Teori Singkat Karakeristik Transistor Bipolar Mudah Dipahami

Teori Singkat Karakeristik Transistor Bipolar Mudah Dipahami

Transistor adalah suatu komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor. Ada dua macam transistor, yaitu transistor dwikutub (bipolar) dan transistor efek medan (Field Effect Transistor-FET). Transistor dwikutub dibuat dengan menggunakan semikonduktor ekstrinsik jenis p dan jenis n, yang disusun seperti pada gambar 1 berikut:
Susunan Transistor
Gambar 1. Susunan Transistor Dwikutub. (a) Transistor PNP, (b) Transistor NPN

Ketiga bagian transistor ini disebut emitter, base, dan kolektor. Dari kata bahasa Inggris ’emmiter’ yang berarti pengeluar. Basis berasal dari kata Inggris ’base’ yang berarti tumpuan atau landasan, dan kolektor berasal dari kata’kolektor’ yang berarti pengumpul (Sutrisno, 1986).

Dengan notasi atau simbol, skema dasar bias transistor bipolar ditunjukkan pada Gambar 2 berikut.

Karakterisitik transistor                
Gambar 2. Rangkaian Bias Transistor (a) Transistor NPN, (b) Transistor PNP

Pada dasarnya ada tiga jenis rangkaian dasar (yang disebut konfigurasi) untuk mengoperasikan transistor;
a. Basis ditanahkan (Common Base – CB)
b. Emiter ditanahkan (Common Emitter – CE)
c. Kolektor ditanahkan (Common Kolektor - CC)

Karakteristik dari transistor biasanya disebut juga karakteristik statik, yang digambarkan dalam suatu kurva yang menghubungkan antara selisih arus dc dan tegangan pada transistor. Kurva karakteristik statik tersebut sangat membantu dalam mempelajari operasi dari suatu transistor ketika diterapkan dalam suatu rangkaian. Ada tiga karakteristik yang sangat penting dari suatu transistor, yaitu :
a. Karakteristik input.
b. Karakteristik output.
c. Karakteristik transfer arus konstan.
Analisis setiap konfigurasi BJT selalu mengacu pada hubungan-hubungan dasar berikut :
. . . . . . . . . . . . . . . . . (1)
 . . . . . . . . . . . . . . . . .  (2)
 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3)
Berdasarkan Pers. [1], [2] dan [3], nilai IB, IC dan IE sangat bergantung pada nilai BETA , yaitu faktor penguatan arus BJT. Dalam mode dc, nilai IC dan IB dihubungkan oleh kuantitas BETA ini dan didefinisikan sebagai berikut:
  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .[4]
di mana nilai IB dan IC ditentukan dari titik operasi pada kurva karakteristik. Untuk penggunaan praktis, nilai BETA untuk berbagai jenis transistor berkisar dari 50 sampai 400. Untuk transistor dengan nilai BETA sebesar 200, arus kolektor sebesar 200 kali dari pada arus basis berdasarkan Pers. [3]. Untuk mode ac, beta didefinisikan sebagai :

 . . . . . . . . . (5)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .[5]
Penamaan formal untuk BETAac adalah emitter ditanahkan (common – emitter), arus arah maju (forward – current), faktor penguatan. Pada lembar data spesifikasi transistor, BETAdc biasanya dinyatakan dengan hFE dan BETAac dengan hfe. Gambar.3 menunjukkan salah satu contoh kurva karakteristik keluaran (Output) transistor bipolar konfigurasi kolektor ditanahkan (Malvino, 2003).
Gambar 3. Penentuan dari karakteristik BETAdc dan BETAac output

Selanjutnya akan dibahas bagaimana parameter-parameter rangkaian yang telah dibahas dapat digunakan untuk menentukan rentang paling mungkin dari titik kerja Q (Quiscent) sebuah rangkaian transistor emitter ditanahkan.
Rangkaian dasar pada gambar 2 dapat disederhanakan dengan sebuah sumber tegangan seperti gambar berikut:
Gambar 4. Rangkaian lengkap BJT emitter ditanahkan
Rangkaian pada gambar 4 menghasilkan persamaan output yang menghubungkan antara IC dengan VCE sebagai berikut:
VCE = VCC – IC RC . . . . . . . . . . . .(6)

Hubungan antara IC dan VCE, yang tidak lain adalah karakteristik output rangkaian BJT emitter ditanahkan, sebagaimana dinyatakan dalam Pers. [6] selanjutnya akan digunakan untuk menentukan titik kerja terbaik dai rangkaian BJT dengan terlebih dahulu menentukan sebuah garis lurus pada kurva karakteristik. Metode paling mudah adalah dengan mengambil masing-masing satu titik pada sumbu IC dan VCE pada kurva karakteristik.
Titik pertama, untuk IC = 0 mA :
VCE = VCC – (0) RC
Diperoleh:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . (7)
Titik kedua, untuk VCE = 0 V :
0 = VCC – IC RC
Diperoleh

 . . . . . . . . . . . . . .(8)
Dengan menghubungkan keduanya, Pers. [7] dan [8] pada kurva karakteristik output BJT, akan diperoleh sebuah garis lurus yang memotong sumbu IC dan VCE yang disebut sebagai garis beban seperti pada gambar berikut.

Gambar 5. Karakteristik output BJT emmter ditanahka dengan garis beban dan titik kerja - Q
Posisi titik kerja – Q dapat bergeser akibat perubahan nilai RB, RC atau VCC. Akan tetapi, nilai titik kerja – Q yang paling baik umumnya berada pada tengah-tengah garis beban atau ketika VCE = ½ VCC (Haris dan Saleh, 2015).

Demikian artikel penjelasan singkat tentang Teori Singkat Karakeristik Transistor Bipolar, semoga bermanfaat bagi pembaca baik itu kalangan akademisi yang menggeluti bidang ilmu fisika maupun kalangan masyarakat umum untuk menambah wawasan akan bidang ilmu lain.



Sumber Pustaka

Bakri, A.H, dan Muh. Saleh. 2015. Penuntun Praktikum Elektronika Dasar 2. Makassar: Laboratorium Fisika FMIPA UNM Unit Elektronika & Instrumentasi

Sutrisno. 1986. Elektronika, Teori dan Penerapannya. Jakarta: Salemba Teknika.

Malvino, A.P. (2003). Prinsip-Prinsip Elektronika, Buku 1. Jakarta: Salemba Teknika