Transistor

PERCOBAAN II

BJT dan JFET

2.1. Tujuan

1. Memeriksa serta menentukan jenis dari BJT (NPN dan PNP) dan JFET (channel P atau channel N).

2.  Meneliti dan mempelajari karakteristik BJT dan JFET.

2.2. Tinjauan Pustaka

2.2.1.  Asal Mula Transistor

Walter H. Brattain dan John Bardeen pada akhir Desember 1947 di Bell Telephone Laboratories berhasil menciptakan suatu komponen yang mempunyai sifat menguatkan yaitu yang disebut dengan Transistor. Keuntungan komponen transistor ini dibanding dengan pendahulunya, yakni tabung hampa, adalah ukuran fisiknya yang sangat kecil dan ringan. Bahkan dengan teknologi sekarang ini ratusan ribu transistor dapat dibuat dalam satu keping silikon. Disamping itu komponen semikonduktor ini membutuhkan sumber daya yang kecil serta serta efesiensi yang tinggi.

2.2.2.  Transistor

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.

Gambar 2.1 Transistor through-hole (dibandingkan dengan pita ukur sentimeter)

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, 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 komponen-komponen lainnya.

2.2.3.  Prinsip Kerja dari Taransistor

Dari banyaktipe-tipe transistor mordern, pada awalnya ada dua tipe transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect transistor (FET) yang masing-masing berkerja secara bebeda. Taransistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan : elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BTJ, arus listrik utama melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan deplition zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut.

FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan defletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah bisnis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah pembatas ini dapat diubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut.

2.2.4.   Kategori Transistor

Secara umum transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori :

2.2.4.1.   Berdasarkan materi semi konduktor

Berdasarkan materi atau bahan semikonduktor , kategori transistor dapat dibagi menjadi 3 yaitu :

1.   Germanium,

2.   Silikon, dan

3.   Galium Arsenide.

2.2.4.2.  Berdasarkan Kemasan Fisik

Kemasan fisik transistor ada berbagai jenis yaitu  : Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain.

2.2.4.3.  Tipe Transistor

Ada berbagai tipe resistor yaitu : UJT, BJT, JEFT, IGFET, (MOSEFT), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengambangan dari transistor yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.

2.2.4.4.  Berdasarkan Polaritas

Transistor berdasarkan Polaritas : NPN atau N-channel, PNP atau P-channel

2.2.4.5.  Berdasarkan Maximum Kapasitas Daya

Transistor menurut Maximum kapasitas daya : Low Power, Minimu Power, High Power.

2.2.4.6.   Berdasarkan Maximum Frekuensi Kerja

Transistor berdasarkan Maximum frekuensi kerja : Low, Maksimum, atau High frequency, RF trasnsistor, Microwave dan lain-lain.

2.2.4.7.  Kategori Aplikasi

Transistor yang masuk kategori aplikasi : Amplifire, Saklar, General Porpose, Audio, Tengangan tinggi, dan lain-lain.

2.2.5.   Transistor BJT

Dibandingkan dengan FET, BJT dapat memberikan penguatan yang jauh lebih gapan frekuensi yang lebih baik. Pada BJT baik pembawa muatan mayoritas maupun pembawa muatan minoritas mempunyai peranan yang sama pentingnya.

Gambar 2.2 Diagram BJT : a) Jenis n-p-n dan b) Jenis p-n-p

Pada badan transistor juga tertera huruf dank kode – kode lain. Berikut ini adalah arti huruf – huruf pengkodean pada komponen elektronika buatan Eropa :

1.   Huruf pertama menyatakan bahan semikonduktor yang digunakan untuk membuat komponen tersebut.

A = Germanium

B = Silikon

C = Arsenida Galium

D = Antimonida Indium

R = Sulfida Cadmium

2.   Huruf kedua manyatakan fungsi penerapannya pada rangkaian elektronika.

A = dioda detektor, dioda pencampur, dioda kecepatan tinggi,

B = dioda kapasitas variable,

C = transistor frekuensi rendah,

D = transistor daya frekuensi rendah,

E = dioda terobosan,

F = transistor frekuensi radio,

G = macam ragam keperluan

L = transistor daya frekuensi radio,

N = kopling foto,

P  = detektor radiasi seperti dioda foto, transistor foto,

Q = generator radiasi seperti LED,

R = piranti kemud dan saklar, seperti TRIAC, dsb,

S = transistor saklar, daya rendah,

T = piranti kemudi dan switching, seperti TRIAC,

U = transistor saklar daya tinggi,

X = dioda pengganda, pengatur (regulator).

