Laporan Akhir 2 Modul 2 : Transistor
Nama : Dicky Pratama Tanggal Praktikum : 9 September 2025
NIM : 2410952057 Asisten Praktikum : M. Aulia Jabbar
Kelompok : 9 Rahmi Humira
Transistor
merupakan komponen semikonduktor yang tersusun dari tiga lapisan bahan
semikonduktor tipe P dan N, sehingga membentuk dua buah persambungan PN
(junction). Berdasarkan susunannya, transistor dibagi menjadi dua jenis utama,
yaitu transistor NPN dan PNP. Kedua jenis transistor ini memiliki tiga kaki
terminal utama, yaitu emitor (E), basis (B), dan kolektor (C). Emitor berfungsi
sebagai penyumbang (injector) pembawa muatan, basis bertindak sebagai
pengendali aliran arus, dan kolektor berfungsi sebagai penangkap (collector)
pembawa muatan yang masuk dari emitor. Prinsip kerja transistor pada dasarnya
adalah mengendalikan aliran arus besar melalui kolektor-emitor dengan
menggunakan arus kecil yang masuk ke basis. Oleh karena itu, transistor disebut
sebagai komponen penguat maupun saklar elektronik.
Untuk
transistor NPN, emitor yang bertipe N menyumbangkan elektron ke basis yang
tipis dan bertipe P. Karena basis sangat tipis dan hanya sedikit diberi doping,
maka sebagian besar elektron yang masuk dari emitor tidak berekombinasi di
basis, melainkan diteruskan ke kolektor. Arus kecil yang mengalir ke basis (IB)
mampu mengendalikan arus yang jauh lebih besar dari kolektor ke emitor (IC).
Hubungan antara arus ini dapat dituliskan dengan persamaan:
Artinya,
jika basis diberi arus yang sangat kecil, maka arus kolektor akan mengalir jauh
lebih besar, sehingga transistor dapat berfungsi sebagai penguat sinyal.
Pada
transistor PNP, prinsipnya mirip, hanya saja arah aliran muatan yang terlibat
berbeda. Emitor yang bertipe P menyumbangkan hole (muatan positif) ke basis
yang tipis dan bertipe N. Hole ini kemudian diteruskan ke kolektor. Aliran arus
pada transistor PNP terjadi dari emitor ke kolektor, sedangkan basis tetap
menjadi terminal kendali. Walaupun arah arusnya berlawanan dengan transistor
NPN, prinsip penguatan tetap sama, yaitu arus basis kecil dapat mengendalikan
arus kolektor yang lebih besar.
Secara
sederhana, prinsip kerja transistor dapat digambarkan sebagai sebuah keran air.
Basis berfungsi seperti katup kecil yang mengatur seberapa besar air (arus)
yang mengalir dari emitor ke kolektor. Meskipun hanya diberi arus kecil di
basis, aliran arus besar dapat dikendalikan, sehingga transistor sangat efektif
digunakan baik sebagai penguat sinyal dalam rangkaian elektronika analog maupun
sebagai saklar dalam rangkaian digital.
Dengan demikian, transistor bekerja berdasarkan mekanisme pengendalian aliran pembawa muatan di dalam semikonduktor, di mana arus kecil di basis mampu mengontrol arus besar di kolektor-emitor. Hal inilah yang menjadikan transistor sebagai salah satu komponen paling penting dalam teknologi elektronika modern, mulai dari rangkaian amplifier, osilator, regulator, hingga sirkuit digital dan mikroprosesor.
- Fixed Bias
- Prinsip kerja rangkaian fixed bias adalah memberikan tegangan bias ke basis transistor melalui sebuah resistor yang langsung terhubung ke sumber tegangan DC. Dalam konfigurasi ini, arus basis ditentukan oleh nilai resistor basis dan tegangan sumber, sehingga arus kolektor ikut ditentukan oleh hukum dasar transistor yaitu IC=β×IB. Karena tidak ada mekanisme umpan balik, perubahan kecil pada suhu atau perbedaan parameter transistor (seperti variasi nilai β) dapat menggeser titik kerja transistor. Misalnya, jika suhu meningkat, arus kolektor akan cenderung naik, sehingga transistor bisa masuk ke daerah saturasi atau cut-off. Inilah yang menyebabkan rangkaian fixed bias dikatakan kurang stabil. Walaupun begitu, rangkaian ini tetap sering digunakan pada aplikasi dasar atau percobaan awal karena sangat sederhana, hanya membutuhkan sedikit komponen, dan mudah dianalisis.
