Jumat, 06 Januari 2017

HUBUNGAN DARLINGTON



2.5         Objek 5 (Hubungan Darlington)

2.5.1        Tujuan          

Adapun tujuan dari praktikum ini yaitu membuat rangkaian penguat arus menggunakan transistor terhubung darlington. Menghitung dan mengukur besar penguatan arus dari rangkaian yang dibuat.

2.5.2        Manfaat        

Adapun manfaat dari praktikum ini yaitu agar praktikan mampu merangkai rangkaian penguat arus mengguankan transistor terhubung darlington. Praktikan juga dapat mengukur dan menghitung besaran dari rangkaian yang telah dibuat. Setelah mengikuti praktikum ini mahasiswa mampu mengaplikasikan materi yang telah dipraktikumkan dalam bidang Teknik Pertanian.

2.5.3        Tinjauan Pustaka

Transistor darlington adalah rangkaian elektronika yang terdiri dari sepasang transistor bipolar (dwi kutub) yang tersambung secara tandem (seri). Sambungan seri seperti ini dipakai untuk mendapatkan penguatan (gain) yang tinggi, karena hasil penguatan pada transistor yang pertama akan dikuatkan lebih lanjut oleh transistor kedua. Penguatan arus listrik atau gain dari rangkaian transistor Darlington ini sering dituliskan dengan notasi β atau hFE.
Hubungan darlington diperoleh dengan cara menggabungkan dua buah transistor sejenis dan umumnya mempunyai beta yang sama. Keuntungan yang diperoleh dengan memanfaatkan transistor yang dihubungkan secara darlington adalah impedansi input tinggi, impedansi output rendah, Ai tinggi. Akan tetapi kerugiannya adalah bahwa arus bocor transistor pertama akan dikuatkan oleh transistor kedua, sehingga perlu hati-hatu pada perencanaan pembiasan.
Gambar 30. Rangkaian Darlington
Sumber: http://riyansblog.blogspot.co.id/2014/01/rangkaian-bertingkat.html
Rangkaian transistor darlington ditemukan pertama kali oleh Sidney Darlington yang bekerja di Laboratorium Bell di Amerika Serikat. Jenis rangkaian hasil penemuannya ini telah mendapatkan hak paten, dan banyak dipakai dalam pembuatan Sirkuit terpadu (IC atau Integrated Circuits) chip. Jenis rangkaian yang mirip dengan transistor Darlington adalah rangkaian pasangan Sziklai yang terdiri dari sepasang transistor NPN dan PNP. Rangkaian Sziklai sering dikenal sebagai rangkaian 'complementary darlington' atau 'rangkaian kebalikan dari darlington.
Transistor darlington bersifat seolah-olah sebagai satu transistor tunggal yang mempunyai penguatan yang tinggi. Penguatan total dari rangkaian ini merupakan hasil kali dari penguatan masing-masing transistor yang dipakai. Penguatan total dari transistor darlington bisa mencapai 1000 kali atau lebih. Dari luar transistor darlington nampak seperti transistor biasa dengan 3 buah kutub: B (basis), C (kolektor), dan E (emitter). Dari segi tegangan listriknya, voltase base-emitter rangkaian ini juga lebih besar, dan secara umum merupakan jumlah dari kedua tegangan masing-masing transistornya.
Transistor memiliki kemampuan yang dibatasi dari spesifikasi teknis dari produsen transistor tersebut sesuai tipe masing-masing transistor. Beberapa kemampuan transistor yang sering digunakan adalah kemampuan transistor dalam menguatkan tegangan dengan istilah faktor penguatan (hfe) dan kemampuan maksimum mengalirkan arus listrik pada terminal kolektor emitor. Secara umum ada beberapa teknik yang dapat digunakan untuk meningkatkan kemampuan tansistor tersebut.
Gambar 31. Transistor Darlington
Sumber: http://elektronika-dasar.web.id/meningkatkan-kemampuan-transistor/
Darlington banyak dimanfaatkan pada rangkaian pengikut emitor tenaga-tinggi, utamanya pada penguat daya audio. Kemampuan dalam menguatkan tegangan dengan istilah faktor penguatan (hfe) dan kemampuan maksimum mengalirkan arus listrik pada terminal kolektor emitor.
Penguat eksperimen dapat dilakukan dalam berbagai bentuk keluaran tegangan dari rangkaian jembatan, sinyal frekuensi rangkaian pencacah, sinyal tegangan menunjukkan perubahan kapasitans dan sebagainya. Dalam banyak hal sinyal-sinyal relatif lemah dan harus diamplikasi (diperkuat) agar dapat menggerakkan sesuatu piranti keluaran.
Penguat adalah komponen elektronika yang dipakai untuk menguatkan daya (atau tenaga secara umum). Dalam bidang audio, amplifier akan menguatkan signal suara (yang telah dinyatakan dalam bentuk arus listrik) pada bagian inputnya menjadi arus listrik yang lebih kuat di bagian outputnya.
Keuntungan dari rangkaian darlington adalah penggunaan ruang yang lebih kecil dari pada rangkaian dua buah transistor biasa dengan bentuk konfigurasi yang sama. Kelemahan jenis bipolar adalah bahwa rangkaian drivernya lebih kompleks, karena harus dapat mengalirkan arus dalam 2 arah (bolak-balik) lewat koil yang sama.  Inti rangkaian sebenarnya adalah sebuah buffer arus yang berfungsi menguatkan arus-arus logika dan MCU yang menggerakkan motor stepper. Buffer ini dibentuk dengan menggunakan 2 transistor bipolar NPN dalam konfigurasi darlington untuk menghasilkan penguat arus (hfe) yang tinggi.
          Transistor bipolar adalah transistor yang paling banyak dan umum digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik. Ada dua jenis transistor bipolar : NPN dan PNP. Transistor bipolar mempunyai tiga kaki elektroda basis (b), emitter (e), dan collector (c).

 


Gambar 32. Transistor Bipolar
Sumber: http://www.sandielektronik.com/2013/01/transistor-bipolar.html
Pada transistor NPN, kolektor (c) diberi potential positif (+) terhadap emiter (tegangan c-e atau Vce). ContohNYA jika kolektor +6V (dari ground/ 0V), maka tegangan emiter harus kurang dari itu (terhadap ground), bisa 5V, 3V, 1V atau 0V.  Dengan demikian kolektor harus lebih positif terhadap emiter.
Basis (b) diberi tegangan bias positif dan akan tetap tegangan pada basis ini terhadap emiter (tegangan b-e atau Vbe), yaitu sekitar +0,6V pada transistor silikon dan sekitar +0,2V pada transistor germanium. Pada transistor PNP, kolektor diberi potential negatif (-) terhadap emitor.  Basis diberi tegangan bias negatif dan akan tetap tegangan pada basis ini terhadap emiter (Vbe), yaitu sekitar -0,6V pada transistor silikon dan sekitar -0,2V pada transistor germanium.
Transistor bipolar mempunyai lima daerah operasi yang berbeda, terutama dibedakan oleh panjar yang diberikan:, antara lain:
1.        Aktif-maju (atau aktif saja): pertemuan emitor-basis dipanja maju dan pertemuan basis-kolektor dipanjar mundur. Hampir semua transistor didesain untuk mencapai penguatan arus tunggal emitor yang terbesar (\beta_F) dalam moda aktif-maju. in forward-active mode. Dalam keadaan ini arus kolektor-emitor beberapa kali lipat lebih besar dari arus basis.
2.        Aktif-mundur (atau aktif-terbalik atau terbalik): dengan membalik pemanjaran pada moda aktif-maju, transistor dwikutub memasuki moda aktif-mundur. Pada moda ini, daerah emitor dan kolektor bertukar fungsi. Karena hampir semua BJT didesain untuk penguatan arus moda aktif-maju yang maksimal, beta_F pada moda terbalik beberapa kaki lipat lebih rendah. Moda transistor ini jarang digunakan, dan hanya diperhitungkan untuk kondisi kegagalan dan untuk beberapa jenis logika dwikutub. Tegangan tembus panjar terbalik pada basis mungkin lebih rendah pada moda ini.
3.        Jenuh (saturasi): dengan semua pertemuan dipanjar maju, BJT memasuki moda jenuh dan memberikan konduksi arus yang besar dari emitor km kolektor. Moda ini berkorespondensi dengan logika hidup, atau sakelar yang tertutup.
4.        Putus (cut-off): pada keadaan putus, pemanjaran bertolak belakang dengan keadaan jenuh (semua pertemuan dipanjar terbalik). Arus yang mengalir sangat kecil, dengan demikian berkorespondensi dengan logika mati, atau sakelar yang terbuka.
5.        Tembusan bandang. Walaupun daerah-daerah tersebut didefinisikan dengan baik untuk tegangan yang cukup besar, mereka bertumpang tindih jika tegangan panjar yang dikenakan terlalu kecil (kurang dari beberapa ratus milivolt)
Transistor bipolar memiliki 2 junction yang dapat disamakan dengan penggabungan 2 buah dioda. Emiter-Base adalah satu junction dan Base-Collector junction lainnya. Seperti pada dioda, arus hanya akan mengalir hanya jika diberi bias positif, yaitu hanya jika tegangan pada material P lebih positif daripada material N (forward bias). Pada gambar ilustrasi transistor NPN berikut ini, junction base-emiter diberi bias positif sedangkan base-colector mendapat bias negatif (reverse bias).


Gambar 33. Arus Elektron Transistor NPN
Sumber: http://zonaelektro.net/transistor-bipolar/
Karena base-emiter mendapat bias positif maka seperti pada dioda, elektron mengalir dari emiter menuju base. Kolektor pada rangkaian ini lebih positif sebab mendapat tegangan positif. Karena kolektor ini lebih positif, aliran elektron bergerak menuju kutup ini. Misalnya tidak ada kolektor, aliran elektron seluruhnya akan menuju base seperti pada dioda. Tetapi karena lebar base yang sangat tipis, hanya sebagian elektron yang dapat bergabung dengan hole yang ada pada base.
Sebagian besar akan menembus lapisan base menuju kolektor. Inilah alasannya mengapa jika dua dioda digabungkan tidak dapat menjadi sebuah transistor, karena persyaratannya adalah lebar base harus sangat tipis sehingga dapat diterjang oleh elektron. Jika misalnya tegangan base-emitor dibalik (reverse bias), maka tidak akan terjadi aliran elektron dari emiter menuju kolektor.
Jika pelan-pelan ‘keran’ base diberi bias maju (forward bias), elektron mengalir menuju kolektor dan besarnya sebanding dengan besar arus bias base yang diberikan. Dengan kata lain, arus base mengatur banyaknya elektron yang mengalir dari emiter menuju kolektor. Ini yang dinamakan efek penguatan transistor, karena arus base yang kecil menghasilkan arus emiter-colector yang lebih besar.
Istilah amplifier (penguatan) menjadi salah kaprah, karena dengan penjelasan di atas sebenarnya yang terjadi bukan penguatan, melainkan arus yang lebih kecil mengontrol aliran arus yang lebih besar. Juga dapat dijelaskan bahwa base mengatur membuka dan menutup aliran arus emiter-kolektor (switch on/off). Pada transistor PNP, fenomena yang sama dapat dijelaskan dengan memberikan bias seperti pada gambar berikut. Dalam hal ini yang disebut perpindahan arus adalah arus hole.

Gambar 34. Arus Hole Transistor PNP
Sumber: http://zonaelektro.net/transistor-bipolar/
Untuk memudahkan pembahasan prinsip bias transistor lebih lanjut, berikut adalah terminologi parameter transistor. Dalam hal ini arah arus adalah dari potensial yang lebih besar ke potensial yang lebih kecil. Perlu diingat, walaupun tidak perbedaan pada doping bahan pembuat emitor dan kolektor, namun pada prakteknya emitor dan kolektor tidak dapat dibalik.

Gambar 35. . Penampang Transistor Bipolar
Sumber: http://zonaelektro.net/transistor-bipolar/

2.5.4        Metoda

2.5.4.1  Alat dan Bahan
          Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah:
1.    Transistor bipolar;
2.    Multimeter;
3.    Adaptor;
4.    Resistor;
5.    Kapasitor;
6.    Potensio;
7.    Protoboard;
8.    Kabel;
9.    Tool kit Elektronik.
2.5.4.2  Prosedur Kerja
     Adapun prosedur kerja dalam praktium ini adalah:
1.    Buatlah rangkaian penguat arus menggunakan transistor terhubung darlington seperti gambar pada modul.
2.    Tentukan besar REI ideal, lalu ukur besar iB1, iB2, iC1, i1, dan V0.

2.5.5        Hasil

Tabel 7. Pengukuran Rangkaian Darlington
Pengukuran
Hasil
Vin
5.67 V
Vcc
9.63 V
Vout
0.024 V
IB1
9.6mA
IB2
88.4mA
IC1
90.5mA
I1
88.7mA
Sumber: Analisis Data Praktikum
Gambar 36. Rangkaian Hubungan Darlington
Sumber: Analisis Data Praktikum

2.5.6        Pembahasan

Berdasarkan nilai tabel diatas dilakukan pengukuran Vin, Vcc, Vout, IB1, IB2,  IC1, dan I1. Besarnya nilai Vin adalah 5.67 V, nilai Vcc adalah 9.63 V, nilai Vout adalah 0.024 V, nilai IB1 adalah 9.6 mA, nilai IB2 adalah 88.4 mA, nilai IC1 adalah  90.5 mA, dan nilai I1 adalah 88.7 mA. Rangkaian ini merupakan rangkaian penguat arus menggunakan transistor berhubungan darlington.
Pada pengukuran rangkaian ini nilai kuat arus pada tiap titik-titik pengukuran mempunyai nilai yang berbeda. Perbedaan ini dikarenakan rangkaian ini dihubungkan secara darlington dengan transistor bipolar, rangkaian darlington ini akan membuat kuat arus yang mengalir akan menjadi lebih besar. Sebagai contoh nilai IB1 adalah 9.6 mA dan nilai, nilai IC1 adalah 88.4 mA, dan nilai I1 adalah 88.7 mA.  Nilai IC1 dan I1 terhubung dengan transistor bipolar sehingga terjadi peningkatan kuat arus yang lebih besar dari nilai IB1. Besarnya nilai penguatan yang bisa diperoleh dari rangkaian darlington ini sampai delapan kali. Jadi rangkaian darlington sangat efektif digunakan sebagai penguat arus dalam sebuah rangkaian.

2.5.7        Penutup

2.5.7.1  Kesimpulan
Berdasarkan hasil praktikum didapatkan hasil bahwa pada pengukuran rangkaian ini nilai kuat arus pada tiap titik-titik pengukuran mempunyai nilai yang berbeda. Perbedaan ini dikarenakan rangkaian ini dihubungkan secara darlington dengan transistor bipolar, rangkaian darlington ini akan membuat kuat arus yang mengalir akan menjadi lebih besar.
Besarnya nilai penguatan yang bisa diperoleh dari rangkaian darlington ini sampai delapan kali. Jadi rangkaian darlington sangat efektif digunakan sebagai penguat arus dalam sebuah rangkaian.
2.5.7.2  Saran
Saran untuk praktikum selanjutnya adalah:
1.    Praktikan selanjutnya hendaklah lebih teliti dalam melakukan pengukuran;
2.    Ketepatan dalam melakukan penyambungan komponen elektronika;
3.    Praktikan harus mahir dalam melakukan penyolderan;
4.    Praktikan harus mengerjakan praktikum sesuai arahan asisten.

DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2012. Meningkatkan Kemampuan Transistor. http://elektronika-dasar.web.id/meningkatkan-kemampuan-transistor/. Diakses pada tanggal 7 November 2016 pukul 18.39 WIB di Padang.
Anonim. 2014. Transistor Bipolar. http://zonaelektro.net/transistor-bipolar/. Ddiakses pada tanggal 7 November 2016 pukul 19.40 WIB di Padang.
Hafid, Rustam. 2012. Karakteristik Transistor Bipolar. https://www.scribd.com/doc/191379909/Karakteristik-Transistor-Bipolar. Diakses pada tanggal 7 November 2016 pukul 19.50 WIB di Padang.
Riyn. 2014 Rangkaian Bertingkat. http://riyansblog.blogspot.co.id/2014/01/rangkaian-bertingkat.html. Diakses pada tanggal 7 November 2016 pukul 18.24 WIB di Padang.
Yanti, Dwi Katsuri. 2010. Hubungan Darlington. https://books.google.co.id/books?id=H7NXAgAAQBAJ&pg=PA42&lpg=PA42&dq=hubungan+darlington&source=bl&ots=_zNxM6iPKS&sig=DEOl1BPE8PJ9g1eETIjZ5iEPgE4&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwiTquipv5bQAhWJvY8KHe7WCiMQ6AEIVDAH#v=onepage&q=hubungan%20darlington&f=false. Diakses pada tanggal 7 November pukul 18.22 WIB di Padang.

Diposting oleh di

1 komentar:

Langganan: Posting Komentar (Atom)