TRANSISTOR (ELEKTRONIKA)

2.3     Objek 3 (Transistor)

2.3.1  Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah :

1.        Dapat membedakan transistor jenis NPN dan PNP.

2.        Menghitung besar faktor penguatan dari transistor.

3.        Dapat merangkai transistor sebagai Switch Elektrik.

2.3.2  Manfaat

Adapun manfaat dari praktikum ini adalah :

1.        Agar praktikan mampu membedakan transistor jenis NPN dan PNP.

2.        Agar praktikan mampu menghitung besar faktor penguatan dari transistor.

3.        Agar praktikan dapat merangkai transistor sebagai Switch Elektrik.

2.3.3  Tinjauan Pustaka

Transistor merupakan komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis (dasar), kolektor (pengumpul) dan emitor (pemancar). Komponen ini berfungsi sebagai penguat, sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Transistor sebenarnya berasal dari kata “transfer” yang berarti pemindahan dan “resistor” yang berarti penghambat. Dari kedua kata tersebut dapat disimpulkan, pengertian transistor adalah pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi suhu tertentu. Transistor pertama kali ditemukan pada tahun 1948 oleh William Shockley, John Barden dan W.H, Brattain. Tetapi, komponen ini mulai digunakan pada tahun 1958.

Fungsi Transistor sangat berpengaruh besar di dalam kinerja rangkaian elektronika. Karena di dalam sirkuit elektronik, komponen transistor berfungsi sebagai jangkar rangkaian. Fungsi transistor lainnya yaitu :

1.        Sebagai penguat amplifier.

2.        Sebagai pemutus dan penyambung (switching).

3.        Sebagai pengatur stabilitas tegangan (stabilisator).

4.        Sebagai peratas arus.

5.        Dapat menahan sebagian arus yang mengalir.

6.        Menguatkan arus dalam rangkaian.

7.        Sebagai pembangkit frekuensi rendah ataupun tinggi.

8.        Modulus sinyal dan berbagai fungsi lainnya.

9.        Sebagai saklar, dengan mengontrol bias dari transistor hingga komponen ini menjadi jenuh, akan menyebabkan seolah-olah diperoleh hubungan singkat diantara emitor dan kaki kolektor. Fenomena inilah yang dapat dimanfaatkan hingga transistor bisa dipakai sebagai saklar elektronika.

10.    Sebagai penguat arus, berdasarkan fungsi ini membuat transistor dapat digunakan dalam rangkaian power supply yang tegangannya diset. Dalam keadaan tersebut transistor haruslah terlebih dahulu dibias dengan tegangan yang konstan pada basisnya, tujuannya biar pada emitor menghasilkan tegangan yang tetap. Umumnya yang dipakai untuk mengontrol tegangan basis agar tetap adalah diode zener.

11.    Menguatkan sinyal AC, selain sebagai penguat arus transistor juga bisa digunakan sebagai penguat arus tegangan pada sinay AC. Untuk pemakaian transistor sebagai penguat sinyal digunakan beberapa macam teknik pembiasan basis transistor. Dalam bekerja sebagai penguat sinyal AC, transistor dikelompokkan menjadi beberapa penguat, yaitu penguat keas A, penguat kelas B, penguat kelas AB, dan penguat kelas C.

Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:

1.         Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide.

2.         Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain.

3.         Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.

4.         Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel.

5.         Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power

6.         Maximum frekuensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain

7.         Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain.

1)             Bipolar junction transistor (BJT)

Bipolar junction transistor (BJT) adalah jenis transistor yang memiliki tiga kaki, yaitu (basis, kolektor, dan emitor) dan di pisah menjadi dua arah aliran, positif dan negatif. Aliran positif dan negatif diantara basis dan emitor terdapat tegangan dari 0 V sampai 6 V tergantung pada besar tegangan sumber yang dipakai. Besar tegangan tersebut merupakan parameter utama transistor tipe BJT. Pada BJT, arus dialirkan dari dua tipe pembawaan (elektron dan holes), hal tersebut yang dinamakan dengan Bipolar. Ada dua jenis tipe transistor BJT, yaitu tipe PNP dan NPN. Dimana NPN, terdapat dua daerah negatif yang dipisah dengan satu daerah positif. Sedangkan PNP, terdapat dua daerah positif yang dipisah dengan daerah negatif.

