Transistor dan Op Amp Detector
BAHAN PRESENTASI UNTUK MATAKULIAH ELEKTONIKA 2017
DOSEN PENGAMPU : DARWISON, M.T
Shockley berhasil menyusun teori mengenai transistor persambungandalam tahun 1949 dan piranti yang pertama dihasilkan dalam tahun1951.
Secara umum ada 2 macam jenis transistor :
1.1 Bipolar adalah transistor yang membawa muatan listrik berupa hole dan e-. Transistor bipolar ada dua tipe yaitu NPN dan PNP dengan simbol seperti gambar 1
Gambar 1 Simbol Transistor Tipe NPN dan PNP
1.2 Unipolar : Transistor yang membawa muatan listrik berupa hole atau e-. Transistor unipolar ada dua tipe yaitu channel n dan Channel p dengan simbol seperti gambar 2
Gambar 2 Simbol Transistor Tipe Saluran N dan Saluran P
Lebih rinci ada macam-macam transistor seperti blok diagram gambar 3
Transistor NPN merupakan persambungan tiga susunan lapisan bahan semikonduktor yaitu bahan n, bahan p, dan bahan n sedangkan transistor PNP merupakan persambungan tiga susunan lapisan bahan semikonduktor yaitu bahan p, bahan n, dan bahan p seperti gambar 4
Gambar 4 Konstruksi Transistor (a) PNP (b) NPN
Adapun aliran majority carriers dan minority carriers pada transistor PNP adalah seperti gambar 5. Hubungan kaki Emitter (E) dengan kaki Base (B) adalah hubungan pn dengan pemberian tegangan VEE sehingga terjadi bias maju dan hubungan kaki Base (B) dengan kaki Collector (C) adalah hubungan np dengan pemberian tegangan VCCsehingga terjadi bias mundur. Pemberian tegangan VEE dan VCCseperti gambar 5
Gambar 5 Aliran majority carriers dan minority carriers pada transistor PNP
maka akan terjadi pengecilan depletion layer di PN dan pelebaran depletion layer di NP akan tetapi dengan hubungan secara seri tegangan VEE dan VCC akan membuat arus yang besar dari kaki E (bahan p) menuju kaki C (bahan p) menembus depletion layer yang tebal.
Dari gambar 5 dapat dibuatkan arah arus seperti gambar 6. Elektron dari emitter diteruskan ke basis adalah sangat kecil sekali karena basis sangat tipis sehingga elektron butuh waktu untuk berdiffusi ke dalam kolektor dan kemudian elektron diteruskan ke tegangan positif dari baterai. Sehingga persamaan arus memakai hukum Kirchoff tentang arus yakni arus masuk sama dengan arus keluar jadi IE = IC + IB.
Transistor dapat dibuat dalam tiga konfigurasi yaitu Common Emitter(CE), Common Collector (CC) , Common Base (CB). Common Emitteradalah memakai bersama kaki Emitter antara Input dan output seperti gambar 7
Adapun karakteristik Input-Output transistor konfigurasi Common Emitter adalah seperti gambar 8. Pada kurva karakteristik input dimana semakin besar VBE maka semakin besar IB dimana VBE maksimum untuk Si adalah 0,7 Volt dan Ge adalah 0,3 Volt. Pada kurva karakteristik output dibagi tiga operasi yaitu:
1. daerah saturasi (saturation region) yang artinya output menjadi cacat,
2. daerah aktif (active ragion) yang artinya output tidak cacat asalkan arus IB berfluktuasi masih dalam daera aktif.
3. Daerah cutoff yang artinya output akan terpotong.
Gambar 8 Karakteristik I-O CE (a) Karakteristik Input (b) karakteristik output
Ada dua macam garis beban, yaitu:
1. Dengan pemberian bias DC maka didapatkan kurva garis beban DC seperti gambar 9
Gambar 9 (a) Bias DC dan (b) garis beban DC
2. Dengan pemberian bias AC maka didapatkan kurva garis beban AC seperti gambar 10
Gambar 10 (a) Bias AC dan (b) garis beban AC
4 Pemberian bias[kembali]
Ada 4 macam rangkaian pemberian bias, yaitu:
1. Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar 11.
