11-kel03-tt3c-karakteristik transistor common basis.docx
TRANSCRIPT
LAPORAN LABORATORIUM
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
NAMA PRAKTIKAN : LILIS SHOLIHAT
NAMA REKAN KERJA : DEWI AMELIA
RAESYA NUGRAHA
KELAS / KELOMPOK : TT 3C / 3
TANGGAL PELAKSANAAN PRAKTIKUM :
TANGGAL PENYERAHAN LAPORAN :
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI JAKARTA
2013
PERCOBAAN XI
KARAKTERISTIK TRANSISTOR COMMON BASIS
I. TUJUAN a. Mempelajari karakteristik input transistor dalam konfigurasi common basis.
b. Mempelajari karakteristik output transistor dalam konfigurasi common basis
c. Mempelajari cirri-ciri harga dari resistansi input, resistansi output dan
penguatan arus transistor dalam konfigurasi common basis.
II. DASAR TEORI
A. Kontruksi dari Transistor
Transistor merupakan piranti yang terdiri atas tiga lapisan semikonduktor,
yaitu 2 buah semikonduktor tipe-p dan seluruh lapisan semikonduktor tipe –n,
atau sebaliknya. Jenis pertama dikenal sebagai transistor tipr pnp, sedang yang
kedua dikenal dengan transistor tipe npn. Ketiga terminal yang terhubung ke
semikonduktor tadi dikenal dengan kolektor (C), basis (B), emitter (E). Berikut
gambarnya.
Gambar 1. Tipe transistor (a) pnp (b) npn
B. Operasi Dari Transistor
Dasar operasi dari transistor akan dijelaskan dengan menggunakan
transistor pnp. Pada gambar 2. Transistor pnp digambarkan kembali tanpa
tegangan bias pada basis – kolektor. Daerah deplesi mengecil karena adanya
pembiasan. Akibatnya, terjadi aliran arus pembawa yang besar (Majority
carrier / Pembawa mayoritas) dari lapisan p ke n.
Gambar 2. Forward Bias pada salah satu Junction dari Transistor
Jika bias pada basis-emitter dihilangkan dan dipasang pada basisi-
kolektor, maka pembawa mayoritas akan hilang dan yang ada hanyalah
pembawa minoritas.
Gambar 3. Forward Bias pada salah satu Junction dari Transistor
Sementara itu , jika kedua tegangan bias kita pasang seperti pada
gambar berikut, maka semua arus pembawa (pembawa mayoritas dan
pembawa minoritas) akan muncul dan melintasi daerah persambungan
(junction) dari transistor.
Gambar 4. Aliran Pembawa mayoritas dan Minoritas pada Transistor pnp
Karena lapisan n sangat tipis dan mempunyai konduktivitas rendah,
maka hanya akan ada sebagian kecil dari pembawa mayoritas yang keluar
melalui terminal basis (biasanya dalam orde mikro). Sebagian besar pembawa
mayorita akan langsung terdifusi melewati junction yang terbias reverse
kedalam material tipe p yang terhubung ke terminal kolektor.
Jika transistor pada gambar 4. Dianggap sebagai sebuah titik, maka dengan
KVL diperoleh.
IE = IC + IB ........................................................................ (2.1)
IC = IC Mayoritas + ICO Minoritas .................................... (2.2)
Pada Konfigurasi common Base, basis dari transistor terhubung
dengan ground Dari input dan output. Umumnya , pada transistor npn, input
berada pada emitter, sedangkan outputnya pada kolektor. Unutk lebih jelasnya
dapat dilihat pada gambar berikut
Gambar 5. Konfigurasi common Base (a). Transistor pnp (b) Transistor npn
Karakteristik input yang menggambarkan hubungan antara arus input
(IE) dengan tegangan input (VBE) untuk tegangan output (VCB) yang bervariasi
dapat digambarkan sebagai berikut.
