Subyek:
- Umum
- Pengoperasian transistor
- Transistor sebagai saklar
- Transistor sebagai penguat
- Karakteristik transistor
- Contoh rangkaian dengan suatu karakteristik
- Transistor Darlington
Umum:
Transistor memiliki 2 kegunaan berbeda, digunakan sebagai:
- Amplifier (pikirkan amplifier audio)
- Saklar (transistor dapat mengalihkan daya besar dengan sangat cepat dan digunakan, antara lain, pada perangkat kontrol di dalam mobil).
Transistor dikendalikan dengan arus. Dalam mikroprosesor, misalnya, kita ingin menjaga arus serendah mungkin karena perkembangan panas. MOSFET sering digunakan dalam hal ini.
Terdapat 2 jenis transistor yaitu transistor NPN dan transistor PNP. Hal ini dijelaskan di bawah ini.
Transistor NPN:
B adalah singkatan dari “Base”, C untuk “Collector” dan E untuk “Emitter”.
Pada transistor NPN, arah panah menjauhi transistor. Transistor ini sering digunakan bila merupakan 'rangkaian ground', dimana Emitter dihubungkan ke ground.
Transistor PNP:
Dengan transistor PNP, panah menunjuk ke arah transistor. Mnemonic yang berguna untuk PNP adalah “Arrow to Plate”.
Pengoperasian transistor:
Dalam teknologi otomotif, transistor paling sering digunakan sebagai saklar, jadi sekarang kita akan membahasnya lebih lanjut. Kami mengambil transistor NPN sebagai contoh.
Gambar menunjukkan basis di sebelah kiri, di atas kolektor dan di bawah Emitor. Ketika arus dasar mulai mengalir (panah biru), arus tersebut mengalir ke Emitor. Hal ini juga menyebabkan arus kolektor mengalir ke Emitor. Begitu arus basis hilang, arus dari kolektor ke emitor juga berhenti.
Jika separuh arus dasar mengalir, separuh arus (dibandingkan dengan I maks.) juga akan mengalir. Oleh karena itu terlihat jelas bahwa arus yang mengalir melalui transistor (dari C ke E) sepenuhnya bergantung pada ketinggian B.
Transistor selalu mengalami rugi-rugi tegangan akibat transisi PN. Antara Basis dan Emitor sebesar 0,7 Volt dan antara Kolektor dan Emitor sebesar 0,3 Volt.
Transistor sebagai saklar:
Pada contoh berikut, lampu 12 volt / 5 Watt dikendalikan dengan transistor. Tegangan UB1 (sumber tegangan 1) merupakan tegangan baterai 12 volt. Lampu terhubung ke bumi. Basis transistor dikendalikan dengan UB2; “sumber tegangan 2” sebesar 6 volt.
Tegangan loss antara Collector – Emitter (UCE) sebesar 0,3 Volt, dan antara Base – Emitter (UBE) sebesar 0,7 Volt. Kita akan melihat hal ini tercermin dalam perhitungan di bawah ini. Faktor amplifikasi diatur pada 200. Hal ini selalu dapat bervariasi. Faktor penguatan adalah rasio antara arus basis dan arus Kolektor-Emitor.
Suatu rangkaian harus selalu dibangun dengan resistansi tertentu (RB pada diagram di atas). Jika resistor ini tidak ada, transistor akan langsung mati. Nilai yang seharusnya dimiliki oleh resistor RB bergantung pada semua faktor; yaitu tegangan pada UB1 dan UB2 dan arus yang dibutuhkan untuk komponen (resistor atau lampu), dll. Sekarang kita akan menghitung tahanan beban RB.
Untuk menghitung hambatan beban RB, terlebih dahulu harus dihitung hambatan yang melalui lampu.
Sekarang resistansi RL diketahui, arus kolektor (IC) dapat dihitung.
UCEsat adalah singkatan dari “saturation”, atau dengan kata lain; kejenuhan. Pada saat transistor hidup, terjadi penurunan tegangan sebesar 0,3 volt antara titik C dan E (Kolektor – Emitor).
Langkah selanjutnya adalah menentukan arus dasar (IB):
Margin pengaman (IBK) sebesar 1,5 x IB berlaku untuk setiap rangkaian transistor. Jadi nilai IB harus dikalikan lagi dengan 1,5. Alasannya akan dijelaskan nanti.
Arus basis hanya 12% dari arus Kolektor-Emitor. Sekarang terlihat jelas bahwa transistor dapat diubah menjadi arus utama yang besar dari arus bass yang kecil.
Sekarang semua arus dalam diagram diketahui, resistansi RB dapat dihitung.
UBE adalah tegangan antara Basis dan Emitor. Karena bahan penghantar pada transistor, selalu terjadi penurunan tegangan sebesar 0,7 Volt antara titik B dan E.
Tidak ada resistor standar yang tepat 1,74k (Kilo-Ohm). Jadi resistor standar dengan nilai berbeda harus dipilih. Pilihan harus dibuat dari resistor yang tersedia dari seri E12.