Gambar 11 Rangkaian Fixed bias
2. Emitter-Stabilized Bias adalah rangkaian Fixed bias yang ditambahkan tahanan RE seperti gambar 12.
Gambar 12 Rangkaian Emitter-Stabilized Bias
sehingga tahanan RE kalau dilihat dari input untuk mencari arus IBadalah sebesar (β+1)RE.
3. Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar 13.
Gambar 13 Rangkaian Self Bias
4. Voltage-divider Bias adalah arus bias didapatkan dari tegangan di R2dari hubungan VCC seri dengan R1 dan R2 seperti gambar 14.
Untuk mencari arus IB maka dilakukan perubahan rangkaian dengan memakai metoda thevenin sehingga menghasilkan rangkaian pengganti seperti gambar 15. Dimana,
Gambar 14 Rangkaian Voltage-divider Bias
Gambar 15 Rangkaian pengganti Voltage-divider Bias
Tentukan tegangan bias dc Vce dan arus Ic dari konfigurasi voltage-divider pada gambar 63.
Solusi :
Proses mendeteksi beda fasa dengan rangkaian komparator seperti pada gambar dibawah berlaku untuk 2 buah sinyal dengan bentuk gelombang AC bukan kotak. Dalam mendeteksi beda fasa dari suatu isyarat atau sinyal dengan gelombang AC, kedua sinyal tersebut diberikan ke rangkaian komparator pada jalur masukan yang berbeda. 1 isyarat diberikan ke jalur inverting dan isyarat yang lain diberikan ke jalur non-inverting.
Proses pendetesian beda fasa sinyal dengan bentuk gelombang sinus oleh rangkaian detektor beda fasa pada gambar dibawah adalah.
Dengan V1 dan V2 diberikan isyarat gelombang sinus yang berbeda maka komparator Op-AMp 741 akan membandingkan kedua sinyal tersebut. Apabila kedua sinyal yang diberikan ke rangkaian komparator tersebut berlawanan fasa, maka pada kedua jalur input komparator akan muncul tegangan diferensial. Dan keluaran komparatoa akan berubah mejadi +Vcc atau -Vcc sesuai kondisi tegangan jenuh (Vj) komparator. Apabila tegangan jenuh (Vj) lebih posistif dari level tegangan pada jalur input V2, maka output komparator akan mendekati – Vcc dan pada saat tegangan jenuh (Vj) lebih negatif dari V2, maka output komparator akan mendekati +Vcc. Kemudian apabila kedua sinyal input pada jalur V1 dan V2 sefasa maka output komparator akan 0 volt.
Dari gambar spektrum sinyal input dan output pada rangkaian detektor beda fasa dibawah dapat lebih dipahami tentang proses pendeteksian beda fasa 2 buah sinyal AC yang diberikan ke jalur input V1 dan V2 rangkaian detektor beda fasa dibawah.
Silahkan didownload disini
1. Boylestad, R. and Nashelsky, L., 1999, “Electronic Devices and Circuit Theory”, Prentice Hall, New Jersey.
2. Hayt, W. H. and Neudeck, G. W., “Electronic Circuit Analysis and Design”, Houghton Mifflin Company, Boston.
3. Coughlin, R. F. and Driscoll F. F., 1985, “Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits”, Prentice Hall, New Jersey.
4. Paynter, R. T.,1997, ”Introductory Electronic Devices and Circuits”, Prentice Hall, New Jersey.
5. Malvino, 1985, “ Aproksimasi Rangkaian Semikonduktor: Pangantar Transistor dan Rangkaian Terpadu”, Penerbit Erlangga.
6. Mike Tooley, 2002, “ Rangkain Elektronika: Prinsip dan Aplikasi”, Penerbit Erlangga
7. Darwison, 2008, “Diktat Elektronika Analog”, Teknik Elektro – Unand, Padang.
8. Darwison, 2010, “Diktat Dasar Elektronika”, Teknik Elektro – Unand, Padang.
9. Darwison, 2010, “Panduan Praktikum Dasar Elektronika Digital”, Teknik Elektro – Unand, Padang.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar