Parameter H

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Latar belakang

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor. 

Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.

Transistor hubungan (junction transistor) merupakan salah satu alat semikonduktor yang paling

penting. Transistor - transistor ini membentuk elemen kunci dalam computer, pesawat angkasa dan satelit, dalam semua komunikasi modern dan system daya.

1.2    Tujuan

             1.      Untuk menentukan titik kerja DC teori dan praktek.

2.    Untuk membandingkan penguat tegangan teori dan praktek.

3.    Untuk mengetahui aplikasi dari rangkaian parameter-H.

4.    Untuk mengetahui jenis rangkaian penguat yang dirangkai dalam percobaan.

 

BAB II

LANDASAN TEORI

Gain arus dari transistor daya dapat sangat ditingkatkan jika arus drive yang terbaik diperoleh dari yang lain transistor dalam apa yang dikenal sebagai pengaturan Darlington seperti ditunjukkan pada transistor driver dapat dimasukkan pada chip silikon yang sama, dengan keuntungan saat ini keseluruhan 250 menjadi mungkin, tetapi dengan waktu beralih lagi. Terisolasi gerbang transistor bipolar. Transistor inbipolar adalah perangkat yang menggabungkan cepat bertindak fitur dan kemampuan daya tinggi dari transistor bipolar, dengan fitur kontrol tegangan gerbang MOSFET. Dalam hal sederhana karakteristik kolektor emitor yang mirip dengan transistor bipolar tapi fitur kontrol MOSFET tersebut.
perbedaan menjadi substrat dari IGBT adalah PN daripada NN dari MOSFET. Penerapan tegangan gerbang membentuk saluran untuk aliran arus, seperti yang dijelaskan untuk MOSFET, yang kemudian arus basis untuk transistor PNP yang jalan adalah dari kolektor ke emitor. Bukan berarti meskipun struktur NPN yang selalu digunakan untuk transistor daya bipolar waktu beralih kurang dibandingkan dengan transistor bipolar, khususnya turn-on waktu, biasanya 0,15 . D. Dikaitkan dengan karakteristik MOSFET,meskipun waktu turn-off, biasanya 1 , lebih terkait dengan yang karakteristik PNP. Yang di negara-kolektor-emitor tegangan sedikit lebih tinggi daripada transistor bipolar. Maksimum peringkat tegangan dan arus yang mungkin kira-kira sama dengan yang dari transistor bipolar. yang controlis gerbang yang dari MOSFET itu adalah tegangan-charge dikendalikan. Persyaratan gerbang diilustrasikan, dalam prakteknya saklar dua arah yang ditunjukkan menjadi dua transistor. selama turn-on arus gerbang ditentukan oleh resistensi sirkuit gerbang mempertimbangkan karakteristik gerbang-charge.

Daya mosfet power metal oksida semikonduktor lapangan-efek transistor (MOSFET) adalah perangkat yang berasal dari transistor efek medan (FET) untuk digunakan sebagai saklar cepat bertindak pada tingkat daya. Berbeda dengan transistor bipolar yang dikendalikan, MOSFET adalah perangkat tegangan-dikendalikan. terminal utama adalah drain dan sumber, aliran arus dari drain ke sumber yang dikendalikan oleh gerbang dengan Zero gerbang ke sumber tegangan, tegangan positif pada saluran relatif terhadap sumber akan menghasilkan arus hingga kemungkinan beberapa ratus volt diblokir. Jika tegangan yang cukup positif, sekitar 3 V, diterapkan ke pintu gerbang, muatan negatif diinduksi pada permukaan silikon di bawah gerbang yang menyebabkan lapisan P untuk menjadi lapisan N diinduksi, yang memungkinkan elektron mengalir. Oleh karena itu, tegangan gerbang positif mendirikan saluran permukaan untuk aliran arus dari drain ke sumber. Tegangan gerbang menentukan kedalaman saluran ininduced dan cara ini menentukan aliran arus. karakteristik MOSFET pada nilai yang sangat rendah drain-source perangkat tegangan memiliki karakteristik resistansi konstan, tetapi pada nilai-nilai yang lebih tinggi dari saluran sumber tegangan arus ditentukan oleh tegangan gerbang. Namun, dalam aplications listrik tegangan drain-source harus kecil untuk meminimalkan on-negara konduksi kerugian.

