![UNIT 8 Karakteristik JFET [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/unit-8-karakteristik-jfet.jpg)
5 0 427 KB
Karakteristik JFET
Muhajirin Heri Setiawan, Lilis Yuliana, Ita Purnamasari Fisika 2012 Abstrak Telah dilakukan praktikum tentang karakteristik JFET yang bertujuan memahami karakteristik dasar dan prinsip kerja JFET channel-N serta menentukan transkonduktansi dan tegangan penjepitan JFET channel-N. Dalam percobaan ini dilakukan pengukuran terhadap Arus drain (I D) dengan memanipulasi tegangan antara drain dan source (VDS) yang dipengaruhi oleh VGS. Ada dua macam
grafik yang dianalisis dalam praktikum ini yaitu hubungan IDD-VDS dan hubungan ID-VGS Berdasarkan analisis grafik semakin kecil nilai VGS nya maka nilai ID nya pun ikut semakin kecil. Begitupun untuk nilai VDS nya, semakin besar nilai VDS nya semakin besar pula nilai ID nya. Adapun untuk nilai transkonduktansi dilihat dari kemiringan garis dari grafiknya yaitu perbandingan IDS dengan VP. Sedangkan utnuk tegangan penjepitan ditentukan pada saat ID = 0 dan pada saat VGS bernilai minimum. Dari hasil analisis tersebut semakin besar frekuensi sumber dan hambatan yang digunakan maka nilai kualitas frekuensi semakin kecil dan lengkung resonansi semakin melebar.
1. Metode Dasar Transistor efek medan , atau FET
p atau tipe –n yang dikelilingi olehbahan dengan kutub berlawanan. Ujung-ujung
(Field Effect Transistor), adalah suatu
saluran dimana
transistor yang prinsip kerjanya berdasar
membentukelektroda-elektroda
atas pengaturan arus (keluaran) oleh
dikenal dengan sebagai sumber (Source)
tegangan (masukan). FET juga dinamakan
dan penguras (Drain). Lebar efektif dari
transistor kutub tunggal (unipolar), karena
saluran dikendalikan oleh potensial yang
yang berperan sebagai pembawa muatan
diberikan pada elektroda ketiga sebagai
hanya satu macam, yaitu pembawa muatan
gerbang (Gate) (Bakri A. Haris dkk: 2008).
mayoritas (hole atau elektron). Ada dua
Dalam pengoperasian FET saluran
jenis FET, yaitu JFET (Junction Field
n, drain disambungkan positif terhadap
Effect Transistor) dan MOSFET (Metal
source, sehingga elektron akan masuk
Oxyde Semikonduktor FET). Pada JFET
ke dalam saluran dari source dan ke
medan listrik pengatur arus terjadi pada
luar drain. Gate disambungkan dengan
sambungan pn, sedang pada MOSFET
voltase
medan listrik terjadi pada dua lapisan
sehingga sambungan pn antara gate dan
(semikonduktor dan metal) yang disekat
saluran
dengan suatu oksida (Oxyde) (Purwadi B.
sambungan pn tersebut dibias balik,
dan Abdulrahman Fadeli: 2001 ).
lebar
Transistor efek medan atau FET terbentuk dari kanal (saluran) bahan tipe –
konduksi
negatif
n
daerah
bertambah.
berlangsung
terhadap
dibias
balik.
yang
source
Ketika
pengosongan
akan
Lebarnya
akan
tergantungdari voltase antara daerah
p+
semikonduktor semikonduktor voltase,
n.
dan
daerah
Semakin
besar
lebar
daerah
semakin
pengosongan.
Karena
drain
positif
drain
dan
source
(VDS)
kenaikannya 0.5 Volt. b. Variabel
respon;
Arus
drain
merupakan besarnya arus yang
terhadap source, maka voltase antara
berasal dari rangkaian
semikonduktor
terbaca pada Amperemeter akibat
sambungan
n
dekat
drainakan
dengan
lebih
besar
Amperemeter
yang
dirangkai
seri
daripada voltase yang dekat dengan
dengan drain dan source dengan
sambungan source. Maka dekat dengan
satuan mA.
drain daerah pengosongan akan lebih lebar daripada dekat dengan source.
c. Variabel kontrol; 1)
Tegangan sumber merupakan
Karena daerah pengosongan melebar
besarnya tegangan masukan
sesuai dengan bertambahnya voltase
yang
gate-source, maka lebar dari saluran n
rangkaian hingga 10 Volt.