- Emitter Stabilized Bias
- Pada rangkaian emitter stabilized bias, prinsip kerjanya adalah menambahkan resistor pada jalur emitter untuk menciptakan stabilisasi terhadap arus kolektor. Resistor emitter (RE) ini menghasilkan tegangan jatuh yang berfungsi sebagai umpan balik negatif. Mekanismenya, jika arus kolektor meningkat akibat perubahan suhu, maka arus emitter juga naik. Akibatnya, tegangan jatuh pada resistor emitter (VE=IE×RE ) meningkat. Hal ini akan mengurangi tegangan basis-emitter (VB), sehingga arus basis ikut turun, dan pada akhirnya arus kolektor kembali dikendalikan agar tidak naik terlalu tinggi. Dengan cara ini, titik kerja transistor dapat dipertahankan lebih stabil. Dibandingkan fixed bias, konfigurasi ini lebih handal untuk aplikasi penguat karena efek variasi suhu dapat diminimalisir, meskipun perhitungan desainnya sedikit lebih kompleks.
- Self Bias
- Prinsip kerja self bias adalah memanfaatkan resistor yang dihubungkan dari kolektor ke basis transistor, sehingga tegangan basis diperoleh secara otomatis dari tegangan kolektor. Konfigurasi ini menghasilkan suatu bentuk umpan balik negatif. Jika arus kolektor meningkat, maka tegangan kolektor akan turun. Penurunan tegangan kolektor tersebut akan mengurangi tegangan basis, sehingga arus basis ikut menurun. Dengan berkurangnya arus basis, arus kolektor juga akan ditekan kembali ke nilai yang lebih stabil. Oleh karena itu, rangkaian ini bisa menjaga titik kerja transistor agar tidak mudah bergeser akibat perubahan suhu atau variasi β. Namun, kestabilan rangkaian ini masih lebih rendah dibanding voltage divider bias karena tegangan bias masih cukup bergantung pada variasi kondisi transistor. Rangkaian ini umumnya digunakan pada aplikasi sederhana yang memerlukan stabilisasi dasar dengan jumlah komponen yang tidak terlalu banyak.
- Voltage Divider Bias
- Voltage divider bias merupakan metode biasing transistor yang paling populer dan paling stabil. Prinsip kerjanya adalah menggunakan dua resistor yang disusun sebagai pembagi tegangan (voltage divider) untuk memberikan tegangan bias yang konstan pada basis transistor. Tegangan basis yang dihasilkan tidak terlalu bergantung pada parameter transistor karena ditentukan oleh rasio resistor pembagi tegangan. Selain itu, biasanya dipasang resistor emitter untuk menambah efek stabilisasi melalui umpan balik negatif. Jika arus kolektor meningkat akibat suhu, tegangan emitter akan naik, sehingga VBE berkurang, dan arus basis ikut turun untuk menyeimbangkan kondisi. Dengan mekanisme ini, titik kerja transistor tetap berada di posisi yang stabil meskipun ada perubahan suhu atau variasi transistor. Karena keunggulan stabilitasnya, rangkaian ini banyak digunakan dalam perancangan penguat sinyal AC, osilator, maupun rangkaian analog lain yang membutuhkan performa konsisten.
- Regulator Power Supply
- Prinsip kerja regulator power supply adalah menjaga agar tegangan keluaran tetap stabil meskipun terjadi variasi pada tegangan input maupun perubahan beban. Regulator bekerja dengan cara membatasi, menambah, atau mengatur arus yang dialirkan ke beban sehingga tegangan keluaran tetap konstan. Dalam sistem yang sederhana, regulator bisa menggunakan dioda zener yang memberikan tegangan referensi tetap, atau menggunakan transistor sebagai penguat arus. Pada sistem yang lebih kompleks, digunakan IC regulator seperti seri 78xx atau 79xx yang sudah terintegrasi dengan pengaman terhadap arus lebih (overcurrent) dan panas berlebih (overheating). Mekanismenya adalah: ketika tegangan input naik, regulator akan menurunkan arus keluaran sehingga tegangan tetap berada pada level yang diinginkan; sebaliknya, jika input turun atau beban bertambah, regulator akan meningkatkan aliran arus agar tegangan tidak turun drastis. Dengan prinsip ini, regulator power supply sangat penting dalam melindungi rangkaian elektronik dari kerusakan akibat tegangan yang tidak stabil, serta memastikan perangkat bekerja sesuai kebutuhan dayanya.