Kerugian dan pendinginan sumber dalam perangkat semikonduktor daya adalah :

     1.     Kerugian selama konduksi ke depan, yang merupakan fungsi dari arus volt-drop dan konduksi maju. Ini adalah sumber utama kerugian pada induk dan rendah frekuensi operasi

      2.      Kerugian yang terkait dengan kebocoran arus pada negara memblokir.

    3.   Kerugian terjadi dalam rangkaian gerbang sebagai hasil dari masukan energi dari sinyal gating. dalam praktek, dengan menembakkan pulsa kerugian diabaikan.

    4.   kerugian switching, yaitu energi yang hilang dalam perangkat selama turn-on dan turn-off yang dapat menjadi signifikan ketika berpindah terjadi pada frekuensi tinggi.

Hilangnya konduksi diberikan oleh produk dari volt drop-di perangkat dengan arus itu membawa, rata-rata selama periode pengulangan. kerugian beralih terjadi sebagai akibat dari kedua arus dan tegangan berubah secara bersamaan selama periode switching. Rangkaian transistor yang terkenal yaitu rangkaian basis komon dan rangkian transistor, kemudian mengenai faktor penguatan arusnya, faktor penguatan tegangannya dan juga mengenai karakteristik fisis dasar transistor.  ( Cyril W. Lander, 2001 )

Banyak rangkaian elektronik yang dapat menggunakan VT tapi tidak pernah berhasil karena kesukaran dalam pemanasan katoda. Pada rangkaian penguat NPN dan PNP digandengkan langsung. Dengan menggunakan catu daya positif, di atas tanah, PNP dihubungkan “terbalik” agar I_C mengalir melaluinya. Perubahan arus pada R_L akan menghasilkan perubahan yang dikuatkan pada R_L2. Transistor BJT Q₂ mendapatkan prategangan maju melalui Q₁. Sinyal masukan berarah positif pada basis Q₁ akan memperkecil resistansi EC sebanding dengan beta dari Q₁. Hal ini akan memperbesar prategangan maju pada Q₂, sehingga semakin menguatkan perubahan sinyal masukan. Penguatan total kira-kira R_L.

Penguat yang sangat banyak digunakan adalah pasangan Darlington. Penguat ini menyerupai penguat pada penguat dc transistor lain kecuali bahwa kawat kolektor Q₁ dihubungkan ke ujung berlawanan dari R_L. hal ini menimbulkan degenerasi, dan rangkaian secara termal lebih stabil sewaktu pirantinya menjadi panas selama bekerja.

Penguat differensial tanggap terhadap perbedaan antara kedua sinyal. Misalnya ada penguat sebesar 10 pada masing-masing 2 besarnya +1 V juga, maka arus pada R_L1 dan R_L2 akan naik dengan besar yang sama sehingga tidak terdapat perbedaan tegangan pada terminal keluaran. Bila masukan 1 bernilai +1 V , tetapi masukan 2 besarnya hanya +0,5 V, maka arus pada R_L2 akan naik hanya sebesar setengah arus pada R_L1 sehingga perbedaan kedua jatuh tegangan adalah 10 – 5, atau 5 Volt. Penguat differensial menguatkan perbedaan sebesar 0,5 V menjadi 5V.

Potensiometer digunakan untuk menyetimbangkan kedua rangkaian pada tegangan keluaran dc nol pada keadaan tanpa tegangan masukan. Penguatan pada penguat tersebut diatur oleh R₃. Dengan resistansi nol, keluarannya harus nol; dengan resistansi tinggi, penguatannya besar. Untuk mendapatkan kemantapan panas yang lebih baik penguat differensial dapat menggunakan semacam umpan-balik kebalikannya. Setiap sinyal yang diberikan sefasa dengan kedua masukan dikenal sebagai sinyal mode-

bersama, dan saling menghilangkan di keluarannya. Bila rangkaian dalam keadaan tidak setimbang

dengan sempurna, akan ada sedikit tegangan dc keluaran, yang dikenal sebagai “offset”.

Sepasang penguat derau-rendah dihubungkan seri yang piranti pertamanya bereaksi terhadap tegangan masukan dan piranti kedua bereaksi terhadap perubahan arus yang terdapat di piranti pertama dinamakan penguat ”kaskade”. Gerbang Q₂ dijaga pada nilai postif tetap oleh dioda zener, D, dengan sumbernya pada potensial positif yang lebih besar (prategangan negative terhadap gerbang). Bila diberikan sinyal arah positif pada gerbang Q₁, arus akan membesar melalui Q₁, R_L1, Q₂, R_L2, dan catu daya. Gerbang Q₁ yang arah positif menarik tegangan salurnya ke bawah sampai bernilai kurang positif. Bila sumber pada Q₂ lebih negative, gerbang yang berpotensial tetap sekarang relative harus lebih positif, sehingga semakin memperbesar arus yang mengalir melalui R_L2. Karena tidak dipintaskan, R_L1 menyebabkan degenerasi bagi rangkaian, sehingga memberi kestabilan termal ke keseluruhan tahap. Kestabilan amplitude dan lebar-pita adalah baik sampai pada pita UHF dengan JFET dan BJT dan paling baik sampai pita UHF dengan JFET dan BJT dan paling sedikit sampai 400 MHz dengan IC.