akan berkurang sehingga resistivitas
2)
dialirkan
kedalam
Tegangan get source (VGS)
saluran n bertambah besar (Blocher,
merupakan
Richard: 2003).
tegangan yang terdapat di
2. Operasional Variabel a. Variabel
manipulasi:
besarnya
antara get dan source yang Tegangan
terbaca pada Voltmeter yang
drain source (VDS) dan tegangan
dirangkai parallel dengan get
gate source (VGS)
dan
b. Variabel Respon: Arus drain c. Variabel
perubahan
Kontrol:
Tegangan
dan
resistansi
sumber
akibat
dari
potensiometer
yang satuannya adalah Volt. Dimana tegangan get dan
potensiometer.
source (VDS)
3. Definisi Operasional Variabel a. Variabel
source
manipulasi:Tegangan
drain source (VDS) merupakan
kenaikannya 1
Volt. 4. Alat dan Bahan
besarnya tegangan yang terdapat di
a. Multimeter Digital, 2 buah
antara drain dan source yang
b. JFET Channel –N, 1 buah
terbaca
c. Potensiometer, 5 k dan 10 k
pada
Voltmeter
yang
dirangkai parallel dengan drain
d. Power supply dc, 2 buah
dan source akibat dari perubahan
e. Kabel penghubung.
potensiometer
yang
satuannya
adalah Volt. Dimana tegangan
5. Prosedur Kerja
7
3
3.44
1.89
0.7
0.02
0
8
3.5
3.56
1.95
0.71
0.02
0
b. Memastikan tegangan VGG tidak
9
4
3.66
2
0.73
0.02
0
melebihi 10 V dan VDD 10 V.
10
4.5
3.75
2.04
0.74
0.02
0
11
5
3.82
2.08
0.75
0.02
0
12
5.5
3.9
2.11
0.76
0.02
0
13
6
3.96
2.14
0.77
0.02
0
14
6.5
4.02
2.18
0.78
0.02
0
15
7
4.08
2.21
0.79
0.02
0
sehingga nilai VDS naik menjadi 1
16
7.5
4.13
2.23
0.8
0.02
0
volt dan membaca nilai ID.
17
8
4.18
2.26
0.81
0.02
0
e. Mengulangi kegiatan (5) dengan
18
8.5
4.24
2.29
0.82
0.02
0
interval yang sama sampai nilai
19
9
4.29
2.31
0.82
0.02
0
VDS = VDD.
20
9.5
4.32
2.33
0.82
0.02
0
Memutar balik potensiometer VR2
21
10
4.37
2.35
0.83
0.02
0
a. Merangkai
dan
mempelajari
rangkaian uji FET kanal N
c. Memastikan setiap alat ukur yang digunakan
terpasang
dengan
polaritas yang benar mengacu pada polaritas masing-masing sumber tegangan. d. Memutar
f.
potensiometer
VR2
hingga VDS sama dengan nol. g. Memutar
potensiometer
VR1
sehingga nilai VGS naik menjadi 2 volt. h. Mengulangi kegiatan (5) sampai (8) dengan interval yang sama hingga VGS = VP atau (ID = 0). 6. Data dan Analisis Hasil Praktikum a. Hasil Praktikum VS1 = VS2 = 10 volt N
VD
ID (mA) Untuk Nilai VGS
o
S
0
-1
-2
-3
-4
1
0
0
0
0
0
0
2
0.5
1.15
0.78
0.41
0.01
0
3
1
2.03
1.31
0.56
0.01
0
4
1.5
2.68
1.59
0.62
0.01
0
5
2
3.06
1.73
0.65
0.02
0
6
2.5
3.28
1.82
0.68
0.02
0
b. Analisis Data
5 4.5
IA 3.8
4
IDD (mA)
3.5 3 2.5
IB 2.08
2 1.5
IC 0.75
1 0.5
IE 0
ID 0.02
0 0
1
Titik A (Vgs = 0 V)
2
3
4
Titik B (Vgs = -1 V)
Grafik 1. Hubungan antara VDSterhadap ID
5
6
VGS (V) Titik C (Vgs = -2 V)
7
8
Titik D (Vgs = -3 V)
9
10
Titik E (Vgs = -4 V)
11
b. Analisis Data
= -.639 mS
1). Secara Teori gmo
d. gm4 =
−2𝐼𝐷𝐷 𝑉𝑝
=
= (-2.185 – (-2.185)) mS
−2 4.37 𝑚𝐴 −4 𝑉
= 0 mS
= -2.185 mS a. gmA
= -gmo 1 −
= gmE – gmA
2). Secara Praktikum
𝑉𝐺𝑆 𝑉𝑃
a.
