MODUL 3 BJT

MODUL 3

BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR

LAPORAN PRAKTIKUM

Laporan ini dibuat sebagai syarat lulus mata kuliah MS3204 Mekatronika 1

Disusun oleh :

Saniy Shabrina 13111060

Darel Muhammad Kamil 13112128

Asisten :

Fariz Khairul Arifin (13111019)

FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2015

ABSTRAK

Transistor merupakan salah satu komponen elektronik yang terbuat dari bahan

semikonduktor. Salah satu jenis transistor yang dipelajari adalah jenis Bipolar Junction

Transistor. Bahan semikonduktor yang umum kita jumpai sebagai komponen penyusun

BJT(Bipolar Junction Transistor) adalah N dan P dengan susunan NPN atau PNP. Setiap

BJT, memiliki karakteristik tertentu agar bisa dimanfaatkan dengan baik.

Pada laporan ini akan dibahas mengenai karakteristik kolektor dari BJT serta

menganalisis perbandingan arus kolektor dan arus base pada BJT yang digunakan pada saat

praktikum.

Kata kunci : Bipolar Juntction Transistor, cut-off region, saturation region, active region

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bipolar Junction Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang

pengaplikasiannya sangat sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu

manfaat dari penggunaan BJT adalah sebagai pengatur arus besar dengan menggunakan

arus yang kecil agar orang yang mengatur arus bisa terhindar terpapar arus yang besar dan

berbahaya bagi keselamatan.

Sudah selayaknya mahasiswa Teknik Mesin yang nantinya akan menjadi

insinyur, sangatlah perlu untuk memahami secara mendalam tentang karakteristik dan

kegunaan dari BJT baik dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam dunia industri

nantinya. Pembelajaran dari ruang kelas saja masih dirasa kurang untuk memahami

tentang BJT. Oleh karena itu, perlu dilakukan praktikum mengengai BJT. Harapannya,

insinyur lulusan Teknik Mesin ITB nanti dapat menemukan masalah, menganlisis

masalah sekaligus mensolusikan permasalahan yang memiliki katian erat dengan BJT.

1.2 Tujuan

a. Membuat dan menganalisis kurva karakteristik kolektor dari Bipolar Junction

Transistor (BJT).

b. Menghitung besarnya dc berdasarkan hasil percobaan

BAB 2. DASAR TEORI

BJT terdiri dari 3 bagian semikonduktor yang terpisah oleh dua pn junctions. Tiga

daerah tersebut adalah emitter, base dan collector. Istilah Bipolar mengacu pada penggunaan

kedua holes dan elektron sebagai pembawa arus pada struktur transistor.

Gambar 2.1 Konstruksi BJT

Gambar 2.2 Jenis BJT (npn dan pnp)

.

Gambar 2.3 Keadaan kerja BJT

BJT bekerja pada keadaan forward-reverse bias

BJT berpoperasi menggunakan prinsip yang tidak berjauh berbeda dengan dioda yaitu

dengan memanfaatkan daerah deplesi. Gambar di bawah ini menggambarkan bagaimana

proses aliran elektron pada BJT.

Gambar 2.4 Gambaran aliran elektron pada BJT

Semikonduktor jenis n, memiliki densitas konduksi elektron bebas yang sangat tinggi.

Elektron bebas ini sangat mudah berdifusi melalui BE junction ke bagian p daerah base. Base

memiliki densitias holes yang kecil sebagai pembawa utama (lingkaran putih pada gambar).

Karena elektron mengalir ke arah n kolektor, maka arus akan cenderung untuk mengalir ke n

emitter.

Gambar 2.5 Simbol BJT

Analisis rangkaian BJT :

Gambar 2.6 Simbol rangkaian BJT

IB : arus base dc

IE : arus emitter dc

IC : arus kolektor dc

VBE : tegangan dc antara base dengan emiter

VCB : tegangan dc antara kolektor dengan base

VCE : tegangan dc antara kolektor dengan emiter

VBB : tegangan supply pada base

VCC : tegangan supply pada kolektor

Daerah kerja BJT :

Gambar 2.7 Kurva karakterisik kolektor BJT

Gambar 2.8 Daerah kerja BJT

a. Daerah saturasi :

Ketika base junction dalam keadaan bias maju dan arus pada base ditingkatkan,

arus yang ada pada kolektor juga akan meningkat dan VCE akan berkurang sebagai

dari semakin meningkatnya arus kolektor (VCE = VCC ICRC). Nilainya akan terus

berkurang sampai pada keadaan tertentu di mana nilainya akan menjadi VCE(sat)

yang besarnya 0,2 V.

Gambar 2.9 Keadaan saturasi

b. Daerah cutoff

Ketika arus yang mengalir ke base besarnya 0, maka keadaan ini disebut sebagai

cut off. Pada keadaan ini, terdapat arus yang sangat kecil ICEO akibat pembawa

panas. Besar arus tersebut dapat diabaikan, sehingga pada keadaan ini, VCE = VCC.

Gambar 2.10 Keadaan cut-off

c. Daerah aktif :

Merupakan daerah di mana BJT bekerja yang mana besar IB dan VCE melebihi

keadaan kritisnya seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya.

Gambar 2.11 Daerah aktif suatu BJT pada IB tertentu

BAB 3. METODOLOGI

a. Alat dan Bahan

1. 2 DC Power Supply

2. Digital Multimeter

3. Breadboard

4. Transistor 2N3904

5. Resistor 2 k dan 30 k

b. Prosedur pengukuran

1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar di bawah ini dengan Rb = 30 k dan

Rc = 300

2. Ukurlah nilai IB , Ic , dan VCE . Untuk pengukuran arus Ic bisa melalui

perhitungan tanpa dikur terlebih dahulu

3. Ambil data IB , dari rentang 20 A 80 A dengan rentang sebesar 20 A.

4. Pada data arus tersebut, atur VCE pada power supply dari rentang 2 V 16 V

dengan kenaikan sebesar 2 V.