Y = penyearah, dioda efisiensi

3.   Huruf – huruf atau angka – angka yang lain menyatakan nomor seri.

Untuk transistor – transistor buatan Amerika, kode yang biasa digunakan adalah 1N, 2N, dan sebagainya. Berbeda dengan Jepang, karena Jepang menggunakan kode lain lagi, yaitu 2SA, 2SB, dan lain – lain.

Terdapat dua jenis kontruksi dasar BJT, yaitu jenis n-p-n dan jenis p-n-p. Untuk jenis n-p-n, BJT terbuat dari lapisan tipis semikonduktor tipe-p dengan tingkat doping yang relatif rendah, yang diapit oleh dua lapisan semikonduktor tipe-n. Karena alasan sejarah pembuatannya, bagian di tengah disebut “basis” (base), salah satu bagian tipe-n (biasanya mempunyai dimensi yang kecil) disebut “emitor” (emitter) dan yang lainya sebagai “kolektor” (collector). Secara skematik kedua jenis transistor diperlihatkan pada gambar 2.2.

Tanda panah pada gambar 2.2 menunjukkan kaki emitor dan titik dari material tipe-p ke material tipe-n. Perhatikan bahwa untuk jenis n-p-n, transistor terdiri dari dua sambungan p-n yang berperilaku seperti diode. Setiap diode dapat diberi panjar maju atau berpanjar mundur, sehingga transistor dapat memiliki empat modus pengoperasian. Salah satu modus yang banyak digunakan disebut “modus normal”, yaitu sambungan emitor-basis berpanjar maju dan sambungan kolektor-basis berpanjar mundur. Modus ini juga sering disebut sebagai pengoperasian transistor pada “daerah aktif”.

2.2.5.1.   Pabrikasi BJT

Pabrikasi BJT dapat dilakukan dengan dua teknik, yaitu struktur transistor-alloy melalui difusi dan struktur transistor planar. Gambar 2.3 (a) menunjukkan struktur transistoralloy n-p-n. Kolektor terbuat dari chip semikonduktor tipe-n dengan ketebalan kurang dari 1 mm². Daerah basis dibuat dengan proses difusi kemudian dibuat kontak logam untuk dihubungkan dengan kaki basis. Daerah emitor dibuat dengan teknik alloy pada daerah basis. Sebagai hasilnya berupa sebuah pasangan sambungan p-n yang dipisahkan oleh daerah basis kira-kira setebal kertas.

            Untuk struktur planar (gambar 2.3 (b)), suatu lapisan tipe-n dengan tingkat doping rendah ditumbuhkan di atas substrat n+ (tanda + menunjukkan tingkat doping sangat tinggi). Setelah melalui proses oksidasi pada permukaan, sebuah jendela (window) dibuka dengan proses penggerusan (etching) dan suatu pengotor (p) dimasukkan ke kristal dengan proses difusi untuk membentuk sambungan (junction). Sekali lagi setelah melalui reoksidasi, sebuah jendela kecil dibuka untuk proses difusi pembentukan daerah emitor (n).

Gambar 2.3 Trasisstor sambungan bipolar (BJT) jenis n-p-n.

Secara konvensional simbol transistor n-p-n diperlihatkan pada gambar 2.3 (c) dilengkapi dengan tanda panah pada emitor yang menunjukkan aliran muatan positif. Walaupun sebuah transistor n-p-n akan bekerja dengan kedua daerah n dapat berfungsi sebagai emitor, namun karena kedua daerah mempunyai tingkat doping dan geometri yang berbeda, maka daerah n yang dimaksud harus diberi label.

2.2.5.2.  Pengoperasian Transistor

Pada gambar 2.4 (a) diperlihatkan keping horizontal transistor jenis n-p-n. Pengoperasian transistor dapat diterangkan secara kualitatif dalam hal distribusi potensial pada sambungan (gambar 2.4 (b)). Sambungan emitor berpanjar maju, dengan efek dari tegangan panjar EB V terjadi penurunan tegangan penghalang pada sambungan emitor dan memberi kesempatan pada elektron melakukan injeksi ke basis dimana pada daerah ini miskin elektron (minoritas).

Sambungan kolektor berpanjar mundur; sebagai efek dari  pemasangan tegangan panjar CB V akan menaikkan potensial penghalang pada sambungan kolektor. Karena daerah basis sangat tipis, hampir semua elektron yang terinjeksi pada basis tersapu ke kolektor dimana mereka melakukan rekombinasi dengan lubang yang “disediakan” dengan pemasangan baterai luar. (Sebenarnya terjadi pengambilan elektron oleh baterai eksternal, meninggalkan lubang untuk proses rekombinasi). Sebagai hasilnya terjadi transfer arus dari rangkaian emitor ke rangkaian kolektor yang besarnya hampir tidak tergantung pada tegangan kolektor-basis. Seperti akan kita lihat, transfer tersebut memungkinkan pemasangan hambatan beban yang besar untuk mendapatkan penguatan tegangan.

Gambar 2.4 Pengoperasian transistor jenis n-p-n

Gambar 2.5 Skema pergerakan pembawa muatan pada pengoperasian transistor n-p-n.

2.2.5.3. Karakteristik DC

Karakteristik DC dari BJT dapat diprediksi dengan melihat aliran pembawa muatan melewati sambungan dan ke basis. Dengan sambungan emitor berpanjar maju dan sambungan kolektor berpanjar mundur (biasa disebut operasi normal, pengoperasian di daerah aktif), gerakan pembawa muatan pada transistor n-p-n seperti diskemakan pada gambar 2.5. Komponen terbesar dari arus emitor E i terdiri atas elektron yang mengalir melewati penurunan tegangan potensial ke sambungan emitor-basis.

Efisiensi emitor berharga mendekati satu sehingga arus hampir terdiri atas semua elektron yang terinjeksi dari emitor. Komponen lain adalah aliran lubang dari basis yang juga difasilitasi oleh penurunan tegangan penghalang tersebut. Daerah basis memiliki tingkat doping yang lebih rendah dibandingkan daerah emitor, sehingga arus lubang relatif lebih rendah. Kedua jenis muatan mengalir melalui proses difusi. Elektron yang “terinjeksi” dari emitor ke basis dapat mengalir melalui sambungan emitor-basis secara bebas karena beberapa sebab

i) tidak ada tegangan yang melawannya,

ii) hanya terdapat jarak yang pendek pada daerah basis (tipis) dan

iii) hanya terdapat jumlah lubang yang relatif rendah sehingga tidak banyak           elektron yang tertangkap lubang dan hilang, yaitu dengan proses rekombinasi.

Dengan proses pabrikasi transistor yang benar, kurang lebih 99 - 99,9% electron yang terinjeksi berhasil mencapai sambungan basis. Elektron tersebut tidak mengalami kesulitan akibat penurunan tegangan penghalang. Komponen lain dari arus kolektor berupa arus drift melewati sambungan kolektor-basis dari pembawa muatan minoritas hasil generasi termal. Jika kita memasang tegaangan EB v pada sambungan emitor-basis, kita menginjeksi arus yang diberikan oleh persamaan arus diode

           

2.2.6.  Transistor JFET

Gambar 2.6 menunjukkan struktur transistor JFET kanal n dan kanal p. Kanal n dibuat dari bahan semikonduktor tipe n dan kanal p dibuat dari semikonduktor tipe p. Ujung atas dinamakan Drain dan ujung bawah dinamakan Source. Pada kedua sisi kiri dan kanan terdapat implant semikonduktor yang berbeda tipe. Terminal  kedua sisi implant ini terhubung satu dengan lainnya secara internal dan dinamakan Gate.

                                                                               

Gambar 2.6 Struktur JFET (a) kanal-n (b) kanal-p

Istilah field efect (efek medan listrik) sendiri berasal dari prinsip kerja transistor ini yang berkenaan dengan lapisan deplesi (depletion layer). Lapisan ini terbentuk antara semikonduktor tipe n dan tipe p, karena bergabungnya elektron dan hole di sekitar daerah perbatasan. Sama seperti medan listrik, lapisan deplesi ini bisa membesar atau mengecil tergantung dari tegangan antara gate dengan source. Pada gambar di atas, lapisan deplesi ditunjukkan dengan warna kuning di sisi kiri dan kanan.