Gambar 6. Karakteristik Input Amplifier dengan konfigurasi CB
Sementara karakteristik output yang menjelaskan hubungan antara arus
output dengan tegangan output (VCB) terhadap arus input (IE) yang bervariasi.
Bagian output memiliki tiga daerah yang dikenal sebagai daerah kerja, yaitu
daerah aktif, sturasi dan cutoff. Berikut penggambarannya.
Gambar 7. Karakteristik Output Amplifier dengan Konfigurasi CB
Agar bekerja pada daerah aktif, kolektor-basis dibias reverse, sedang
basis-emiter dibias forward. Pada daerah cutoff, kolektor-basis dan basis
emiter dibias reverse, sementara pada daerah saturasi junction tadi dibias
forward. Jika transistor ON, maka diasumsikan tegangan antara basis dan
emitor (VBE)
VBE = 0,7 V ................................................................... (2.3)
ALPHA (α)
Dalam model dc, Ic dan IE yang diakibatkan pembawa mayoritas
mempunyai hubungan yang disebut dengan alpha
(2.4)
(2.5)
Active Region
Di dalam daerah ini, junction kolektor mendapat bias mundur dan junction emitor
mendapat bias maju. Misalkan arus emitor bernilai nol. Dalam keadaan ini, arus
kolektor kecil dan sama dengan arus saturasi balik IC0 (microampere untuk germanium
dan nanoampere untuk silicon) dan junction ini berlaku untuk diode. Di dalam daerah
aktif (active region), arus kolektor independen terhadap tegangan kolektor dan hanya
tergantung pada arus emitor. Namun demikian, karena efek Early, terdapat pengaruh
berupa kenaikan ׀VCB׀ walaupun hanya 0,5 persen. Karena α lebih kecil dari ׀IC׀
satu (tetapi mendekati satu), arus kolektor sedikit lebih kecil dari arus emitor.
Daerah Saturasi (Saturation Region)
Daerah dimana junction emitor maupun kolektor mendapat bias maju (forward
biased) dinamakan daerah saturasi. Daerah ini terdapat di bagian kiri ordinat,
dinamakan VCB = 0 dan diatas karakteristik IE = 0. Disini dapat dikatakan terjadi
proses “bottoming” karena tegangan akan merosot drastic hingga mendekati dasar,
pada saat VCB ≈ 0. Sebenarnya VCB bernilai positif (untuk pnp, walau nilainya kecil),
dan bias maju pada kolektor ini menimbulkan perubahan arus kolektor yang besar
melalui perubahan tegangan kolektor yang kecil. Dalam keadaan terbias maju, IC naik
secara eksponensial terhadap tegangan mengikuti hubungan diode.
Daerah Cutoff
Karakteristik untuk kondisi dimana IE = 0 melewati titik origin, namun dalam hal lain
sama seperti karakteristik-karakteristik lain. Karakteristik ini sebenarnya tidak
berhimpitan dengan sumbu tegangan, namun hal ini sulit untuk diperlihatkan
mengingat IC0 bernilai hanya beberapa nano- atau microampere. Daerah di bawah IE =
0, dimana junction emitor dan kolektor sama-sama terbias mundur dinamakan cutoff
region.
III. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN
NO ALAT-ALAT JUMLAH
1 DC Power Supply 2 buah
2 Resistor 1 kΩ 2 buah
3 Transistor NPN BC 107 1 buah
4 Multimeter 3 buah
5 Kabel-kabel Penghubung Secukupnya
IV. GAMBAR RANGKAIAN
a. Karakteristik Input
Gambar 8. Rangkaian Karakteristik Input Common Basis
b. Karekteristik Output
Gambar 9. Rangkaian Karakteristik Output Common Basis
V. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN
Karakteristik Input.
a. Menghubungkan rangkaian seperti pada gambar 1.
b. Mengatur VCC sehingga VCB = 0 V. Kemudian, mengatur VEE = 0 V. Mengukur IE
dan VEB lalu mencatat hasilnya pada tabel percobaan.
c. Mengubah VCC sehingga VCB = 2 V kemudian mengukur ulang IE dan VEB.
d. Mengulangi pengukuran ini untuk harga VCB dan VEE.