- Fixed Bias
- Emitter Stabilized Bias
- Self Bias
- Voltage Divider Bias
- Regulator Power Supply
- Kondisi 8 Modul 2 Transistor
- Analisa prinsip kerja dari rangkaian self bias berdasarkan nilai parameter yang didapatkan ketika percobaan.
- Rangkaian self bias bekerja dengan memberikan umpan balik negatif dari kolektor ke basis, sehingga arus kolektor dapat dikendalikan lebih stabil. Dari hasil pengukuran diperoleh VBE=0,6V yang menunjukkan transistor menghantarkan, namun VCE=0,35V menandakan transistor berada pada daerah saturasi. Hal ini diperkuat dengan tegangan basis lebih tinggi daripada kolektor (VB−VC ≈ 0,64) serta nilai β eksperimen yang sangat rendah (≈1,18), sehingga hubungan linier arus basis–kolektor tidak berlaku. Akibatnya transistor tidak bekerja di daerah aktif, sehingga penguatan sinyal kurang optimal. Untuk mendapatkan titik kerja yang sesuai, nilai resistor bias perlu diatur agar VCE berada mendekati setengah tegangan catu daya, sehingga transistor dapat berfungsi sebagai penguat dengan lebih baik.
- Analisa prinsip kerja dari rangkaian voltage divider bias berdasarkan nilai parameter yang didapatkan ketika percobaan.
- Pada rangkaian voltage divider bias, tegangan basis transistor diatur oleh pembagi tegangan R1 dan R2 sehingga bias lebih stabil terhadap variasi β transistor. Hasil pengukuran menunjukkan tegangan basis VB=0,37, tegangan emitor VE=0,008 V, serta tegangan kolektor VC=0,35 V. Nilai VBE=0,79 V mengindikasikan transistor berada pada kondisi aktif. Arus basis IB=0,025 mA dan arus kolektor IC=0,02 mA relatif kecil, menunjukkan transistor bekerja pada penguatan sinyal rendah. Bentuk gelombang output masih sama dengan input (sinyal sinus 0,1 V pada 1 kHz), yang menandakan fungsi biasing berhasil menjaga kestabilan operasi meskipun tanpa distorsi yang signifikan. Secara keseluruhan, rangkaian ini memberikan bias yang lebih stabil dibandingkan metode lain, meskipun hasil percobaan menunjukkan tegangan output masih dipengaruhi nilai resistor dan kondisi beban.
- Analisa pengaruh variasi kapasitor dan resistor terhadap output pada rangkaian Power Supply dengan IC Regulator.
- Hasil percobaan menunjukkan bahwa IC regulator 7805, 7809, dan 7812 mampu menghasilkan tegangan keluaran yang relatif stabil meskipun terdapat sedikit penyimpangan dari nilai nominal. Kapasitor yang digunakan berfungsi meredam ripple sehingga output lebih halus, sedangkan resistor sebagai beban memengaruhi besar arus yang ditarik dan sedikit menurunkan tegangan keluaran. Dengan demikian, kombinasi kapasitor dan resistor berpengaruh terhadap kestabilan serta kualitas tegangan output pada rangkaian power supply dengan IC regulator.
- Link Video Penjelasan Fixed Bias Click Here
- Link Video Penjelasan Emitter Stabillized Bias Click Here
- Link Video Penjelasan Self Bias Click Here
- Link Video Penjelasan Voltage Divider Bias 1 Click Here
- Link Video Penjelasan Voltage Divider Bias 2 Click Here
- Link Video Penjelasan Regulator Power Supply Click Here
- Link Video Penjelasan Kondisi 8 Modul 2 Transistor Click Here
- Link File Laporan Akhir Click Here
Komentar
Posting Komentar