5. Catat Vcc yang terukur pada mikrometer setiap rentang IB dengan merubah

VCE dari 2 V sampai 16 V.

BAB 4. DATA DAN ANALISIS

Data yang didapatkan berupa data VCC :

VCE IB = 20 A IB = 40 A IB = 60 A IB = 80 A

2 V 4.4 6.5 8.3 11.5

4 V 6.4 8.5 10.5 13.7

6 V 8.3 11 12.9 16.7

8 V 10.5 13.2 15.2 19.3

10 V 12.3 15.3 17.6 21.6

12 V 14.7 17.7 20.1 25.1

14 V 17.0 20.5 23.1 28.5

16 V 19.2 23 25.3 31.5

Untuk mencari data Icc (dengan Rc = 298 )

Icc =

VCE (V)

IB = 20 A IB = 40 A IB = 60 A IB = 80 A

2 0.00805369 0.01510067 0.02114094 0.03187919

4 0.00805369 0.01510067 0.02181208 0.03255034

6 0.00771812 0.01677852 0.02315436 0.03590604

8 0.00838926 0.01744966 0.02416107 0.03791946

10 0.00771812 0.01778523 0.02550336 0.03892617

12 0.0090604 0.01912752 0.02718121 0.04395973

14 0.01006711 0.02181208 0.03053691 0.04865772

16 0.01073826 0.02348993 0.03120805 0.05201342

Untuk mendapatkan nilai maka : = IC/IB sehingga :

VCE (V) 20 40 60 80

2 402.6845638 377.5168 352.349 398.4899

4 402.6845638 377.5168 363.5347 406.8792

6 385.9060403 419.4631 385.906 448.8255

8 419.4630872 436.2416 402.6846 473.9933

10 385.9060403 444.6309 425.0559 486.5772

12 453.0201342 478.1879 453.0201 549.4966

14 503.3557047 545.302 508.9485 608.2215

16 536.9127517 587.2483 520.1342 650.1678

Karakteristik hubungan antara dan IC

Dari datasheet 2N3409, menunjukkan bahwa besarnya DC Gain ( ) adalah sebagai berikut :

Besar DC gain yang ditunjukkan adalah maksimumnya 300, sedangkan jika dirata-ratakan

hasil DC Gain ( ) yang didapatkan pada saat praktikum adalah : 455.948. Nilai ini jauh

berbeda dengan datasheet yang ada, hal ini bisa dikarenakan oleh :

0

100

200

300

400

500

600

700

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Ic

vs Ic

I base 20 A

I base 40 A

I base 60 A

I base 80 A

1. Besarnya arus dari base yang dikeluarkan

2. Material yang digunakan oleh transistor

3. Ketelitian dari alat ukur yang digunakan, seperti multimeter digital juga bisa

mempengaruhi hasil yang didapatkan berbeda dari data katalog.

Besar gain seharusnya tidak stabil di masukan dan keluaran yang berubah-ubah, karena pada

arus masukan atau operasi maju jauh lebih besar dibandingkan operasi mundur, bisa sampai

2x dari operasi mundur sehingga nilai gainnya akan berubah-ubah, dan nilai gain ini juga

dipengaruhi oleh nilai arus pada base dan arus yang dihasilkan oleh collector.

Kurva Karakteristik BJT 2N3409

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0 5 10 15 20

Ic (

A)

Vce (V)


I base = 20 A

I base = 40 A

I base = 60 A

I base = 80 A

BAB 5. KESIMPULAN

1. Berdasarkan hasil praktikum Modul 3 (BJT) ini maka dihasilkan kurva karakteristik kolektor

pada BJT sebagai berikut :

2. Besarnya nilai dc dengan arus base yang berbeda-beda dan tegangan VCE yang

berbeda-beda didapatkan hasil dc sebagai berikut :

3.

VCE (V) 20 40 60 80

2 402.6845638 377.5168 352.349 398.4899

4 402.6845638 377.5168 363.5347 406.8792

6 385.9060403 419.4631 385.906 448.8255

8 419.4630872 436.2416 402.6846 473.9933

10 385.9060403 444.6309 425.0559 486.5772

12 453.0201342 478.1879 453.0201 549.4966

14 503.3557047 545.302 508.9485 608.2215

16 536.9127517 587.2483 520.1342 650.1678

Pada IB = 20 A didapatkan rata-rata nilai dc sebesar 436.25, IB = 40 A didapatkan rata-

rata nilai dc sebesar 458.3, IB = 60 A didapatkan rata-rata nilai dc sebesar 426.5 dan IB =

80 A didapatkan rata-rata nilai dc sebesar 502.8, data tersebut berdasarkan dari VCE

yang berbeda-beda atau bervariasi, sehingga jika dirata-ratakan semua nilai tersebut

hasil dari dc sebesar 455.948.

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0 5 10 15 20

Ic (

A)

Vce (V)


I base = 20 A

I base = 40 A

I base = 60 A

I base = 80 A

DAFTAR PUSTAKA

Floyd, Thomas L. Electronic devices : electron flow version / Thomas L. Floyd. 9th

ed. Pearson, 2012

Alciatore, David G.Introduction to mechatronics and measurement systems / David G.

Alciatore.4th ed, 2012

Documents

MODUL 3 BJT