Karakteristik Output.
a. Menghubungkan rangkaian seperti pada gambar 2.
b. Mengatur VCC sehingga VCB = 0 V. Kemudian, mengatur VEE = 0 V. Mengukur
IE = 0. Mengukur IC dan mencatat hasilnya pada tabel 2.
c. Mengubah VCC sehingga VCB = 2 V kemudian mengatur pula VEE sehingga IE = 0.
Kemudian mengukur IC.
d. Mengulangi langkah pengukuran ini untuk harga VCB dan IE yang lain.
VI. Data Hasil Percobaan
Hasil Percobaan Karakteristik Input.
VEE
(V)
VCB = 0 V VCB = 2V VCB = 4V VCB = 6V VCB = 8V
IE VEB
(V)IE
VEB
(V)IE
VEB
(V) IE
VEB
(V)IE
VEB
(V)
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
-2 1,25 0,8 1,3 0,75 1,3 0,8 2,275 0,7 1,275 0,8
-4 2,625 0,65 2,6 0,6 2,625 0,75 2,6 0,725 3,625 0,8
-6 5 0,75 5 0,75 5,5 0,65 5,5 0,65 5,0 0,7
-8 7,5 0,75 6,25 0,75 7,5 0,7 7,3 0,7 6,5 0,7
Hasil Percobaan Karakteristik Output.
VCB = 0 V VCB = 2V VCB = 4V VCB = 6V VCB = 8V
IE
(mA)IC
IE
(mA)IC
IE
(mA)IC
IE
(mA)IC
IE
(mA)IC
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0,65 1 1,05 1 1,15 1 1,1 1 1,1
2 0,675 2 2,2 2 2,2 2 2,1 2 2,2
3 0,7 3 3,15 3 3,0 3 3,1 3 3,0
4 0,7 4 4,2 4 4,1 4 3,8 4 4,0
VII. Analisa Dan Pembahasan Percobaan kali ini masih berhubungan dengan Transistor namun berbeda
dengan percobaan yang lalu yang hanya meindentifikasi transistor. Kali ini dilakukan
percobaan mengenai karakteristik transistor common basis. Tujuan percobaan kali ini
adalah mempelajari karakteristik input dan output transistor dalam konfigurasi
common basis. Dari karakteristik input dan output transistor ini dapat diketahui pula
harga resistansinya.
Yang pertama dianalisa adalah karakteristik input. Setelah rangkaian dirangkai
sedemikian rupa seperti pada Gambar rangkaian maka rangkian siap untuk dicoba,
namun perlu diperhatikan pada saat merangakai jangan di sambungkan pada sumber
tegangan karena akan berakibat patal jika terjadi kesalahan saat merangkai. Setelah
rangkaian betul maka pertama-tama di beri sumber tegangan 0 volt (VEE=0v). Pada
saat VEE = 0 volt maka transistor masih dalam keadaan Off karena tidak ada arus dan
tegangan yang mengalir. Transistor akan menjadi On jika diberi tegangan lebih dari 0.
Selain itu VEB akan memiliki nilai tegangan jika VEE lebih besar dari 0 Volt. Karena
tegangan Emitor-Basis (VEB) besarnya sama dengan tegangan dioda yang akan aktif
atau on jika tegangannya 0,5-0,7/0,8 Volt. Sehingga harus diberi tegangan input yang
memenuhi agar VEB dapat bekerja atau aktif. Dari data hasil percobaan, untuk nilai
tegangan Colector-Basis (VCB) tetap dan tegangan input VEE bertambah, arus pada
emitor (IE) terus meningkat dan tegangan VEB semakin meningkat juga dari 0,6 Volt
sampai batas maksimum 0,7/0,8 Volt dimana dioda aktif atau on. Sementara untuk
nilai tegangan input VEE yang sama dan tegangan VCB meningkat, tidak
berpengaruh pada nilai IE dan VBE. Hal ini dapat diabaikan. Berikut ini adalah
gambar kura hasil dari percobaan karakteristik input.