2.2.6.1.  JFET kanal-n

Untuk menjelaskan prinsip kerja transistor JFET lebih jauh akan ditinjau  transistor JFET kanal-n. Drain dan Source transistor ini dibuat dengan semikonduktor tipe n dan  Gate dengan tipe p. Gambar berikut menunjukkan bagaimana transistor ini di beri tegangan bias. Tegangan bias antara gate dan source adalah tegangan reverse bias atau disebut bias negatif. Tegangan bias negatif berarti tegangan gate lebih negatif terhadap source. Perlu catatan, Kedua gate terhubung satu dengan lainnya (tidak tampak dalam gambar). 

Gambar 2.7 Lapisan deplesi jika gate-source diberi bias negative

Dari gambar di atas, elektron yang mengalir dari source menuju drain harus melewati lapisan deplesi. Di sini lapisan deplesi berfungsi semacan keran air. Banyaknya elektron yang mengalir dari source menuju drain tergantung dari ketebalan lapisan deplesi. Lapisan deplesi bisa menyempit,  melebar atau membuka tergantung dari tegangan gate terhadap source.  

Jika gate semakin negatif terhadap source, maka lapisan deplesi akan semakin menebal. Lapisan deplesi bisa saja menutup seluruh kanal transistor bahkan dapat menyentuh drain dan source.  Ketika keadaan ini terjadi, tidak ada arus yang dapat mengalir atau sangat kecil sekali. Jadi jika tegangan gate semakin negatif terhadap source maka semakin kecil arus yang bisa melewati kanal drain dan source. 

Gambar 2.8 Lapisan deplesi pada saat tegangan gate-source = 0 volt

Jika misalnya tegangan gate dari nilai negatif perlahan-lahan dinaikkan sampai sama dengan tegangan Source. Ternyata lapisan deplesi mengecil hingga sampai suatu saat terdapat celah sempit.  Arus elektron mulai mengalir melalui celah sempit ini dan terjadilah konduksi Drain dan Source. Arus yang terjadi pada keadaan ini adalah arus maksimum yang dapat mengalir berapapun tegangan drain terhadap source. Hal ini karena celah lapisan deplesi sudah maksimum tidak bisa lebih lebar lagi. Tegangan gate tidak bisa dinaikkan menjadi positif, karena kalau nilainya positif maka gate-source tidak lain hanya sebagai dioda.    

Karena tegangan bias yang negatif, maka arus gate yang disebut I_G akan sangat kecil sekali. Dapat dimengerti resistansi input (input impedance) gate akan sangat besar. Impedansi input transistor FET umumnya bisa mencapai satuan MOhm. Sebuah transistor JFET diketahui arus gate 2 nA pada saat tegangan reverse gate 4 V, maka dari hukum Ohm dapat dihitung resistansi input transistor ini adalah :

R_in = 4V/2nA = 2000 Mohm

2.2.6.2.   Simbol JFET

Untuk mengambarkan JFET  pada skema rangkaian elektronika, bisa dipakai simbol seperti pada gambar di bawah berikut. 

Gambar 2.9 Simbol komponen (a)JFET-n (b)JFET-p

Karena struktur yang sama, terminal drain dan source untuk aplikasi frekuensi rendah dapat dibolak balik. Namun biasanya tidak demikian untuk aplikasi frekuensi tinggi. Umumnya JFET untuk aplikasi frekuensi tinggi memperhitungkan kapasitansi bahan antara gate dengan drain dan juga antara gate dengan source. Dalam pembuatan JFET, umumnya ada perbedaan kapasitansi gate terhadap drain dan antara gate dengan source.

2.2.6.3.   JFET kanal-p

Transistor JFET kanal-p memiliki prinsip yang sama dengan JFET kanal-n, hanya saja kanal yang digunakan adalah semikonduktor tipe p. Dengan demikian polaritas tegangan dan arah arus berlawanan jika dibandingkan dengan transistor JFET kanal-n. Simbol rangkaian untuk tipe p juga sama, hanya saja dengan arah panah yang berbeda. 

2.2.6.4.   Kurva Drain

Gambar berikut adalah bagaimana transitor JFET diberi bias. Kali ini digambar dengan menggunakan simbol JFET. Gambar (a) adalah jika diberi bias negatif dan gambar (b) jika gate dan source dihubung singkat.

Gambar 2.10 Tegangan bias transistor JFET-n (a) adalah jika diberi bias negatif dan gambar (b) jika gate dan source dihubung singkat.