1.        NPN

Gambar 15. Transistor NPN Sumber : http://werden-forscher.blogspot.co.id/2015/03/pengertian-transistor-jenis-dan.html

Pada transistor jenis NPN terdapat arah arus aliran yang berbeda dengan transistor jenis PNP, dimana NPN mengalir arus dari kolektor ke emitor. Dan pada NPN, untuk mengalirkan arus tersebut dibutuhkan sambungan ke sumber positif (+) pada kaki basis. 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). Apabila arus yang melalui basis berkurang, maka arus yang mengalir pada kolektor ke emitor akan berkurang, hingga titik cutoff. Penurunan ini sangatlah cepat karena perbandingan penguatan yang terjadi antara basis dan kolektor melebihi 200 kali.

2.        PNP

Gambar 16. Transistor PNP

Sumber : http://werden-forscher.blogspot.co.id/2015/03/pengertian-transistor-jenis-dan.html

Pada PNP, terjadi hal sebaliknya ketika arus mengalir pada kaki basis, maka transistor berlogika 0 (off). Arus akan mengalir apabila kaki basis diberi sambungan ke ground (-) hal ini akan menginduksi arus pada kaki emitor ke kolektor, hal yang berbeda dengan NPN, yaitu arus mengalir pada kolektor ke emitor. Penggunaan transistor jenis ini mulai jarang digunakan. Dibanding dengan NPN, transistor jenis PNP mulai sulit ditemukan dipasaran.

2)             Field Effect Transistor (FET)

Field Effect Transistor adalah jenis transistor yang dapat digunakan untuk menghasilkan sinyal untuk mengontrol komponen yang lain. Komponen Transistor efek medan (field-effect transistor = FET) mempunyai fungsi yang hampir sama dengan transistor bipolar. Meskipun demikian antara FET dan transistor bipolar terdapat beberapa perbedaan yang mendasar. Perbedaan utama antara kedua jenis transistor tersebut adalah bahwa dalam transistor bipolar arus output (Ic) dikendalikan oleh arus input (Ib). Sedangkan dalam FET arus output (ID) dikendalikan oleh tegangan input (Vgs), karena arus input adalah nol. Sehingga resistansi input FET sangat besar, dalam orde puluhan megaohm. 

Transistor efek medan mempunyai keunggulan lebih stabil terhadap temperatur dan konstruksinya lebih kecil serta pembuatannya lebih mudah dari transistor bipolar, sehingga amat bermanfaat untuk pembuatan keping rangkaian terpadu. FET bekerja atas aliran pembawa mayoritas saja, sehingga FET cenderung membangkitkan noise (desah) lebih kecil dari pada transistor bipolar. Namun umumnya transistor bipolar lebih peka terhadap input, atau dengan kata lain penguatannya lebih besar. Disamping itu transistor bipolar mempunyai linieritas yang lebih baik dan respon frekuensi yang lebih lebar. Jenis dari transistor FET itu sendiri adalah JFET dan MOFET. 

1.        Junction Field Effect Transistor (JFET)

Keluarga FET yang penting lainnya adalah JFET (Junction Field Efect Transistor) dan MOSFET (Metal-Oxide Semiconduktor Field-Effect Transistor). JFET terdiri atas kanal-P dan Kanal N. JFET adalah komponen tiga terminal dimana salah satu terminal dapat mengontrol arus antara dua terminal lainnya. JFET terdiri atas dua jenis, yakni kanal-N dan kanal-P, sebagaimana transistor terdapat jenis NPN dan PNP. Pada umumnya penjelasan tentang JFET adalah kanal-N, karena kanal-P adalah kebalikannya.

  Gambar 17. Transistor JFET

Sumber : http://werden-forscher.blogspot.co.id/2015/03/pengertian-transistor-jenis-dan.html

JFET terdiri dari suatu channel (saluran) yang terbuat dari sekeping semikonduktor (misalnya tipe N). pada saluran ini ditempelkan dua bagian yang terbuat dari semikonduktor jenis yang berbeda (misalnya tipe P). bagian ini disebut Gate. Pada bagian lain ujung bawah di sebut source sedangkan ujung atas disebut drain (sesuai gambar). Cara kerja JFE, jika channel antara source dengan drain cukup lebar maka elektron akan mengalir dari source ke drain, hal ini sama seperti hukum GGL, dimana beda potensial tinggi ke potensial rendah. Jika channel ini menyempit, maka aliran elektron akan berkurang atau berhenti sama sekali. Lebar channel sangat ditentukan oleh Vgs (Tegangan antara Gate dengan Source).

2.        Metal Oxide Semiconduktor Field Effect Transistor (MOSFET   )

MOSFET (Metal Oxide Semiconduktor Field Effect Transistor) adalah suatu transistor dari bahan semikonduktor (silicon) dengan tingkat konsentrasi ketidak murnian tertentu. Tingkat dari ketidak murnian ini akan menentukan jenis transistor tersebut, yaitu transistor MOSFET tipe–N (NMOS) dan transistor MOSFET tipe-P (PMOS). 