Berdasarkan kurva di atas input nilai VEB berkisar pasa 0,7 V setelah VEE lebih
dari 0. Transistor mempunyai cara kerja yang sama dengan dioda. Pada karakteristik
input dapat diamati pula nilai resistansi dari setiap input yang berbeda-beda. Pada saat VEE
sama dengan nol tak ada arus dan tegangan yang mengalir, sedangkan resistansinya sama
dengan tak hingga. Ketika VEE sudah lebih besar ari 0 nilai resistansinya akan muncul karena
transistor sudah aktif. Semakin besar nilai IE maka nilai resistansinya akan semakin kecil,
karena nilai resistansi berbanding terbalik dengan IE seperti rumus dibawah ini.
Ri=V i
I i
=V EB
I E
Karakteristik output transistor Common Basis memiliki 3 daerah kerja, yaitu
aktif, cut-off dan saturasi. Pad daerah aktif terjadi penguatan linier. Junction basis-
collector dibias mundur dan junction basis-emiter dibias maju. Pada daerah ini,
arus collector (IC) bergantung pada arus emiter (IE). Saat arus IE bernilai 0 Maka
tidak ada arus yang mengalir pada collector (IC = 0 mA). Saat arus IE di atas 0 mA
dan tegangan VCB = 0 Volt, arus IC terus meningkat dengan nilai yang sangat
kecil, yaitu untuk nilai IE maksimum 4 mA, arus IC hanya 0,85. Kemudian saat
tegangan VCB lebih dari 0 Volt, arus IC terus meningkat dan nilainya mendekati
nilai IE. Pada daerah aktif, kenaikan VCB tidak berpengaruh terhadap arus
collector IC.Daerah cut off adalah daerah dimana arus IC = 0 mA, yaitu terjadi jika
junction basis-collector dan junction basis-emiter dibias mundur. Sedangkan
daerah saturasi adalah daerah dimana tegnagan VBC negatif, yaitu saat junction
basis-collector dan basis-emiter dibias maju. Resistansi pada output dapat
dinyatakan dengan :
R=VCBIC
Berdasarkan Tabel 4 perhitungan resistansi output, dapat dilihat bahwa pada
saat arus Emitor (IE) sama dengan 0 mA resistansi pada IC menjadi tak hingga.
Semakin besar nilai IE maka resistansi output menjadi semakin kecil dan semakin
besar nilai VCB untuk arus IE tetap, maka nilai resistansinya semakin besar. Hal
ini karena resistansi output dan arus IC berbanding terbalik, semakin besar arus IE
maka arus IC menjadi semakin besar sehingga resistansi menjadi semakin kecil.
Untuk penguatan arus digunakan rumus :
Ai= IcIE
Dari Tabel 5 Penguatan Arus Output dapat dilihat bahwa saat IC bernilai
nol, penguatan arus menjadi tak hingga dikarenakan inputnya masih nol sedangkan
pada output sudah ada arus yang keluar. Dari tabel didapat juga semakin kecil arus
IE yang diberikan, maka arus IC juga semakin kecil dan semakin besar penguatan
arus yang terjadi. Namun, semakin besar VCB yang diberikan penguatan akan
tetap stabil dengan batas toleransi kemampuan transistor tersebut.