Jika gate dan source dihubung singkat, maka akan diperoleh arus drain maksimum. Ingat jika V_GS=0 lapisan deplesi kiri dan kanan pada posisi yang hampir membuka. Perhatikan contoh kurva drain pada gambar berikut, yang menunjukkan karakteristik arus drain I_D dan tegangan drain-source VDS. Terlihat arus drain I_D tetap (konstan) setelah V_DS melewati suatu besar tegangan tertentu yang disebut V_p. 

Pada keadaan ini (V_GS=0) celah lapisan deplesi hampir bersingungan dan sedikit membuka. Arus I_D bisa konstan karena celah deplesi yang sempit itu mencegah aliran arus I_D yang lebih besar. Perumpamaannya sama seperti selang air plastik yang ditekan dengan jari, air yang mengalir juga tidak bisa lebih banyak lagi. Dari sinilah dibuat istilah  pinchoff voltage (tegangan jepit) dengan simbol V_p. Arus I_D maksimum ini di sebut I_DSS yang berarti arus drain-source jika gate dihubung singkat (shorted gate). Ini adalah arus maksimum yang bisa dihasilkan oleh suatu transistor JFET dan karakteristik I_DSS ini tercantum di datasheet. 

Gambar 2.11 kurva drain I_DS terhadap V_DS

 JFET berlaku sebagai sumber arus konstan sampai pada tengangan tertentu yang disebut V_DS(max). Tegangan maksimum ini disebut breakdown voltage dimana arus tiba-tiba menjadi tidak terhingga.  Tentu transistor tidaklah dimaksudkan untuk bekerja sampai daerah breakdown. Daerah antara V_P dan V_DS(max) disebut daerah active (active region). Sedangkan 0 volt sampai tegangan Vp disebut daerah Ohmic (Ohmic region).   

2.2.6.5.    Daerah Ohmic

Pada tegangan V_DS antara 0 volt sampai tegangan pinchoff V_P=4 volt, arus I_D menaik dengan kemiringan yang tetap. Daerah ini disebut daerah Ohmic. Tentu sudah maklum bahwa daerah Ohmic ini tidak lain adalah resistansi drain-source dan termasuk celah kanal diantara lapisan deplesi. Ketika bekerja pada daerah ohmic, JFET berlaku seperti resistor dan dapat diketahui besar resistansinya adalah :

R_DS = V_p/I_DSS

R_DS disebut ohmic resistance, sebagai contoh di dataseet diketahui V_P = 4V dan I_DSS = 10 mA, maka dapat diketahui :

R_DS = 4V/10mA = 400 Ohm

2.2.6.6.    Tegangan cutoff gate

Dari contoh kurva drain di atas terlihat beberapa garis-garis kurva untuk beberapa   tegangan V_GS yang berbeda. Pertama adalah kurva paling atas dimana I_DSS=10 mA dan kondisi ini tercapai jika V_GS=0 dan perhatikan juga tegangan pinchoff V_P=4V. Kemudian kurva berikutnya adalah V_GS = -1V lalu V_GS=-2V dan seterusnya. Jika V_GS semakin kecil terlihat arus I_D juga semakin kecil.  

Perhatikan kurva yang paling bawah dimana V_GS=-4V. Pada kurva ternyata arus I_D sangat kecil sekali dan hampir nol. Tegangan ini dinamakan tegangan cutoff gate-source (gate source cutoff voltage) yang ditulis sebagai V_GS(off). Pada saat ini lapisan deplesi sudah bersingungan satu sama lain, sehingga arus yang bisa melewati kecil sekali atau hampir nol. 

Bukan suatu kebetulan bahwa kenyataannya bahwa V_GS(off)=-4V dan V_P=4V. Ternyata memang pada saat demikian lapisan deplesi bersentuhan atau hampir bersentuhan.  

­Maka di datasheet biasanya hanya ada satu besaran yang tertera V_GS(off) atau V_P. Oleh karena sudah diketahui hubungan persamaan :

V_GS(off) = -V_P

2.2.6.7.   Pabrikasi JFET

Kalau sebelumnya sudah dijelaskan bagaimana struktur JFET secara teoritis, maka gambar berikut adalah bagaimana sebenarnya transistor  JFET-n dibuat.  

