Bipolar Junction Transistor (BJT)

Bipolar Junction Transistor BJT -ppt Download

  • Date:19 Dec 2020
  • Views:3
  • Downloads:0
  • Size:1.19 MB

Share Presentation : Bipolar Junction Transistor BJT

Download and Preview : Bipolar Junction Transistor BJT

Report CopyRight/DMCA Form For : Bipolar Junction Transistor BJT


Transcription:

Bipolar Junction Transistor Stuktur divais dan cara kerja fisikStruktur yang Disederhanakan dan Mode OperasiGambar 1 Struktur sederhana transistor npnGambar 2 Struktur sederhana transistor pnp.
Mode kerja BJTMode EBJ CBJCutoff Reverse ReverseActive Forward ReverseReverse Reverse Forward.
Saturation Forward Forward Gambar 3 Model rangkaian pengganti sinyal besar untuk BJT npn yang bekerjapada mode forward active Karakteristik Arus TeganganGambar 4 Simbol rangkaian BJT.
Karakteristik Arus TeganganGambar 5 Polaritas tegangan dan aliran arus dalam transistor yang di biasdalam mode aktif Ringkasan hubungan arus tegangan dari BJT pada mode aktifiC IS ev BE VT.
iC IS v BE VTiB e iC IS v BE VTi E e.
Catatan untuk transistor pnp gantilah vBE dengan vEBiC i E i B 1 i E iC i B i E 1 i B .
1 1VT tegangan termal kT q 25 mV pada suhu kamar 7 Contoh soal 1 Gambar 6 Rangkaian untuk contoh soal 1Transistor pada gambar 6 a mempunyai 100 dan vBE 0 7 V.
pada iC 1mA Rancanglah rangkaian sehingga arus 2 mA mengalir melaluicollector dan tegangan pada collector 5 VVC 5 V CBJ reverse bias BJT pada mode aktifVC 5 V VRC 15 5 10 V.
IC 2 mA RC 5 k vBE 0 7 V pada iC 1 mA harga vBE pada iC 2 mA VBE 0 7 ln 0 717 VVB 0 V VE 0 717 V 100 100 101 0 99.
IE 2 02 mAHarga RE diperoleh dari V 15 0 717 15 7 07 k 9.
Tampilan Grafis dari Karakteristik TransistorGambar 7 Karakteristik iC vBE dari sebuah transistor npn iC IS ev BE VTKarakteristik iC vBE identik dengan karakteristik i v pada dioda Karakteristik iE vBE dan iB vBE juga exponensial dengan IS yang.
berbeda IS untuk iE dan IS untuk iB Karena konstanta dari karakteristik ekponensial 1 VT cukup tinggi 40 kurva meningkat sangat tajam Untuk vBE 0 5 V arus sangat kecil dan dapat diabaikan Untukharga arus normal vBE berkisar antara 0 6 V 0 8 V Untuk.
perhitungan awal vBE 0 7 V Untuk transistor pnp karakteristik iC vBE tampak identik hanya vBEdiganti dengan vEB Gambar 8 Model rangkaian pengganti sinyal besar dari BJT npn yangbekerja di daerah aktif dalam konfigurasi common emitter .
Karakteristik Common EmitterGambar 9 Karakteristik common emitter Penguatan arus common emitter didefinisikan sebagai perbandingan antara total arus padacollector dan total arus pada base .
mempunyai harga yang konstan untuk sebuah transistor tidaktergantung dari kondisi kerja Pada gambar 9 sebuah transistor bekerja pada daerah aktif di titikQ yang mempunyai arus collector ICQ arus base IBQ dan tegangancollector emitter VCEQ Perbandingan arus collector dan arus base.
adalah sinyal besar atau dc dc dc juga dikenal sebagai hFE Pada gambar 9 terlihat dengan tegangan vCE tetap perubahan iBdari IBQ menjadi IBQ iB menghasilkan kenaikan pada iC dari ICQ.
menjadi ICQ iC ac i B v CE kons tan ac disebut incremental ac dan dc biasanya berbeda kira kira 10 20 .
ac disebut juga sinyal kecil yang dikenal juga dengan hfe sinyal kecil didefinisikan dan diukur pada vCE konstan artinyatidak ada komponen sinyal antara collector dan emitter sehinggadikenal juga sebagai penguatan arus hubung singkat common BJT sebagai Penguat dan sebagai Saklar.
Pemakaian BJT sebagai penguat BJT bekerja pada mode aktif BJT berperan sebagai sebuah sumber arus yangdikendalikan oleh tegangan VCCS .
Perubahan pada tegangan base emitter vBE akanmenyebabkan perubahan pada arus collector iC BJT dipakai untuk membuat sebuah penguatantranskonduktansi Penguatan tegangan dapat diperoleh dengan melalukan arus.
collector ke sebuah resistansi RC Agar penguat menjadi penguat linier transistor harus diberibias dan sinyal akan ditumpangkan pada tegangan bias dansinyal yang akan diperkuat harus dijaga tetap kecil sebagai saklar.