Rangkaian kaskade setimbang mempunyai kestabilan termal yang lebih baik bila dianggap bahwa piranti yang digunakan keduanya serupa. Jika basis Q₂ ditanahkan, penguat tersebut dapat digunakan sebagai penguat kaskade berakhir tunggal setimbang maupun sebagai pembalik fasa kaskade bila kedua pengeluarannya digunakan. Pada waktu tegangan diberikan ke basis Q₁ dan ke basis Q₂, rangkaian bekerja sebagai penguat kaskade dorong-tarik atau differensial. Diode zener (D) menjaga basis Q₃ dan Q₄ pada potensial yang tetap. Rheostat dengan garis putus-putus akan bekerja sebagai suatu control penguatan (gain control). Potensiometer R₁ digunakan untuk menyetimbangkan rangkaian.

Salah satu rangkaian dari rangkaian elektronik yang paling banyak digunakan adalah penguat operasional (operational amplifier) atau op amp. Rangkaian ini merupakan dua-penguat masukan dengan penguatan yang sangat tinggi. Salah satu masukannya menguatkan sinyal, menghasilkan keluaran terbalik (berlawanan fasa). Masukannya yang lain akan menguatkan sama besar, tetapi keluarannya sefasa dengan masukannya. Di dalam banyak penerapannya op amp memerlukan catu daya positif dan negative, meskipun terminal negative dapat ditanakan dan pada beberapa hal dapat digunakan sebuah catu daya.

Beberapa kegunaan op amp yaitu:

  1. Bila dua impedansi masukan terpisah diberikan pada SJ, tegangan keluarannya akan merupakan penjumlahan aljabar dari kedua masukan, dan rangkaian dapat digunakan pada computer analog (bukan digital).

     2.     Bila Z_f berupa kapasitor dan Z_i adalah resistor, rangkaian bekerja sebagai integrator presisi, menghasilkan tegangan tanjak yang naik secara linier.

    3.  Bila Z_f berupa resistor dan Z_i adalah kapasitor, maka rangkaian dapat digunakan sebagai diferensiator  presisi untuk menghasilkan puncak tegangan yang tajam yang berasal dari sinyal masukan gelombang-persegi.

      4.  Bila Z_f berupa resistor dan Z_i adalah diode, rangkaian menjadi penguat logaritmik (penguat yang menguatkan menurut suatu kurva logaritma, tidak mengikuti kurva linier). (Robert L. Shrader, 1985)

     Transistor hubungan (junction transistor) merupakan salah satu alat semikonduktor yang paling penting. Transistor - transistor ini membentuk elemen kunci dalam computer, pesawat angkasa dan satelit, dalam semua komunikasi modern dan system daya. Transistor hubungan merupakan versi benda padat dari trioda tabung hampa. Transistor ini terdiri dari semikonduktor Kristal tunggal (yaitu germanium atau silicon) di mana lapisan tipis jenis p diselipkan diantara di antara lapisan n.   struktur yang terbentuk disebut transistor n-p-n. transistor dapat pula terdiri dari lapisan jenis n yang disisipkan di antara dua lapisan jenis p, dan susunan yang terbentuk dinamakan transistor p-n-p. bagian tengah dinamakan basis (base) sedangkan dua ujungnya dinamakan emiter dan kolektor seperti ditunjukkan. Hubungan antara emitter dan basis dinamakan hubungan emitter-basis, atau hubungan emiter  saja, dan hubungan antara kolektor dan basis dinamakan hubungan kolektor-basis, atau hubungan kolektor ( ) saja. Seluruh bahan semikondukor ditutup rapat kedap terhadap kelembapan di dalam paket (kemasan) logam atau plastic dengan sambungan logammenonjol keluar untuk sambungan ke emitter, basis dan kolektor.Dalam transistor hubungan baik pembawa mayoritas maupun minoritas ikut serta dalam proses. Karena itu transistor – transistor hubngan dinamakan alat bipolar (dwikutub), atau transistor hubungan bipolar, atau cukup dengan transistor bipolar. Dalam operasi normal transistor, hubungan emitter-basis dicatu maju sedangkan hubungan kolektor-basis dicatu balik. Biasanya symbol huruf E, B dan C digunakan untuk terminal – terminal emitter, basis dan kolektor.