Gambar 2.12 Struktur penampang JFET-n

Transistor JFET-n dibuat di atas satu lempengan semikonduktor tipe-p sebagai subtrat (subtrate) atau dasar (base). Untuk membuat kanal n, di atas subtrat di-implant semikonduktor tipe n yaitu dengan memberikan doping elektron. Kanal-n ini akan menjadi drain dan source. Kemudian di atas kanal-n dibuat implant tipe-p, caranya adalah dengan memberi doping p (hole). Implant tipe p ini yang menjadi gate. Gate dan subtrat disambungkan secara internal.  

2.2.6.8.   Grafik Keluaran JFET

Pada voltase drain-source yang kecil arus naik dengan cepat dengan kenaikan V_DS sampai nilai arus tertentu, kemudian arus manjadi hampir konstan dan hanya naik sedikit ketika V_DS semakin besar. Daerah dalam grafik dimana I_D konstan disebut daerah saturasi. Daerah saturasi dimulai  pada voltase V_DS yang lebih tinggi daripada voltase V_CE pada transistor bipolar yang mana daerah aktif transistor tercapai. Voltase dimana daerah saturasi mulai disebut sebagai threshold voltage V_T. Besar dari threshold voltage V_T tergantung dari voltase V_GS antara gate dan source. Threshold voltage ini merupakan voltase dimana pinch off mulai terjadi. Ketika IV _GSI semakin besar, V_T semakin kecil. Terdapat hubungan sebagai berikut :

V_T  = V_GS – V_P = IV _PI - IV _GSI

Dimana :

V_P :   Voltase pinch off, yaitu voltase gate – source dimana arus drain menjadi nol (kecuali adanya arus bocor yang kecil)

2.2.7.   Perbedaan BJT dan JFET

Perbedaan utama antara JFET dengan BJT adalah apabila pada JFET gerbang dibias mundur, sedangkan pada BJT basis dibias maju. Hal ini berarti arus keluaran pada JFET dikendalikan oleh tegangan gerbang (V_GS), sedangkan pada BJT arus keluaran dikendalikan oleh arus basis (I_B). Berdasarkan pembawa muatan mayoritasnya, JFET dibagi menjadi 2 tipe, yaitu tipe-n dan tipe-p. Perbandingan antara JFET tipe-n dan tipe-p ditampilkan dalam tabel berikut.

Tabel 2.1 Perbandingan JFET tipe-n dan tipe-p

No	Keterangan	JFET
		Kanal n	Kanal p
1.	Simbol
2.	Kurva Karakteristik
3.	Rumus ID
4.	Kurva Tracer
5.	Mode Operasi	Depletion

2.3. Alat dan bahan yang digunakan

a. modul praktikum elektronika dasar.

b. Osiloskop dua channel.

c. 2 buah multimeter analog maupun digital.

d. 2 buah variable Power supply

e. kertas milimeter block

f. disket 3½ “ 1,44 MB

g. flash disk

h. mistar

i. Datasheet  transistor yang digunakan

2.4. Langkah-langkah Percobaan

2.4.1.   Testing kondisi BJT dan JFET

è  Untuk BJT periksalah kondisi transistor, dengan cara memeriksa dioda emiter dan dioda kolektor dari transistor.

è  isilah tabel 2.2.

è  Untuk JFET periksalah hambatan antara drain dan source untuk gate pada keadaan terbuka. Kemudian periksa pula hubungan antara gate dengan source.

è  Isilah tabel 2.3

Tabel 2.2 Resistansi dioda BJT

No	BJT		AVO Meter	Hambatan Dioda				Keterangan keadaan		Keterangan
	No Seri	Type		Basis Emiter		Basis Kolektor		Baik	Buruk
1	BC547	NPN	Analog
			Digital
2	BC557	PNP	Analog
			Digital

Tabel 2.3 Resistansi channel JFET

FET		AVO Meter	Hambatan				Keterangan keadaan		Keterangan
No Seri	Type		Drain Source		Gate Source		Baik	Buruk
2SK19	channel-N	Analog
		Digital

2.4.2.   Karakteristik BJT dan JFET

            1.Karakteristik BJT

è Buat rangkaian seperti pada gambar 2.13.

è Aturlah tegangan catu basis dan tegangan catu kolektor sehingga didapatkan harga-harga I_B dan V_CE sesuai dengan tabel 2.4.

è Gunakan multimeter untuk mengukur  I_B (Tegangan dari R_B), I_C (tegangan dari R_C), dan  V_CE.