BJT bekerja pada mode cutoff dan mode jenuh Cara kerja sinyal besar Karakteristik TransferGambar 10 a Rangkaian dasar penguat common emitter b Karakteristik transfer dari rangkaian a Rangkaian dasar penguat common emitter terlihat pada gambar 10 .
Tegangan masukan total vI bias sinyal dipasang di antara base danemitter ground Tegangan keluaran total vO bias sinyal diambil di antara collector danemitter ground Resistor RC mempunyai 2 fungsi .
Untuk menentukan bias yang diinginkan pada collector Mengubah arus collector iC menjadi tegangan keluaran vOC atau vO Tegangan catu VCC diperlukan untuk memberi bias pada BJT dan untukmencatu daya yang diperlukan untuk kerja penguat Karakteristik transfer tegangan dari rangkaian CE terlihat pada gambar.
vO vCE VCC RCiC vI vBE 0 5 V transistor cutoff 0 vI 0 5 V iC kecil sekali dan vO akan sama dengan tegangancatu VCC segmen XY pada kurva vI 0 5 V transistor mulai aktif iC naik vO turun .
Nilai awal vO tinggi BJT bekerja pada mode aktif yangmenyebabkan penurunan yang tajam pada kurva karakteristiktransfer tegangan segmen YZ Pada segmen ini iC IS ev EB VT IS ev I VT.
v O VCC RCIS ev I VT Mode aktif berakhir ketika vO vCE turun sampai 0 4 V di bawahtegangan base vBE atau vI CBJ on dan transistor memasukimode jenuh lihat titik Z pada kurva Pada daerah jenuh kenaikan vBE menyebabkan vCE turun sedikit saja .
vCE VCEsat berkisar antara 0 1 0 2 V ICsat juga konstan pada harga V VCEsatICsat CCPada daerah jenuh BJT menunjukkan resistansi yang rendah RCEsat antara collector dan emitter Jadi ada jalur yang mempunyai.
resistansi rendah antara collector dan ground sehingga dapatdianggap sebagai saklar tertutup Sedangkan ketika BJT dalam keadaan cut off arus sangat kecil idealnya nol jadi beraksi seperti saklar terbuka memutushubungan antara collector dan ground .
Jadi keadaan saklar ditentukan oleh harga tegangan kendali vBE Penguatan Penguat Agar BJT bekerja sebagai penguat maka harus diberi bias pada daerahaktif yang ditentukan oleh tegangan dc base emitter VBE dan tegangan dccollector emitter VCE Arus collector IC pada keadaan ini .
IC IS eVBE VTVCE VCC RCICJika sinyal vi akan diperkuat sinyal ini ditumpangkan pada VBE danharus dijaga kecil lihat gambar 10 b agar tetap pada segmenyang linier dari kurva transfer di sekitar titik bias Q .
Koefiesin arah dari segmen linier ini sama dengan penguatantegangan dari penguat untuk sinyal kecil di sekitar titik Q Penguatan sinyal kecil Av v O VCC RCIS ev i VTdv I v I VBE.
Av IS eVBE VTAv RCVRC VCC VCEPerhatikan penguat CE inverting artinya sinyal keluaran berbeda 180 .
dengan sinyal masukan peguatan tegangan dari penguat CE adalah perbandingan antarapenurunan tegangan pada RC dengan tegangan termal VT untuk memaksimumkan penguatan tegangan penurunantegangan pada RC harus sebesar mungkin artinya untuk harga VCC.
tertentu penguatan harus bekerja pada VCE yang lebih rendah Contoh soal 2Sebuah rangkaian CE menggunakan sebuah BJT yang mempunyai IS 10 15 A sebuah resistansi collector RC 6 8 k dan catu dayaVCC 10 V .
a Tentukan harga tegangan bias VBE yang diperlukan untukmengoperasikan transistor pada VCE 3 2 V Berapakah harga ICb Carilah penguatan tegangan Av pada titik bias Jika sebuahsinyal masukan sinusoida dengan amplitudo 5 mVditumpangkan pada VBE carilah amplitudo sinyal keluaran.
sinusoida c Carilah kenaikan positif vBE di atas VBE yang mendorongtransistor ke daerah jenuh dimana vCE 0 3 V d Carilah kenaikan negatif vBE yang mendorong transistor kedaerah 1 cut off vO 0 99 VCC .
10 3 2 1 mA1 10 3 10 15 eVBE VTVBE 690 8 mVb VCC VCE.
Av 10 3 2 272 V VV o 272 0 005 1 36 V c Untuk vCE 0 3 V.
10 0 3iC 1 617 mAUntuk menaikkan iC dari 1 mA ke 1 617 mA vBE harus dinaikkan 1 617 v BE VT ln .
d Untuk vo 0 99 VCC 9 9 V10 9 9iC 0 0147 mAUntuk menurunkan iC dari 1 mA ke 0 0147 mA vBE harus diturunkan 0 0147 .
v BE VT ln 105 5 mV Analisis GrafisGambar 11 Rangkaian yang akan dianalisa secara grafis Perhatikan gambar 11 yang mirip dengan rangkaian terdahulu.
hanya ada tambahan resitansi pada base RB Gambar 12 Konstruksi grafis untuk menentukan arus dc base padarangkaian di gambar 11Analisis grafis dilakukan sebagai berikut 1 Tentukan titik bias dc set vi 0 dan gunakan cara seperti pada.
gambar 12 untuk menentukan arus dc pada base IB 2 Gunakan karakteristik iC vCE seperti yang terlihat pada gambar13 Titik kerja akan terletak pada kurva iC vCE yang mempunyaiarus base yang diperoleh iB IB Gambar 13 Konstruksi grafis untuk menentukan arus dc collector IC dan.
tegangan collector emitter VCE pada rangkaian pada gambar 11vCE VCC iCRCiC CC v CEHubungan di atas adalah hubungan linier yang digambarkandengan sebuah garis lurus seperti pada gambar 12 Garis ini.
dikenal dengan garis beban 28 Gambar 14 a Penentuan grafis komponen sinyal vbe dan ib ketikakomponen sinyal vi ditumpangkan pada tegangan dc VBB Gambar 14 b Penentuan grafis komponen sinyal vce dan ic ketikakomponen sinyal vi ditumpangkan pada tegangan dc VBB .
Cara kerja sebagai saklar BJT bekerja sebagai saklar gunakan mode cut off dan mode jenuh Gambar 16 Rangkaian sederhana yang digunakan untuk menunjukkanmode operasi yang berbeda dari BJT Harga masukan vI bervariasi .
vI 0 5 V iB 0 iC 0 dan vC VCC simpul C terputus dariground saklar dalam keadaan terbuka vI 0 5 V transistor on Pada kenyataannya agar arusmengalir vBE harus sama dengan 0 7 V dan vI harus lebih tinggiArus base akan menjadi .
v I VBEDan arus collector menjadi Persamaan ini hanya berlaku untuk daerah aktif artinya CBJ tidakforward bias atau vC vB 0 4 V vC VCC RCiC.
Jika vI naik iB akan naik dan iC akan naik juga Akibatnya vCE akanturun Jika vCE turun sampai vB 0 4V transistor akan meninggalkandaerah aktif dan memasuki daerah jenuh Titik edge of saturation EOS ini didefinisikan IC EOS CC.
Dengan asumsi VBE 0 7 V danIC EOS IB EOS Harga vI yang diperlukan untuk mendorong transistor ke EOS dapatditentukan dengan persamaan .
VI EOS IB EOS RB VBEMenaikkan vI VI EOS menaikkan arus base yang akanmendorong transistor ke daerah jenuh yang semakin dalam VCEakan sedikit menurun Asumsikan untuk transistor dalam keadaan jenuh VCEsat 0 2 V .
Arus collector akan tetap konstan pada ICsatVCC VCEsat Memaksakan lebih banyak arus pada base mempunyai pengaruhyang kecil pada ICEsat dan VCEsat Pada keadaan ini saklar tertutupdengan resistansi RCEsat yang rendah dan tegangan offset VCEsat.
yang rendah Pada keadaan jenuh transistor dapat dipaksa bekerja pada harga yang diinginkan yang lebih rendah harga normal forced Perbandingan antara IB dan IB EOS disebut faktor overdrive .
Contoh soal 3 Transistor pada gambar 17 mempunyai berkisar antara 50 150 Carilah harga RB yang menyebabkan transistor pada keadaanjenuh dengan faktor overdrive lebih besar dari 10 Transistor dalam keadaan jenuh tegangan collector .
VC VCEsat 0 2 VArus collector 10 0 2ICsat 9 8 mA Untuk membuat transistor jenuh dengan yang paling rendah diperlukan arus base paling sedikit .
IB EOS Csat 0 196 mAUntuk faktor overdrive 10 arus base harus IB 10 x 0 196 1 96 mAJadi RB yang diperlukan 5 0 7.
RB 2 2 k Contoh soal 4 Tentukan harga tegangan pada semua simpul dan arus pada semuacabang Asumsikan 100 Gambar 18.
Gunakan teori Th venin untuk menyederhanakan rangkaian pada base VBB 15 15 5 VRB1 RB 2 100 50RBB RB1 RB 2 100 50 33 3 k VBB IB RBB VBE IE RE.
VBB VBERE RBB 1 IE 1 29 mA3 33 3 101 IB 0 0128 mA.
VB VBE IE RE 0 7 1 29 3 4 57 V Asumsikan transistor bekerja pada mode aktif IC IE 0 99 x 1 29 1 28 mAVC 15 ICRC 15 1 28 x 5 8 6 V.
Jadi tegangan collector 4 03 V dari tegangan base transistorbekerja pada mode aktifPerbandingan antara IB dan IB(EOS) disebut faktor ‘overdrive’ * Contoh soal 3: Gambar 17 Transistor pada gambar 17 mempunyai β berkisar antara 50 – 150. Carilah harga RB yang menyebabkan transistor pada keadaan jenuh dengan faktor ‘overdrive’ lebih besar dari 10.

Related Presentations