Tanda panah pada emitter menunjukkan arah aliran arus kalau hubungan emitter-basis dicatu maju. Jadi, arus masuk ke transistor lewat terminal emitter dalam transistor p-n-p, sedangkan dalam transistor n-p-n, arus keluar transistor lewat terminal emitter. Dalam kedua jenis transistor tersebut, arus – arus emitter, basis dan kolektor, berturut-turut diberi tanda    dan  yang diambil positif kalau arus mengalir ke dalam transistor.

Penurunan tegangan dari emitter ke basis, dan kolektor ke emitter ditunjukkan berturut – turut oleh symbol    tegangan – tegangan ini diambil positif  kalau terminal yang ditunjukkan oleh subskrip pertama positif dibandingkan dengan terminal yang ditunjukkan oleh subskrip kedua. Arah arus acuan yang dipilih dan kutub – kutub tegangan ditunjukkan dalam gambar. Dalam keadaan normal, karena karena hubungan emitter basis dicatu maju, negatif untuk transistor n-p-n dan positif untuk transistor terhadap acuan yang dipilih. Kalau hubungan kolektor – basis dicatu balik, tegangan positif untuk transistor n-p-n dan negative untuk transistor p-n-p terhadap acuan. Catatan bahwa tanda – tanda tersebut berlawanan untuk transistor n-p-n dan p-n-p.

Konstruksi transistor : teknik berikut ini umumnya digunakan untuk pembuatan transistor yaitu

( I )  Dalam tekinik penumbuhan (grown technique), suatu kristal tunggal ditarik dari lelehan silicon (germanium) yang mengandung, katakan, pencampuran jeniss n. selama proses penarikan jenis n ditambahkan lagi membentuk transistor jenis n-p-n. demikian pula, transistor p-n-pdapat pula dibuat.

( II )     Dalam teknik aloi atau teknik leleh (fused), bintik kecil indium (elemen aseptor) ditempatkan pada masing – masing sisi wafer tipis semikonduktor jenis n. gabungan tersebut dipanaskan.dalam waktu singkat pada temperature tinggi. Selama proses tersebut indium meresap dan masuk ke dalam semikonduktror. Susunan pada waktu mendingin pada waktu transistor p-n-p. dengan cara yang sama transistor n-p-n dapat dibuat.

( III )   Dalam teknik difusi, semikonduktor ekstrinsik (katakan jenis n) berperan sebagai kolektor dipanaskan dalam pembakar berisi pencampur jenis p. di sini pencampur dalam bentuk gas berdifusi masuk ke dalam permukaan semikonduktor membentuk daerah p yang kemudian digunakan sebagai basis transistor. Irisan ini kemudian ditutup dengan kedok (mask) dengan bukaan tertentu dan dipanaskan lagi dalam uap gas dari pencampuran jenis n. pada saat ini suatu lapisan bahan jenis n terbentuk di atas lapisan jenis p. lapisan n ini membentuk emitter dari transistor. Ini merupakan proses rombongan (batch) dan sejumlah besar transistor dapat dibuat dalam satu kali pembuatan. Dalam tekinik difusi tebal irisan (kolektor), yang digunakan sebagai bahan awal, tidak dapat dibuat sangat tipis. Ha ini menyebabkan kolektor sangat resistif dan tidak cocok untuk penggunaan tertentu.     

( IV )   Dalam teknik epitaksial, lapisan tipis jenis n  atau jenis p dari semikonduktor dikembangkan pada  bahan semikonduktor yang diresapi (doping) berat. Bahan diresapi berat ini dinamakan landasan. Lapisan yang terbentu demikian dapat berperan sebagai kolektor, basis dan emitter dari transistor. Dapat disebutkan disini bahwa perkembangan terakhir dalam teknik ini memungkinkan menumbuhkan lapisan amat tipis dengan tebal beberapa puluh atau ratus angstrom. Kata epitaksi diambil dari kata yunani epi – berarti “pada”  dan taxis – berarti “susunan”.Daya MOSFET dapat langsung dikendalikan dari sirkuit mikroelektronik dan terbatas pada tegangan lebih rendah dari thyristor, tetapi mudah perangkat tercepat bertindak.