gm1
0𝑉
= -2.185 mS 1 − −4 𝑉
∆𝐼
= ∆𝑉 = 𝑉 =
= -2.185 mS b. gmB
= -gmo 1 −
b. gm2 −1 𝑉 −4 𝑉
= -2.185 mS x 0.75 = -1.638 mS c. gmC
= -gmo 1 −
𝑉𝐺𝑆 𝑉𝑃 −2 𝑉
c. gm3
= -2.185 mS x 0.5 = -1.092 mS = -gmo 1 −
𝑉𝐺𝑆 𝑉𝑃
= -2.185 mS 1 −
∆𝐼
= ∆𝑉 = 𝑉 =
(3.82−0.75)𝑚𝐴 0− −2 𝑣
=
3.07 𝑚𝐴 2𝑉
∆𝐼
= ∆𝑉 = 𝑉 =
(3.82−0.02)𝑚𝐴 0− −3 𝑣
=
3.8 𝑚𝐴 3
−3 𝑉 −4 𝑉
d. gm4
=
∆𝐼 ∆𝑉
=
(3.82−0)𝑚𝐴 0− −4 𝑣
=
3.82 4
= -0.546 mS = -gmo 1 −
𝑉𝐺𝑆 𝑉𝑃
= -2.185 mS 1 −
−4 𝑉 −4 𝑉
= -2.185 mS
a. %diff
= =
= gmB - gmA
=
= -0.547 mS = gmC - gmA
=
= (-1.093–(-2.185)) mS
= gmD - gmA = (-0.546–(-2.185)) mS
𝑔𝑚 1 𝑇 − 𝑔𝑚 1 𝑃 𝑔𝑚 1 𝑔𝑚 1 𝑇 − 𝑔𝑚 1 𝑃 𝑔𝑚 1 𝑇 + 𝑔𝑚 1 𝑃 2
0.547−1.74 0.547 +1.74 2
1.193 1.144
𝑥 100% 𝑥 100%
𝑥 100%
𝑥 100%
= 104%
= -1.092 mS c. gm3
𝐼𝐴 − 𝐼𝐸 𝑉 𝐺𝑆 (𝐴 ) − 𝑉𝐺𝑆 (𝐸)
3). Analisis Keslahan
= (-1.638 –(-2.185)) mS
b. gm2
=
= 0.955 mS
gm Selisih a. gm1
𝐼𝐴 − 𝐼𝐷 𝐺𝑆 (𝐴 ) − 𝑉𝐺𝑆 (𝐷 )
= 1.267 mS
= -2.185 mS x 0.25
e. gmE
𝐼𝐴 − 𝐼𝐶 𝐺𝑆 (𝐴 ) − 𝑉𝐺𝑆 (𝐶)
= 1.535 mS
= -2.185 mS 1 − −4 𝑉
d. gmD
(3.82−2.08)𝑚𝐴 0− −1 𝑣
= 1.74 mS
𝑉𝐺𝑆 𝑉𝑃
= -2.185 mS 1 −
𝐼𝐴 − 𝐼𝐵 𝐺𝑆 (𝐴 ) − 𝑉𝐺𝑆 (𝐵 )
b. %diff
=
𝑔𝑚 2 𝑇 − 𝑔𝑚 2 𝑃 𝑔𝑚 2
𝑥 100%
= = =
𝑔𝑚 2 𝑇 − 𝑔𝑚 2 𝑃 𝑔𝑚 2 𝑇 + 𝑔𝑚 2 𝑃 2
1.093 −1.535 1.093 +1.535 2
0.442 1.314
𝑥 100% 𝑥 100%
𝑥 100%
= 33.63% c. %diff
= = = =
𝑔𝑚 3 𝑇 − 𝑔𝑚 3 𝑃 𝑔𝑚 3 𝑔𝑚 3 𝑇 − 𝑔𝑚 3 𝑃 𝑔𝑚 3 𝑇 + 𝑔𝑚 3 𝑃 2
1.639 − 1.267 1.639 +1.267 2
0.372 1.453
x 100% x 100% 𝑥 100%
𝑥 100%
= 25.60% d. %diff
= = = =
𝑔𝑚 4 𝑇 − 𝑔𝑚 4 𝑃 𝑔𝑚 4 𝑔𝑚 4 𝑇 − 𝑔𝑚 4 𝑃 𝑔𝑚 4 𝑇 + 𝑔𝑚 4 𝑃 2
0 – 0.955 0 + 0.955 2
0.955 0.4775
= 200%
𝑥 100 x 100%
𝑥 100%
𝑥 100%
5 4.5 4.37 4
3.5 3
ID (mA)
2.35
2.5 2 1.5
0.83
1 0.5
0.02
0
0 -4.5
-4
-3.5
-3
-2.5
-2
VGS (V)
Grafik 2. Hubungan antara Tegangan Drain terhadap Tegangan Gate Source
-1.5
-1
-0.5
0 -0.5
Analisis grafik
pengamatan semakin kecil nilai VGS
gm =
∆𝐼𝐷𝐷 ∆𝑉𝐺𝑆
𝐼 −𝐼
gm =
4.37 𝑚𝐴 −2.35 𝑚𝐴 −1 𝑉−(0 𝑉 )
gm =
2.02 𝑚𝐴 −1 𝑉
nya maka nilai ID nya pun semakin
= 𝑉1 −𝑉2 1
2
kecil. Begitupun untuk nilai VDS nya, semakin besar nilai VDS nya semakin besar pula nilai ID nya. Adapun untuk nilai
gm = -2.02 mS
transkonduktansi
dilihat
dari
kemiringan garis yang dilihat dari
7. Pembahasan Pada praktikum kali ini yaitu
grafiknya yaitu perbandingan IDS
yang
dengan VP. Sedangkan untuk tegangan
