ELEKTRONIKA: TRANSISTOR

TRANSISTOR

A. Pendahuluan

Shockley berhasil menyusun teori mengenai transistor persambungan dalam tahun 1949 dan piranti yang pertama dihasilkan dalam tahun 1951.

Secara umum ada 2 macam jenis transistor :

1. Bipolar adalah transistor yang membawa muatan listrik berupa hole dan e^-. Transistor bipolar ada dua tipe yaitu NPN dan PNP dengan simbol seperti gambar 1.


(a)	(b)

Gambar 1 Simbol Transistor tipe (a) NPN dan (b) PNP

2. Unipolar

Transistor yang membawa muatan listrik berupa hole atau e^-. Transistor unipolar ada dua tipe yaitu channel n dan Channel p dengan simbol seperti gambar 2.


(a)	(b)

Gambar 2 Simbol Transistor tipe (a) Channel n dan (b) Channel p

Lebih rinci ada macam-macam transistor seperti blok diagram gambar 3.

Gambar 3 Blok diagram macam-macam Transistor

B. Transistor PNP dan NPN

Transistor NPN merupakan persambungan tiga susunan lapisan bahan semikonduktor yaitu bahan n, bahan p, dan bahan n sedangkan transistor PNP merupakan persambungan tiga susunan lapisan bahan semikonduktor yaitu bahan p, bahan n, dan bahan p seperti gambar 4.


(a)	(b)

Gambar 4 Konstruksi Transistor (a) PNP (b) NPN

Adapun aliran majority carriers dan minority carriers pada transistor PNP adalah seperti gambar 5. Hubungan kaki Emitter (E) dengan kaki Base (B) adalah hubungan pn dengan pemberian tegangan V_EEsehingga terjadi bias maju dan hubungan kaki Base (B) dengan kaki Collector (C) adalah hubungan np dengan pemberian tegangan V_CC sehingga terjadi bias mundur. Pemberian tegangan V_EE dan V_CC seperti gambar 5 maka akan terjadi pengecilan depletion layer di PN dan pelebaran depletion layer di NP akan tetapi dengan hubungan secara seri tegangan V_EE dan V_CC akan membuat arus yang besar dari kaki E (bahan p) menuju kaki C (bahan p) menembus depletion layer yang tebal.

Gambar 5 Aliran majority carriers dan minority carriers pada transistor PNP

Dari gambar 5 dapat dibuatkan arah arus seperti gambar 6. Elektron dari emitter diteruskan ke basis adalah sangat kecil sekali karena basis sangat tipis sehingga elektron butuh waktu untuk berdiffusi ke dalam kolektor dan kemudian elektron diteruskan ke tegangan positif dari baterai. Sehingga persamaan arus memakai hukum Kirchoff tentang arus yakni arus masuk sama dengan arus keluar jadi I_E = I_C + I_B.

Gambar 6 Arah arus pada transistor NPN

Transistor dapat dibuat dalam tiga konfigurasi yaitu Common Emitter (CE), Common Collector (CC) , Common Base (CB). Common Emitter adalah memakai bersama kaki Emitter antara Input dan output seperti gambar 7.


(a)	(b)

Gambar 7 Konfigurasi Common Emitter (a) Transistor NPN (b) Transistor PNP

Adapun karakteristik Input-Output transistor konfigurasi Common Emitter adalah seperti gambar 8. Pada kurva karakteristik input dimana semakin besar V_BE maka semakin besar I_B dimana V_BE maksimum untuk Si adalah 0,7 Volt dan Ge adalah 0,3 Volt. Pada kurva karakteristik output dibagi tiga operasi yaitu:

1. daerah saturasi (saturation region) yang artinya output menjadi cacat,

2. daerah aktif (active ragion) yang artinya output tidak cacat asalkan arus I_B berfluktuasi masih dalam daera aktif.

3. Daerah cutoff yang artinya output akan terpotong.


(a)	(b)

Gambar 8 Karakteristik I-O CE (a) Karakteristik Input (b) karakteristik output

C. Garis beban DC dan garis beban AC

Ada dua macam garis beban, yaitu:

1. Dengan pemberian bias DC maka didapatkan kurva garis beban DC seperti gambar 9


(a)	(b)

Gambar 9 (a) Bias DC dan (b) garis beban DC

2. Dengan pemberian bias AC maka didapatkan kurva garis beban AC seperti gambar 10


(a)	(b)

Gambar 10 (a) Bias AC dan (b) garis beban AC

D. Pemberian bias

Ada 4 macam rangkaian pemberian bias, yaitu:

1. Fixed bias yaitu, arus bias I_B didapat dari V_CC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar 11.

Gambar 11 Rangkaian Fixed bias

maka,

dimana,

dan

2. Emitter-Stabilized Bias adalah rangkaian Fixed bias yang ditambahkan tahanan R_E seperti gambar 12.

Gambar 12 Rangkaian Emitter-Stabilized Bias

maka,

sehingga tahanan R_E kalau dilihat dari input untuk mencari arus I_B adalah sebesar (β+1)R_E.

3. Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar 13.

Gambar 13 Rangkaian Self Bias

Dengan menggunakan hukum KVL, didapat,

maka,

Voltage-divider Bias adalah arus bias didapatkan dari tegangan di R₂ dari hubungan V_CC seri dengan R₁ dan R₂seperti gambar 14. Untuk mencari arus I_B maka dilakukan perubahan rangkaian dengan memakai metoda thevenin sehingga menghasilkan rangkaian pengganti seperti gambar 15.

dimana,