Transistor n-p-n dengan dua sumber tegangan dan resistansi beban . Sumber tegangan mencatu hubungan emitter – basis dalam arah maju (catu maju), dan  mencatu hubungan kolektor – basis menurut arah sebaliknya (catu balik). Kalau sumber tegangan tidak ada, dengan mengabaikan lebar daerah muatan ruang, perubahan energy halangan lewat transistor, hal ini jelas dari seksi 5.2. perubahan energy halangan lewat transistor, sesudah tegangan catu diberikan, telah dimisalkan bahwa resistnsi dari daerah – daerah emitter, basis dan kolektor diabaikan dan bahwa tegangan yang digunakan muncul seluruhnya digunakan lewat hubungan – hubungan. Seperti ditekankan dalam seleksi 5.4, pencatuan maju hubungan emitter – basis menurunkan energy halangan e | | dan pencatu balik hubungan kolektor – basis menaikkan energy halangan lewat hubungan tersebut sebesar e | |.

Pencatuan maju hubungan emitter – basis memungkinkan sejumlah besar elektron diinjeksikan ke dalam basis dari emitter. Karena penghantaran (konduktifitas)emitter dibuat jauh lebih besar daripada penghantaran basis, maka sejumlah kecil lobang mengalir dari basis ke dalam emitter. Jadi arus emitter seluruhnya disebabkan oleh aliran elektron dalam transistor n-p-n.Setelah masuk daerah basis, elektron membentuk gradien konsentrasi  di daerah ini. Konsentrasi pada daerah hubungan emitter jauh lebih besar daripada konsentrasi dalam daerah kolektor. Karena itu elektron yang diinjeksikan pada prinsipnya bergerak secara difusi lewat daerah basis menuju hubungan kolektor.

                                                                                                                                                         (Chattopadhyay. D, 1989)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1      Peralatan dan Komponen

3.1.1   Peralatan dan Fungsi

1.      Multimeter

Fungsi : untuk mengukur tegangan.

2.      Penjepit buaya

Fungsi : sebagai penghubung rangkaian dengan peralatan.

3.      Protoboard

Fungsi :  sebagai tempat untuk merangkai rangkaian sementara.

4.      Jumper

Fungsi : sebagai penghubung antar komponen.

5.      Signal generator

Fungsi : untuk menghasilkan signal atau gelombang listrik.

6.      PSA Simetris

Fungsi : sebagai sumber tegangan DC pada rangkaian parameter-H.

7.      Kabel penghubung

Fungsi : sebagai penghubung rangkaian ke peralatan.

3.1.2        Komponen dan Fungsi

1.      Resistor (18K, 33K, 100K, 4.7K, 2.2K)
Fungsi : sebagai hambatan pada rangkaian

2.      Kapasitor 2 buah 1μF, 1 buah 100 μF

Fungsi : sebagai kopling pada rangkaian

3.      Transistor C1815

Fungsi : sebagai penguat pada rangkaian

3.2.    Prosedur Percobaan

1.    Disediakan peralatan dan komponen

2.    Dirangkai komponen pada protoboard seperti gambar berikut : 

3.        Dihubungkan tegangan pada PSA 15 volt.

4.        Diatur frekuensi pada signal generator 100 Hz.

5.        Dihubungkan dengan rangkian ke signal generator .

6.        Dihubungkan rangkaian ke PSA.

7.        Diukur tegangan dari emitter ke collector.

8.        Diukur tegangan dari basis ke collector.

9.        Diukur tegangan dari collector ke collector.

10.    Diukur tegangan dari basis ke emitter.

11.    Diukur tegangan dari basis ke basis.

12.    Diukur tegangan dari collector ke emitter.

13.    Dicatat datanya.

14.    Diulangi prosedur no.4 dengan penambahan 100 Hz sampai mencapai frekuensi 500 Hz.

15.    Diukur tegangan V₁ dan V_2.

16.    Dicatat datanya.

17.    Dihitung gain tegangan masing-masing tanpa C, dengan C dan impedensinya.

18.    Dicatat datanya.

19.    Diulangai prosedur dengan mengganti kapasitor menjadi jumper.

20.    Dicatat datanya.

Gambar Percobaan 

1.      Gambar V_EC  V_BE

2.      Gambar V_BB V_CC

3.      Gambar V_CE V_BC

 

DAFTAR PUSTAKA

Chattopadhyay,D. 1989. DASAR ELEKTRONIKA. Jakarta : UI-PRESS.

             Halaman : 134 – 151

Lander, Cyril W. 1993. POWER ELECTRONICS. Third Edition. Singapore : McGraw-Hill.

             Pages : 20 – 24

Shrader, Robert L. 1985. KOMUNIKASI ELEKTRONIKA. Edisi Kelima. Jilid 1. Jakarta :

             Erlangga.

            Halaman : 351 – 355