1

Kuliah Elektronika Analog Materi 7

BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR

KARAKTERISTIK

Sejarah perkembangan transistor Transistor berasal dari kata-kata Inggris “TRANSfer

resISTOR” yang artinya “Penghambat Pindah”. Maksudnya  adalah “perpindahan arus dari rangkaian yang hambatannya rendah ke rangkaian yang hambatannya tinggi”.

2

Dahulu alat-alat elektronik seperti radio dan televisi menggunakan tabung-tabung hampa sebagai komponen.

Sejarah perkembangan transistor Ditemukannya transistor pada tahun 1948 menggantikan

penggunaan tabung-tabung hampa.

3

Keuntungan menggunakan transistor ialah ukurannya yang lebih kecil, hemat dalam penggunaan energi listrik, dan lebil awet.

Sejarah perkembangan transistor

4

FUNGSI TRANSISTOR

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya.

TERMINAL / KAKI TRANSISTOR

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu: Emitor (E) Pemancar, disinilah pembawa muatan berasal

(sebagai pintu masuk arus) Basis (B) Dasar, basis digunakan sebagai elektroda

mengendali (mengatur besarnya arus yang keluar dari kolektor). Kolektor (C) Pengumpul, pembawa muatan yang berasal dari

emitor ditampung pada Colector (sebagai pintu keluar arus)

Simbol & Fungsi Kaki Transistor

Emitor sebagai pintu masuk arus

Kolektor sebagai pintu keluar arus

Basis berfungsi untuk mengatur besarnya arus yang keluar dari kolektor

Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya atau tegangan inputnya, memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Understanding of BJT

force – voltage/currentwater flow – current - amplification

Transistor action

BJTs – Practical Aspects

Heat sink

BJTs – Testing

BJTs – Testing

Transistor

Bipolar[ Bipolar Junction Transistor (BJT)]

Unipolar[Field Effect Transistor

(FET)]

• Berkaitan dengan pembawa muatan (elektron dan hole)

• Dikontrol berdasarkan arus input

• memberikan penguatan yang jauh lebih besar

• memberikan penguatan yang jauh lebih besar

• Peranan pembawa muatan mayoritas dan minoritas adalah sama penting

• Berkaitan dengan efek medan yang ditimbulkan lapisan deplesi

• Dikontrol berdasarkan tegangan input

JENIS & SIMBOL TRANSISTOR

Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori simbol transistor dari berbagai tipe, antara lain: Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium

Arsenide. Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole

Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain. Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT,

MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.

Lanjutan...

Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel. Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power,

High Power. Maximum frekuensi kerja: Low, Medium, atau High

Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain. Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio,

Tegangan Tinggi, dan lain-lain.

Transistor bipolar

Transistor Bipolar adalah jenis transistor yang paling banyak di gunakan pada rangkaian elektronika. Jenis-Jenis Transistor ini terbagi atas 3 bagian lapisan material semikonduktor yang terdiri dari dua formasi lapisan yaitu lapisan P-N-P (Positif-Negatif-Positif) dan lapisan N-P-N (Negatif-Positif-Negatif)

PNP

Operasi Kerja PNP

Arus Emitter

BCB

C

ECE

C

CBE

iiii

iiii

iii

Dimana:

Penguatan Arus Pada Transistor

Setiap perubahan kecil pada arus basis akan mempengaruhi perubahan besar pada arus kolektor

α is the fraction of electrons that diffuse across the narrow Base region

BJT ExampleUsing Common-Base NPN Circuit Configuration

+_

+_

Given: IB = 50 A , IC = 1 mAFind: IE , , and

Solution:

IE = IB + IC = 0.05 mA + 1 mA = 1.05 mA

b = IC / IB = 1 mA / 0.05 mA = 20

= IC / IE = 1 mA / 1.05 mA = 0.95238

could also be calculated using the value of with the formula from the previous slide.

= = 20 = 0.95238 + 1 21

IC

IE

IB

VCB

VBE

E

C

B

NPN

Operasi Kerja NPN

Struktur Fisik Doping pada bagian tengah diberikan lebih

sedikit dibandingkan dengan bagian luar (sekitar 10:1).

Doping rendah ini mengurangi konduktivitas material dengan membatasi jumlah elektron bebas.

Istilah bipolar berasal dari kenyataan bahwa elektron dan hole berpartisipasi dalam proses pembangkitan arus.

Mode Operasi Cut-Off Mode Operasi Saturasi Mode Operasi Aktif

Pembiasan Transistor

Pada mode ini tidak ada arus mengalir pada antar emitor-kolektor (menyumbat)

Pada mode ini aliran arus antara emitor-kolektor maksimal

Mode Operasi Aktif

Pada mode aktif transistor berfungsi sebagai penguat

Aktif >< cut off >< Saturasi Daerah aktif adalah daerah dimana penguatan linear

terjadi, dalam daerah aktif, junction emitter-collector di bias mundur sedangkan junction basis-emitter di bias maju.

Daerah cut-off didefinisikan sebagai daerah dimana arus IC = 0 A, atau Daerah cut-off terjadi jika junction emitter-collector dan junction basis-emitter di bias mundur.

Daerah saturasi adalah daerah dimana nilai tegangan VCB negatif, Daerah saturasi adalah daerah dimana junction emitter-collector dan junction basis-emitter di bias maju.

Operation Region

IB or VCE

Char. BC and BE Junctions

Mode

Cutoff IB = Very small

Reverse & Reverse

Open Switch

Saturation VCE = Small Forward & Forward

Closed Switch

Active Linear

VCE = Moderate

Reverse &Forward

Linear Amplifier

Break-down

VCE = Large Beyond Limits

Overload

Operation region summary

31

Tegangan dan Arus pada Transistor

UCE = UCB + UBE UCE Tegangan Kolektor–Emitor UCB Tegangan Kolektor–Basis UBE Tegangan Basis Emitor

Ie = Ib + Ic Ie arus emitor Ib arus basis Ic arus kolektor

Karakteristik Input Transistor

Sama seperti karakteristik dioda Ic akan mulai naik ketika VBE > 0.7 (Silikon)

Karakteristik Output Transistor

Idealnya kurva perbandingan ib dan ic adalah linear (penguatan tetap)

Bipolar Transistor Characteristics

Behaviour can be described by the current gain, hfe or by the transconductance, gm of the device

Emitter is grounded. Base-Emitter starts to conduct with VBE=0.6V,IC flows and it’s IC=*IB. Increasing IB, VBE slowly increases to 0.7V but IC rises exponentially. As IC rises ,voltage drop across RC increases and VCE drops toward

ground. (transistor in saturation, no more linear relation between IC and IB)

NPN Common Emitter circuit

Common Emitter characteristics

No current flows

Collector current controlled by the collector circuit. (Switch behavior)

In full saturation VCE=0.2V.

Collector current proportional to Base current

The avalanche multiplication of current through collector junction occurs: to be avoided