PERHITUNGAN
NILAI RESISTANSI PADA KARAKTERISTIK INPUT
VEE
(V)R (saat
VCB = 0V)R (saat
VCB = 2V)R (saat
VCB = 4V)R (saat
VCB = 6V)R (saat
VCB = 8V)
00 V
0 mA=∞ Ω
0 v0 mA
=∞ Ω0 v
0 mA=∞ Ω
0 v0 mA
=∞ Ω0 v
0 mA=∞ Ω
-2
0,7 V0,0013 mA
=538,5 Ω0,6 v
0,00132 mA=454,5 Ω
0,61 v0,00135 mA
=451 Ω0,6 v
0,00138 mA=434 Ω
0,65 V0,00125 mA
=520 Ω
-40,71 V
0,0035 mA=202,8 Ω
0,66 v0,0035 mA
=188,5 Ω0,63 v
0,0035 mA=180 Ω
0,62 v0,0035 mA
=172 Ω0,65v
0,00275 mA=236 Ω
-60,75 v
0,0055 mA=136,36 Ω
0,71 v0,0055 mA
=129 Ω0,69 v
0,0055 mA=125,4 Ω
0,65 v0,0055 mA
=118Ω0,7 v
0,005 mA=140 Ω
-80,75 v
0,0075 mA=100 Ω
0,72v0,00625 mA
=115,2Ω0,73 v
0,0072 mA=101,3Ω
0,71 v0,0073 mA
=97 Ω0,7 v
0,0065 mA=107 Ω
NILAI RESISTANSI PADA KARAKTERISTIK OUTPUT
IEIC saat
VCB = 0 VIC saat
VCB = 2 VIC saat
VCB = 4 VIC saat
VCB = 6 VIC saat
VCB = 8 V
0 0 v0 mA
=∞ Ω2v0 A
=¿∞Ω4v0 A
=∞ Ω6v0 A
=∞ Ω8v0 A
=∞ Ω
1 0 v0,75 A
=0 Ω2 v
0,00125 A=1600 Ω
4 v0,001 A
=4000 Ω6 v
0,0009 A=6666 Ω
8 v0,0011 A
=7272 Ω
2 0 v0,82 A
=0 Ω2 v
0,0021 A=952Ω
4 v0,002 A
=2000Ω6 v
0,0027 A=2222 Ω
8 v0,00195 A
=4102 Ω
3 0 v0,83 A
=0 Ω2 v
0,0029 A=689 Ω
4 v0,00325 A
=1230 Ω6 v
0,0032 A=1875Ω
8 v0,003125 A
=2560 Ω
4 0 v0,86 A
=0 Ω2 v
0,004 A=500 Ω
4 v0,0041 A
=975 Ω6 v
0,0039 A=1538 Ω
8 v0,0039 A
=2051Ω
NILAI HASIL PERHITUNGAN PENGUATAN ARUS OUTPUT
IE Ai saat VCB = 0 VAi saat
VCB = 2 VAi saat
VCB = 4 VAi saat
VCB = 6 VAi saat
VCB = 8 V
0 0 mA0 mA
=∞0 mA0 mA
=∞0 mA0 mA
=∞0 mA0 mA
=∞0 mA0 mA
=∞
1 0,75 mA1 mA
=0,75 kali1,25 mA
1 mA=1,25 kali
1mA1mA
=1kali1,1mA1mA
=1,1kali1,1mA1mA
=1,1kali
2 0,82 mA2mA
=0,41kali2,1mA2mA
=1,05 kali2mA2mA
=1 kali1,95 mA
2mA=0,975 kali
1,95 mA2mA
=0,975 kali
3 0,83 mA3 mA
=0,27 kali2,9 mA3 mA
=0,96 kali3,25 mA
3 mA=1,08 kali
3,125 mA3 mA
=1,04 kali3,125 mA
3 mA=1,04 kali
4 0,86 mA4mA
=0,215 kali4 mA4 mA
=1 kali4,1 mA4mA
=1,025 kali3,9 mA4mA
=0,975 kali3,9 mA4mA
=0,975 kali
VIII. Kesimpulan
Daftar Pustaka
Lampiran