Gambar 18. Transistor MOSFET

Sumber : http://werden-forscher.blogspot.co.id/2015/03/pengertian-transistor-jenis-dan.html

Bahan silicon digunakan sebagai landasan (subsrat) dari penguras (drain), dan sumber (source), dan gerbang (gate). Selanjutnya transistor dibuat sedemikian rupa agar antara subsrat dan gerbangnya dibatasi oleh oksida silicon yang sangat tipis. Oksida ini diendapkan diatas sisi kiri dari kanal, sehingga transistor MOSFET akan mempunyai kelebihan dibanding dengan transistor BJT (Bipolar Junction Transistor) yaitu menghasilkan daya rendah.

Cara kerja MOSFET dibedakan menjadi dua yaitu:

1.          Transistor Mode Pengosongan (Transistor Mode Depletion)

Pada transistor mode depletion, antara drain dan source terdapat saluran yang menghubungkan dua terminal tersebut, dimana saluran tersebut terdapat fungsi sebagai saluran tempat mengalirnya elektron bebas. Lebar dari saluran itu sendiri dapat dikendalikan oleh tegangan gerbang. Transistor MOSFET mode pengosongan terdiri dari tipe-N dan tipe-P.

Gambar 19. Transistor Mode Depletion Sumber : http://werden-forscher.blogspot.co.id/2015/03/pengertian-transistor-jenis-dan.html

2.          Transistor Mode Peningkatan (Transistor Mode Enchancement)

Transistor mode enchancement ini pada fisiknya tidak memiliki saluran antara drain dan source nya karena lapisan bulk meluas dengan lapisan SiO₂ pada terminal gate. Transistor MOSFET mode peningkatan terdiri dari tipe-N dan Tipe-P.

Gambar 20. Transistor Mode Enchancement

Sumber : http://werden-forscher.blogspot.co.id/2015/03/pengertian-transistor-jenis-dan.html

2.3.4 Metoda

2.3.4.1 Alat dan Bahan

          Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah:

1.        3 buah transistor bipolar

2.        Multimeter

3.        Adaptor

4.        Resistor 500 Ohm

5.        Potensio 1 K Ohm

6.        Protoboard

7.        Kabel

8.        Tool kit Elektronik

2.3.4.2 Prosedur Kerja

          Adapun prosedur kerja dalam praktium ini adalah:

1.        Tentukanlah jenis kedua transistor bipolar dengan menggunakan multimeter.

2.        Tentukanlah kaki Basis-Collector-Emittor dari masing-masing transistor.

3.        Tentukan besar hfe (koefisien penguatan) dari masing-masing transistor.

4.        Buatlah rangkaian seperti pada gambar di modul.

5.        Hitung besar i_B, i_C, dan V_c menggunakan multimeter.

6.        Rubahlah besar tahanan petendio R_b, lalu ukur besar i_B, i_C, dan V_c. Ulangi prosedur ini dan catat hasilnya pada tabel.

7.        Buatlah grafik hubungan R_b  dengan V_c, R_b dengan i_B, dan R_b dengan i_C.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2016. Transistor. https://id.wikipedia.org/wiki/Transistor. Diakses pada tanggal 30 Oktober 2016 pukul 12.10 WIB di Padang.

Arifin, Usep Zaenal. 2015. Teori Transistor, Jenis, Simbol, Fungsi, dan Karakteristik. http://bagi-ilmu-elektronika.blogspot.co.id/2015/04/teori-transistor-jenis-simbol-fungsi-dan-karakteristik.html. Diakses pada tanggal 30 Oktober 2016 pukul 12.24 WIB di Padang.

Loku, d’richkey. 2015. Pengertian Transistor, Jenis, dan Karakteristik. http://werden-forscher.blogspot.co.id/2015/03/pengertian-transistor-jenis-dan.html. Diakses pada tanggal 30 Oktober 2016 pukul 12.06 WIB di Padang.

Munandi, Aries. 2013. Fungsi dan Cara Kerja Transistor. http://www.hoo-tronik.com/2013/06/fungsi-dan-cara-kerja-transistor.html. Diakses pada tanggal 30 Oktober pukul 12.36 WIB di Padang.

Rudiawan, Eko. 2013. Pengertian dan Fungdi Transistor. http://dasarelektronika.com/pengertian-dan-fungsi-transistor/. Diakses pada tanggal 30 Oktober 2016 pukul 12.20 WIB di Padang.