merupakan divais pengendali tegangan
penjepitan ditentukan saat VP antara
yang berarti karakteristik keluaran
gate dan source dihubung singkat
mengenai
karakteristik
JFT
dikendalikan oleh tegangan msukan.
Adapun karakteristik drain source
Namun yang akan ditentukan pada
merupakan suatu kurva untuk nilai VGS
praktikum ini yaitu transkonduktor
yang bervariasi dari 0 V sampai
dengan tegangan penjepitan JFET
maksimum (dalam arah minus atau
channel-N karena Channel-N yang
balik) dan tegangan VGS maksimum ini
digunakan pada praktikum ini, Selain
selanjutnya disebut sebagai tegangan
itu transistor JFET memiliki 3 kaki
penjepitan Vp, dimana tidak ada lagi
yang befungsi Source (S), Gate (G),
arus drain (ID = 0). 8. Kesimpulan
dan drain (D). Data yang diperoleh secara teori
Dari hasil praktikum ini dapat
yaitu gm1 = 0.547 mS, gm2 = 1.093
disimpulkan bahwa:
mS, gm3 = 0.089 mS, gm4 = 0,
a. JFET
merupakan
transistor
praktikum
unipolar dengan pembawa muatan
diperoleh gm1 = 1.74 mS, gm2 =
mayoritasnya hanya satu yaitu
1.535 mS, gm3 = 1.267 mS dan gm4 =
elektron jika tipe N dan hole jika
0.955 mS. Dari perbandingan ini pun
tipe P.
sedangkan
berdasarkan
terlihat besarnya perbedaan antara teori
dengan
praktikum.
Hal
ini
b. Cara menentukan transkonduktansi dilihat dari kemiringan garis yang
disebabkan karena praktikum juga
terdapat pada grafik hubungan
tidak mengetahui dari mana penyebab
perbandingan antara IDS dan VP,
besarnya kesalahan dari persen diff
sedangkan
yang diperoleh. Untuk kurva grafik
penjepitannya
kedua besar gm yang diperoleh yaitu
saat
2.02
Tegangan
mS.
Berdasarkan
Hasil
VGS
tegangan ditentukan
bernilai
pada
minimum.
penjepitannya
ditentukan pada saat ID = 0 dan
Fadeli. (2001). Elektronika 1. Jakarta:
pada saat VGS bernilai minimum.
Departemen
A.
Haris.
dan
Kebudayaan DIRJEN DIKTI.
9. Daftar Pustaka Bakri,
Pendidikan
dkk.
(2008).
Tim
Elektronika
Dasar.
(2013).
Elektronika Dasar.Makassar: UNM.
Penuntun Praktikum Elektronika Dasar
Blocher Richard. 2003. Elektronika
1.
Dasar. Yogyakarta: Andi
Elektronika dan Instrumentasi Fisika
Purwandi, Bambang dan Abdurrahman
FMIPA UNM
Makassar:
Laboratorium
Unit