Resistor yang diperlukan sebesar 1,74k adalah antara 1,5k dan 1,8k. Dalam hal ini, nilai resistansi yang lebih rendah harus dipilih; untuk 1,5k. Hal ini untuk memastikan bahwa penuaan dan keausan komponen tidak mempengaruhi arus dalam rangkaian.
Transistor sebagai penguat:
Transistor dapat digunakan sebagai penguat. Arus basis dapat diubah dengan memutar potensiometer. Dengan memvariasikan arus basis, tegangan penguatan, dan tegangan pada kolektor-emitor, berubah.
Karakteristik transistor:
Ciri-ciri yang dapat dibuat dari transistor NPN, lihat gambar dibawah ini:
kuadran 1 (kanan atas) = UCE – IC
Garis miring ke atas hingga 0,3 volt. Area ini adalah UCEsat (saturasi transistor). Setelah itu garisnya berjalan hampir horizontal.
kuadran 2 (kiri atas) = IB – IC
Hubungan antara UB dan IC ditunjukkan di sini. IC = HFE x IB, dengan ciri ini HFE= 10, maka IC 10 kali lebih besar dari IB. Faktor keamanan IB = 1,5 x IBK belum diperhitungkan.
kuadran 3 (kiri bawah) = UBE – IB
Tegangan jatuh antara basis dan emitor transistor adalah tegangan ambang batas dioda. Tegangan ambang batasnya adalah 0,7 Volt. Dari tegangan ini transistor mulai bekerja dan arus basis IB mulai mengalir. Hal ini juga dapat ditelusuri kembali ke karakteristiknya.
Contoh rangkaian dengan ciri :
Sekarang saatnya untuk contoh rangkaian (sederhana) dengan karakteristik transistor terkait. IB = 1,5 x IBK disertakan di sini, sehingga menghasilkan garis horizontal pada sumbu IB. Pada rangkaian di bawah ini, UB1 adalah tegangan baterai dan UBE (Base-Emitter voltase) berasal dari saklar atau sinyal pada perangkat kontrol. Untuk menghitung arus pada UBE harus dihitung arus IC (arus kolektor) terlebih dahulu;
Sekarang kita tahu bahwa arus sebesar 15mA harus mengalir pada basis transistor agar transistor (dengan disebutkan UB1 dan RB) dapat bekerja sepenuhnya, termasuk faktor keamanannya. Karakteristiknya kemudian dapat diselesaikan:
Pada ciri ini terlihat IB (arus pada basis) meningkat hingga 10mA. Bagian ini, dari 0 sampai 10 mA, dihitung dengan rumus: IB = IC : HFE. Garis kemudian berjalan secara horizontal dari 10 hingga 15mA. Bagian ini merupakan gain faktor sebesar 1,5 (dari perhitungan IB = 1,5 x IBK). Dengan arus basis 15mA, arus kolektor (IC) mengalir sebesar 1000mA.
Transistor dikendalikan dengan arus. Dalam mikroprosesor, misalnya, kita ingin menjaga arus serendah mungkin karena perkembangan panas. Hal ini sering kali mencakup MOSFET masa lalu.
Transistor Darlington:
Perangkat kontrol mengirimkan arus basis ke transistor. Sebuah transistor dapat dibuat konduktif dengan perangkat kontrol dengan arus 0,1 hingga 0,5 mA. Ketika kita ingin mengontrol aktuator yang membutuhkan arus tinggi, ECU tidak dapat menyuplai arus yang dibutuhkan untuk transistor. Arus primer koil pengapian kira-kira 8 ampere. Arus kontrol harus diperkuat untuk membuat transistor menjadi konduktif. Hal ini menyebabkan masalah: mikroprosesor tidak dapat mensuplai arus yang diinginkan untuk transistor.
Melalui transistor Darlington, arus kontrol kecil dari ECU dapat digunakan untuk mengalihkan arus besar ke aktuator.
Transistor Darlington terdiri dari dua transistor yang dihubungkan bersama dalam satu wadah.
Arus kolektor-emitor T1 menyediakan arus basis T2. Hal ini menghasilkan faktor penguatan yang besar, karena faktor penguatan kedua transistor dapat dikalikan bersama.
Arus basis yang sangat kecil yaitu T1 (hanya sepersepuluh miliampere) seringkali cukup untuk membuat T2 konduktif.
Faktor penguatan arus (Hfed) dari transistor Darlington seringkali antara 1000 dan 10.000. Rumus untuk menghitung faktor penguatan transistor Darlington adalah:
Hfed = Hfe1 * Hfe2
- Keuntungan: berkat faktor amplifikasi arus yang besar (Hfed), arus kontrol yang kecil sudah cukup untuk membuat transistor Darlington bersifat konduktif;
- Kerugian: Tegangan basis-emitor rangkaian Darlington dua kali lipat tegangan transistor tunggal. Oleh karena itu, tegangan jatuh transistor Darlington jauh lebih besar daripada tegangan jatuh transistor tunggal.
Di bagian “Sinyal keluaran” pada halaman Sirkuit antarmuka contoh dan aplikasi transistor Darlington diberikan.
Halaman terkait:
