Transistor adalah komponen elektronik berbahan semikonduktor yang terdiri atas tiga lapisan tipe P dan N, sehingga terbentuk dua sambungan PN (junction). Dari cara penyusunannya, transistor dibagi menjadi dua jenis utama, yaitu NPN dan PNP. Masing-masing memiliki tiga terminal: emitor (E), basis (B), dan kolektor (C).
Emitor berfungsi menginjeksikan pembawa muatan.
Basis menjadi pengendali aliran arus.
Kolektor bertugas menangkap pembawa muatan yang datang dari emitor.
Secara prinsip, transistor bekerja dengan mengatur arus besar yang mengalir antara kolektor–emitor melalui arus kecil yang masuk ke basis. Inilah sebabnya transistor dapat dipakai sebagai penguat maupun saklar elektronik.
Pada transistor NPN, emitor bertipe N mengalirkan elektron menuju basis yang tipis dan bertipe P. Karena lapisan basis sangat tipis dan dopingnya rendah, hanya sebagian kecil elektron yang berekombinasi di basis. Mayoritas elektron diteruskan ke kolektor. Akibatnya, arus kecil di basis (IB) mampu mengendalikan arus kolektor–emitor (IC) yang jauh lebih besar. Hubungan antara arus tersebut dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan.
1. Fixed Bias
Pertama, pada rangkaian fixed bias sebuah resistor basis (RB) dihubungkan langsung dari sumber catu daya VCC ke basis transistor sehingga basis menerima tegangan tetap dari VCC. Kedua, arus basis kira-kira dapat diperkirakan dengan rumus IB ≈ (VCC − VBE)/RB, di mana VBE sekitar 0,7 V untuk transistor silikon; arus kolektor kemudian kira-kira IC ≈ β·IB. Ketiga, karena nilai IB ditentukan oleh RB dan VCC saja, perubahan parameter transistor seperti β atau perubahan suhu menyebabkan perubahan besar pada IC dan perpindahan Q-point; oleh karena itu rangkaian ini kurang stabil. Keempat, keunggulan rangkaian ini adalah kesederhanaan dan sedikit komponen, sedangkan kelemahannya adalah sensitivitas tinggi terhadap variasi transistor dan suhu sehingga jarang dipakai bila diperlukan kestabilan.
2. Emitter Stabilized Bias (Bias dengan Resistor Emitter)
Pertama, rangkaian emitter stabilized memasang resistor pada emitter (RE) sehingga emitter tidak langsung ke ground tetapi melalui RE. Kedua, ketika arus kolektor cenderung naik, arus emitter ikut naik sehingga tegangan emitter VE = IE·RE meningkat dan akibatnya VBE efektif (VB − VE) berkurang; pengurangan VBE ini menurunkan arus basis IB dan menahan kenaikan IC—itulah mekanisme umpan balik negatif. Ketiga, secara praktis arus dan tegangan kerja dapat didekati dengan IE ≈ (VB − VBE)/RE sehingga RE menstabilkan IE dan IC terhadap perubahan β dan suhu. Keempat, efek sampingnya adalah sebagian tegangan sinyal hilang di RE (pengurangan gain) sehingga sering dipasang juga kapasitor bypass pada RE untuk mengembalikan gain pada frekuensi sinyal.
3. Self Bias (Collector-Feedback Bias atau Bias Otomatis)
Pertama, pada konfigurasi self bias terdapat resistor yang menghubungkan kolektor ke basis sehingga tegangan base bias bergantung pada tegangan kolektor. Kedua, bila IC meningkat maka tegangan pada kolektor VC turun (karena drop di RC menjadi lebih besar); penurunan VC itu menurunkan tegangan yang diberi ke basis sehingga IB menurun dan IC kembali turun — ini menghasilkan stabilisasi otomatis melalui feedback dari kolektor. Ketiga, mekanisme ini lebih stabil daripada fixed bias karena adanya feedback negatif, namun masih kurang stabil dibandingkan voltage divider bias karena basis masih dipengaruhi langsung oleh kondisi kolektor dan β transistor tetap memberi kontribusi pada variasi. Keempat, desain self bias relatif sederhana dan berguna bila ingin menambahkan stabilitas tanpa rangkaian pembagi tegangan yang lengkap.
4. Voltage Divider Bias (Bias Pembagi Tegangan)
Pertama, metode ini membentuk pembagi tegangan dari dua resistor (R1 dan R2) antara VCC dan ground sehingga titik antara R1 dan R2 memberi tegangan basis VB yang hampir tetap menurut VB = VCC·R2/(R1+R2). Kedua, nilai VB menetapkan arus emitter dan kolektor melalui hubungan IE ≈ (VB − VBE)/RE sehingga IC ≈ IE (dengan IB kecil dibanding IE), sehingga titik kerja menjadi relatif independen dari β transistor. Ketiga, untuk memastikan VB tidak banyak berubah akibat arus basis, arus lewat jaringan pembagi biasanya dibuat beberapa kali lebih besar daripada IB (praktik umum: 5–10 kali IB), sehingga basis tidak “menarik” tegangan pembagi. Keempat, bila IC berubah karena suhu atau variasi β, perubahan VE melalui RE mengurangi atau meningkatkan VBE sehingga ada umpan balik negatif yang menahan pergeseran Q-point; kombinasi pembagi tegangan dan resistor emitter menjadikan metode ini paling stabil dan paling sering dipakai pada rangkaian amplifier.
