319



0.00354



1.10899



4000 4500



11,20 11,22



3300 3300



11,70 11,73



4000 4500



0.00280 0.00249 0,00479



0.00355 0.00355 0,00348



1.26623 1.42562 0,93177



bahan yang diperlukan saat percobaan ini adalah Avometer, potensiometer, power supply, kabel penghubung, project board dan Transistor. Adapun langkah kerja pada pada percobaan BJT Transistor ini diantaranya adalah yang pertama alat dan bahan disiapkan, lalu komponen dirangkai seperti pada gambar 8, kemudian Nyalakan tegangan sumber kemudian atur potensiometer agar arus basis emittor terukur 0,5 mA. Lalu diputar potensiometer satunya kemudian ukur nilai arus common dan tegangan common emittor. Kemudian diulangi dengan variasi pada arus basis sebesar 1 mA, 1,5 mA, 2 mA, sampai dengan 4,5 mA dengan kenaikan 0,5 mA. Pada percobaan ini dilakukan variasi berupa besarnya hambatan Rb dan hambatan Rc dimana besarnya hambatan Rb yang digunakan adalah 500 Ω;1000 Ω;1500 Ω;2000 Ω; 2500 Ω;3000 Ω;3500 Ω;4000 Ω;dan 4500 Ω dan besarnya hambatan Rc sebesar 3230 Ω dan 3300 Ω. Apabila transistor diberikan arus DC maka transistor akan bekerja seperti saklar atau switch dengan cara mengontrol arus pada kaki basisnya. Jika kaki basis diberi arus yang lebih besar dari tegangan dirinya maka transistor akan berada pada kondisi ON seperti saklar tertutup yaitu arus akan mengalir dari kolektor ke emitor dan besarnya arus di kaki basis sama dengan besarnya arus di kaki kolektor. sebaliknya jika arus yang diberikan ke kaki basis sangat kecil transistor akan seperti saklar terbuka atau kondisi OFF yang artinya arus tidak akan mengalir antara kolektor dan emitter. Cara kerja transistor sebagai saklar berada pada 2 keadaan yaitu kondisi Saturasi (switch ON) dan kondisi CutOff (switch OFF).Transistor akan dapat mengalirkan arus diantara kolektord an emitor bila pada basis transistor tersebut diberikan tegangan yang lebih besardari 0,3volt untuk transistor berbahan germanium dan 0,7 volt untuk transistor berbahan silikon. kondisi cut off merupakan kondisi 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. 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 6



kondisi cut off merupakan kondisi 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. 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 6. kondisi Jenuh Transistor merupakan kondisi 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). Pada kondisi jenuh Vce = 0V. Keadaan ini menyerupai saklar pada kondisi tertutup seperti ditunjukan pada gambar 7. Pada percobaan ini didapatkan data percobaan seperti yang ditunjukkan pada tabel 1. Dapat dilihat Pada tabel 1 bahwa Semakin besar nilai Rb atau Rc, maka semakin besar pula nilai Vb atau Vc nya. Hal ini sesuai dengan pernyataan hukum Ohm dimana besarnya Hambatan sebanding dengan besar tegangannya. Pada percobaan ini diperoleh nilai Ic, Ib, dan konstanta penguatan arus (hfe) seperti yang ditunjukkan pada tabel 2 setelah dilakukannya perhitungan. Pada tabel 2 dapat dilihat bahwa besarnya arus Ib relatif menurun dikarenakan peningkatan nilai tegangan Vb jauh lebih kecil dibanding peningkatan hambatan Rb. Hasil ini sesuai dengan persamaan 2 yang mana besarnya arus Ib berbanding lurus dengan besarnya tegangan Vb dan berbanding terbalik dengan besarnya hambatan Rb. Setelah dilakukan perhitungan didapatkan nilai arus Ib rata-rata sebesar 0,00479 A. Pada tabel 2 juga dapat dilihat bahwa besarnya arus Ic relatif menurun namun tidak begitu besar penurunannya. Hal ini dikarenakan peningkatan nilai tegangan Vb yang tidak begitu besar dibanding peningkatan hambatan Rb. Hasil ini sesuai dengan persamaan 3 yang mana besarnya arus Ic berbanding lurus dengan besarnya tegangan Vc dan berbanding terbalik dengan besarnya hambatan Rc. Setelah dilakukan perhitungan didapatkan nilai arus Ic rata-rata



LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA (1-5) NRP 01111740000058 sebesar 0,00348 A Pada tabel 2 juga dapat dilihat bahwa besarnya konstanta penguatan arus (hfe) relatif meningkat. Hal ini dikarenakan besarnya perbandingan nilai arus Ic dan arus Ib relatif terus meningkat. Hasil ini sesuia dengan persamaan 1 yang mana besarnya konstanta penguatan arus (hfe) berbanding lurus dengan besarnya arus Ic dan berbanding terbalik dengan besarnya arus Ib. Setelah dilakukan perhitungan didapatkan nilai konstanta penguatan arus (hfe) rata-rata sebesar 0,93177.



IV. KESIMPULAN Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa Transistor yang digunakan pada percobaan ini adalah Transistor jenis NPN yang memiliki karakteristik Arus mengalir dari kaki kolektor menuju kaki Emitor dan Transistor akan berada pada kondisi Switch On apabila arus yang mengalir pada kaki basis lebih besar dari nol. Besar arus Ib rata-rata, Ic rata-rata dan nilai konstanta penguatan arus (hfe) rata-rata yang didapat berturut-turut adalah 0,00479 A, 0,00348 A dan 0,93177. UCAPAN TERIMA KASIH



Ucapan terima kasih kami sampaikan sebesar-besarnya kepada Bapak Suyatno selaku dosen pengampu mata kuliah Elektronika kelas B, juga kepada saudara Ryan Pramana Putra selaku asisten Laboratorium pada percobaan ini, rekan-rekan sekelompok praktikum Dinda dan Finaa, serta pihak-pihak yang telah membantu dalam mensukseskan tercetaknya laporan praktikum ini yang tidak bisa disebutkan satu per satu. DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4]



Ahmad, Jayadin. 2007. Ilmu Elektronika. Jakarta : Universitas Indonesia Blocher, Richard. 2003. Dasar Elektronika. Yogyakarta : Andi Yogyakarta Kilala, Reski. 2012. Elektronika dan Pengukuran Listrik 1. Makassar: Universitas Hasanudin Surjono, Herman. 2007.Elektronika: Teori dan Penerapan. Yogyakarta : Penerbit Cerdas Ulet Kreatif



5