è Catat  pengamatan anda pada tabel 2.4

Gambar 2.13 Rangkaian karakteristik BJT

Tabel 2.4 Hasil pengamatan karakteristik BJT

No	IB	VCE	VRE	IC	IE	Β	Keterangan
1		0.1
2		0.2
3		0.3
4		0.4
5		0.5

     2. Karakteristik JFET

è Buat rangkaian seperti pada gambar 2.14

è Aturlah tegangan agar harga V_GS dan V_DS sesuai dengan tabel 2.5

è catat besar I_D pada tabel 2.5

Gambar 2.14 Rangkaian karakteristik JFET

Tabel 2.5 Hasil Pengamatan karakteristik JFET

No	VGS	VDS	VRD	ID	IG	Keterangan
1	1.5
2
3
4	2.5
5

2.4.3. Konfigurasi BJT

2.4.3.1.  Emiter stabilized bias

l  sebelum transistor dirangkai, ukurlah dahulu besarnya h_fe transistor dengan multimeter digital.

l  Buatlah rangkaian seperti pada gambar 2.15

l  Setiap mulai mengukur, matikanlah dulu catu daya selama 5 menit (agar transistor dingin).

l  Kemudian on-kan catu daya dan segera ukur dan catat nilai dari I_B, I_C, V_CE, dan V_BE.

l  Setiap 5 menit catatlah nilai dari I_B, I_C, V_CE, dan V_BE. Isi tabel 2.6

Gambar 2.15. Konfigurasi Emiter stabilized bias

Tabel 2.6 Hasil Pengamatan Konfigurasi Emiter stabilized bias

No	IB	IC	VCE	VBE	Β	Keterangan
1
2
3
4

2.4.3.2    Voltage divider bias

l  sebelum transistor dirangkai, ukurlah dahulu besarnya h_fe transistor dengan multimeter digital.

l  Buatlah rangkaian seperti pada gambar 2.16

l  Setiap mulai mengukur, matikanlah dulu catu daya selama 5 menit (agar transistor dingin).

l  Kemudian on-kan catu daya dan segera ukur dan catat nilai dari I_B, I_C, V_CE, dan V_BE.

l  Setiap 5 menit catatlah nilai dari I_B, I_C, V_CE, dan V_BE. Isi tabel 2.7

Gambar 2.16. Konfigurasi Voltage divider bias

Tabel 2.7 Hasil Pengamatan Konfigurasi Voltage divider bias

No	IB	IC	VCE	VBE	Β	Keterangan
1
2
3
4

2.4.4. Konfigurasi JFET

2.4.4.1. Fixed bias

l  Buatlah rangkaian seperti pada gambar 2.17

l  Setiap mulai mengukur, matikanlah dulu catu daya selama 5 menit (agar transistor dingin).

l  Kemudian on-kan catu daya dan segera ukur dan catat nilai dari I_D, I_G, V_DS, dan V_GS.

l  Setiap 5 menit catatlah nilai dari I_D, I_G, V_DS, dan V_GS. Isi tabel 2.8

Gambar 2.17. Konfigurasi Fixed bias

Tabel 2.8 Hasil Pengamatan Konfigurasii Fixed bias

No	ID	IG	VDS	VGS	Keterangan
1
2
3
4

2.4.4.2. Voltage divider bias

l  Buatlah rangkaian seperti pada gambar 2.18

l  Setiap mulai mengukur, matikanlah dulu catu daya selama 5 menit (agar transistor dingin).

l  Kemudian on-kan catu daya dan segera ukur dan catat nilai dari I_D, I_G, V_DS, dan V_GS.

l  Setiap 5 menit catatlah nilai dari I_D, I_G, V_DS, dan V_GS. Isi tabel 2.9

Gambar 2.18  Konfigurasi Voltage divider bias

Tabel 2.9 Hasil Pengamatan Konfigurasi Voltage divider bias

No	ID	IG	VDS	VGS	Keterangan
1
2
3
4

DAFTAR PUSTAKA

id.wikipedia.org/wiki/Transistor

robby.c.staff.gunadarma.ac.id

http://fisika.blog.undip.ac.id/files/2009/11/modul-praktikum-elemen-kontrol.pdf

http://www.scribd.com/doc/7894113/prinsip-kerja-dari-taransistor

http://www.gudangmateri.com/2010/04/bias-dalam-transistor-bjt.html

http://bocahelektro.blogspot.com/2009/05/transistor-bipolar.html

http://henryranu.files.wordpress.com/2007/12/transistor.pdf