5. Power IC dengan Regulator
Pertama, tujuan utama power IC regulator adalah menjaga tegangan keluaran tetap konstan walaupun tegangan input atau arus beban berubah. Kedua, pada regulator linear prinsip kerjanya adalah memakai referensi tegangan internal dan sebuah amplifier kesalahan yang membandingkan tegangan keluaran dengan referensi; keluaran amplifier mengendalikan transistor pass seri sehingga tegangan keluar disetel dengan terus-menerus mengubah drop pada transistor tersebut. Ketiga, kelemahan regulator linear adalah efisiensi rendah karena selisih tegangan Vin−Vout diubah menjadi panas pada transistor pass, sehingga daya hilang sebanding dengan (Vin − Vout)·Iout. Keempat, pada switching regulator prinsipnya berbeda: transistor switching menyalakan dan mematikan dengan frekuensi tinggi dan duty cycle dikontrol oleh loop umpan balik; komponen seperti induktor dan kapasitor menyaring bentuk pulsa menjadi tegangan DC yang diinginkan sehingga efisiensi jauh lebih tinggi dan disipasi daya menjadi kecil. Kelima, regulator terpadu biasanya berisi rangkaian referensi tegangan, penguat kesalahan, elemen pass atau switch, dan jaringan umpan balik sehingga pengguna hanya perlu sedikit komponen eksternal; contoh IC yang umum dipakai adalah seri 78xx (regulator linear tetap) dan LM317 (linear yang bisa disetel), sedangkan pada switching ada IC controller buck, boost, atau buck-boost.
1. Analisa prinsip kerja dari rangkaian self bias berdasarkan nilai parameter yang didapatkan ketika percobaan.
Jawab :
Rangkaian self-bias menjaga kestabilan arus dengan umpan balik negatif dari kolektor ke basis. Dari hasil pengukuran diperoleh VBE = 11,92 − 11,27 = 0,65 V yang menunjukkan basis–emitor dalam kondisi maju, sedangkan VCE = 11,28 − 11,27 = 0,01 V (atau 0,35 V sesuai tabel) menandakan transistor berada di daerah saturasi. Selain itu, faktor penguatan arus sangat rendah yaitu β = 1,32 / 1,12 ≈ 1,18, sehingga hubungan linier antara arus basis dan kolektor tidak berlaku dan penguatan sinyal menjadi tidak optimal. Agar transistor dapat bekerja di daerah aktif sebagai penguat, nilai resistor bias perlu diatur kembali sehingga VCE mendekati setengah tegangan catu daya.
2. Analisa prinsip kerja dari rangkaian voltage divider bias berdasarkan nilai parameter yang didapatkan ketika percobaan.
Jawab :
Pada rangkaian voltage divider bias seharusnya VB ≈ VE + 0,7 V, namun hasil pengukuran menunjukkan VBE = −3,83 V (tabel 0,79 V) sehingga transistor tidak bias maju. Tegangan VCE = −3,85 V (tabel 0,48 V) sangat kecil, menandakan kondisi saturasi. Selain itu, arus IB = 0,025 mA dan IC = 0,02 mA menghasilkan β ≈ 0,8, jauh di bawah normal sehingga transistor tidak bekerja di daerah aktif dan penguatan sinyal tidak terjadi. Hasil perhitungan agak melenceng dari teori disebabkan faktor kesalahan pemasangan, kesalahan pengukuran, transistor rusak/lemah, dll.
3. Analisa pengaruh variasi kapasitor dan resistor terhadap output pada rangkaian Power Supply dengan IC Regulator.
Jawab :
IC regulator seri ini dirancang untuk menghasilkan tegangan keluaran tetap sesuai tipenya (7805 = 5 V, 7809 = 9 V, 7812 = 12 V). Pada percobaan, hasil pengukuran menunjukkan adanya penyimpangan: 7805 = 9,99 V, 7809 = 10,05 V, dan 7812 = 8,83 V, namun keluaran tetap relatif stabil. Kapasitor input dan output berfungsi meredam ripple sehingga tegangan lebih halus, sedangkan resistor beban memengaruhi arus dan sedikit menurunkan tegangan. Dengan demikian, kombinasi kapasitor dan resistor berperan penting dalam menjaga kestabilan serta kualitas tegangan output pada power supply berbasis IC regulator. Dari analisa diatas didapatkan 7809 ada sedikit overshoot dan 7805 dan 7812 melenceng, hal ini disebabkan kesalahan pemasangan, IC yang tidak baik, tegangan input yang salah.
Link Download Video Penjelasan Voltage Divider Bias [ Klik Disini ]
Link Download Video Penjelasan Voltage Divider Bias [ Klik Disini ]
Link Download Video Penjelasan Regulator Power Supply [ Klik Disini ]
Get link
Facebook
X
Pinterest
Email
Other Apps
Comments
Popular posts from this blog
Bahan Presentasi Untuk Mata Kuliah Elektronika 2025 Disusun Oleh: Muhammad Naufal Devendra NIM : 2410952055 Dosen Pengampu : Dr. Darwison, M.T. Rizki Wahyu Pratama, S.T, M.T. Referensi : a. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang b. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”,Jilid 2, ISBN: 978-602-9081-10-8, CV Ferila, Padang c. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013 d. Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002. e. Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005 f. Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007. g. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2016.
.png){kind=logo}
Comments
Post a Comment