Elektronika analog 1_ch3_temp

Bab 3: Transistor Bipolar

Herman D. Surjono, (2001), Elektronika Analog I

68

Transistor silikon akan mati (cut-off) apabila tegangan VBE = 0 Volt atau ba-

sis dalam keadaan hubung singkat (dengan emitor). Pada saat ini pada kolektor men-

galir arus bocor sebesar ICES. Apabila basis terbuka (tergantung) yang berarti IB = 0

dimana sebenarnya VBE = 0.06 Volt, maka pada kolektor mengalir arus bocor sebe-

sar ICEO. Dalam gambar terlihat bahwa ICES dan ICEO hampir sama. Dan bahkan

karena kecilnya nilai arus bocor ini, biasanya dalam perhitungan praktis sering dia-

baikan.

Tegangan cut-in Vγ adalah tegangan VBE yang menyebabkan arus kolektor

kira-kira mengalir sebesar 1 persent dari arus maksimum. Besarnya Vγ ini untuk

silikon adalah 0.5 Volt dan untuk germanium adalah 0.1 Volt. Besarnya arus kolek-

tor pada saat VBE belum mencapai tegangan cut-in adalah sangat kecil, yakni dalam

orde nanoamper untuk silikon dan mikroamper untuk germanium.

Setelah VBE mencapai tegangan cut-in ini transistor masuk ke daerah aktif

dimana arus IC mulai naik dengan cepat. Untuk silikon daerah aktif ini antara 0.5 -

0.8 Volt, dan pada umumnya tegangan VBE aktif dianggap sebesar 0.7 Volt. Tegan-

gan VBE lebih besar dari 0,8 Volt (atau 0,3 Volt untuk germanium) menyebabkan

transistor masuk daerah jenuh (saturasi).

Tabel 3.2 memberikan beberapa tegangan pada persambungan transistor baik

untuk germanium maupun silikon.

VCE

saturasi

VBE

saturasi

VBE

aktif

VBE

cut-in

VBE

cut-off

Silikon 0.2 0.8 0.7 0.5 0.0

Germanium 0.1 0.3 0.2 0.1 -0.1

3.6 Pengaruh Temperatur Mengingat bahwa sifat-sifat kelistrikan bahan semikonduktor sangat peka ter-

hadap temperatur, maka demikian juga transistor yang terbuat dari bahan semikon-

Tabel 3.2 Berbagai tegangan persambungan transistor npn pada suhu 25 oC



69

duktor. Semua karakteristik transistor yang dibicarakan di depan sangat dipengaruhi

oleh perubahan temperatur.

Apabila temperatur naik, maka arus bocor ICBO, ICEO, dan ICES akan

cenderung untuk naik. Arus-arus bocor ini akan naik dua kali lipat untuk setiap ke-

naikan temperatur 10 oC. Pada transistor silikon dimana harga arus bocornya dalam

orde nanoampere umumnya mampu untuk dipakai sampai temperatur 200 oC. Se-

dangkan transistor germanium yang arus bocornya dalam orde mikroamper mampu

untuk dipakai hingga suhu 100 oC.

Akibat kenaikan arus bocor ini, maka arus kolektor juga cenderung untuk naik

apabila temperatur naik. Pengaruh perubahan temperatur terhadap arus kolektor IC

dapat dilihat pada gambar 3.11. Demikian juga faktor penguatan arus α dan β akan

cenderung untuk naik terhadap perubahan temperatur. Pengaruh temperatur terhadap

β atau hfe dapat dilihat pada gambar 3.12.

Disamping itu perubahan temperatur juga mempengaruhi besarnya tegangan

VBE. Apabila temperatur naik, maka tegangan bias maju VBE untuk menghasilkan

arus kolektor IC tertentu akan menurun. Koefisien perubahan temperatur terhadap

tegangan VBE ini adalah sebesar -2.5 mV/oC. Artinya bahwa untuk menghasilkan

arus kolektor IC tertentu tegangan VBE yang diperlukan akan turun sebesar 2,5 mV

setiap kenaikan suhu 1 oC.

VCE (Volt)

IC (mA)

IB= 60 µA IB= 40 µA IB=20 µA

IB= 0

25 oC

50oC

Gambar 3.11 Pengaruh perubahan temperatur terhadap arus kolektor IC.



70

Apabila pada temperatur T1 = 25 oC tegangan VBE suatu transistor 0,7 Volt

dapat menghasilkan IC sebesar 10 mA, maka untuk mencapai arus IC yang sama pada

temperatur T2 = 50 oC diperlukan tegangan VBE sebagai berikut.

VBE(T2) = VBE(T1) - (T2 - T1)(2.5mV/oC)

VBE (50oC)= 0.7 V - (50 - 25)(2.5mV/

oC)

= 0.7 V - 0.0625 V

= 0.637 V = 637 mV

Jadi pada suhu 50 oC dibutuhkan tegangan VBE = 0.637 V untuk menghasilkan arus

IC = 10 mA. Lihat gambar 3.13.

VBE (mV)

IC (mA)

637 700

10

50oC 25

oC

Gambar 3.13 Pengaruh temperatur terhadap VBE

Gambar 3.12: Variasi β (hfe) terhadap IC dan temperatur

IC

β atau hfe

T = 125 oC

T = 25

oC



71

Masalah pengaruh temperatur terhadap berbagai karakteristik transistor sung-

guh tidak dapat diabaikan begitu saja. Perubahan temperatur akan bisa merubah titik

kerja yang sudah ditetapkan pada suhu ruang. Hal ini bisa jadi akan juga mempenga-

ruhi faktor penguatan tegangan dari suatu rangkaian penguat. Disamping itu sinyal

output akan bisa menjadi cacat atau distorsi karena perubahan temperatur yang

meyakinkan. Olehkarena itu dalam rangkaian penguat transistor perlu adanya berba-

gai kompensasi, yang nanti akan dijelaskan dalam bab berikutnya.

3.7 Ringkasan Struktur transistor terdiri atas sebuah bahan type p yang diapit oleh dua bahan

tipe n (transistor NPN) atau terdiri atas sebuah bahan tipe n yang diapit oleh dua ba-

han tipe p (transistor PNP). Meskipun strukturnya mirip seperti dua buah dioda yang

disambung berbalikan, namun prinsip kerjanya sama sekali berbeda. Hal ini disebab-

kan karena ukuran fisik basis yang sangat sempit (kecil) dan tingkat doping basis

yang sangat rendah.

Terdapat tiga macam variasi rangkaian transistor yang dikenal dengan istilah

konfigurasi, yaitu konfigurasi basis bersama (CB), konfigurasi emitor bersama (CE),

dan konfigurasi kolektor bersama (CC). Pada konfigurasi CE sinyal input dium-

pankan pada basis dan output diperoleh dari kolektor dengan emitor sebagai ground-

nya. Faktor penguatan arus pada emitor bersama disebut dengan BETA (β). Kurva

karakteristik transistor yang paling penting adalah karakteristik input dan karakter-

istik output.

Apabila temperatur naik, maka arus bocor ICBO, ICEO, dan ICES akan

cenderung untuk naik. Arus-arus bocor ini akan naik dua kali lipat untuk setiap ke-

naikan temperatur 10 oC. Akibatnya maka arus kolektor juga cenderung untuk naik

apabila temperatur naik. Disamping itu perubahan temperatur juga mempengaruhi

besarnya tegangan VBE. Apabila temperatur naik, maka tegangan bias maju VBE

untuk menghasilkan arus kolektor IC tertentu akan menurun.

Education

Elektronika analog 1_ch3_temp