Transistor Page 3

Kurva Kolektor

Sekarang sudah diketahui konsep arus base dan arus kolektor. Satu hal lain yang menarik adalah bagaimana hubungan antara arus base I_B, arus kolektor I_C dan tegangan kolektor-emiter V_CE. Dengan mengunakan rangkaian-01, tegangan V_BB dan V_CC dapat diatur untuk memperoleh plot garis-garis kurva kolektor. Pada gambar berikut telah diplot beberapa kurva kolektor arus I_C terhadap V_CE dimana arus I_B dibuat konstan.

Gambar-5 : kurva kolektor

Dari kurva ini terlihat ada beberapa region yang menunjukkan daerah kerja transistor. Pertama adalah daerah saturasi, lalu daerah cut-off, kemudian daerah aktif dan seterusnya daerah breakdown.

Daerah Aktif

Daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, dimana arus I_C konstans terhadap berapapun nilai V_CE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus I_C hanya tergantung dari besar arus I_B. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah linear (linear region).

Jika hukum Kirchhoff mengenai tegangan dan arus diterapkan pada loop kolektor (rangkaian CE), maka dapat diperoleh hubungan :

V_CE = V_CC - I_CR_C .............. (6)

Dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah :

P_D = V_CE.I_C ............... (7)

Rumus ini mengatakan jumlah dissipasi daya transistor adalah tegangan kolektor-emitor dikali jumlah arus yang melewatinya. Dissipasi daya ini berupa panas yang menyebabkan naiknya temperatur transistor. Umumnya untuk transistor power sangat perlu untuk mengetahui spesifikasi P_Dmax. Spesifikasi ini menunjukkan temperatur kerja maksimum yang diperbolehkan agar transistor masih bekerja normal. Sebab jika transistor bekerja melebihi kapasitas daya P_Dmax, maka transistor dapat rusak atau terbakar.

Daerah Saturasi

Daerah saturasi adalah mulai dari V_CE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt (transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang mana tegangan V_CE belum mencukupi untuk dapat menyebabkan aliran elektron.

Daerah Cut-Off

Jika kemudian tegangan V_CC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE tertentu tiba-tiba arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cut-off yaitu dari keadaan saturasi (OFF) lalu menjadi aktif (ON). Perubahan ini dipakai pada system digital yang hanya mengenal angka biner 1 dan 0 yang tidak lain dapat direpresentasikan oleh status transistor OFF dan ON.

Gambar-6 : rangkaian driver LED

Misalkan pada rangkaian driver LED di atas, transistor yang digunakan adalah transistor dengan b = 50. Penyalaan LED diatur oleh sebuah gerbang logika (logic gate) dengan arus output high = 400 uA dan diketahui tegangan forward LED, V_LED = 2.4 volt. Lalu pertanyaannya adalah, berapakah seharusnya resistansi R_L yang dipakai.

I_C = bI_B = 50 x 400 uA = 20 mA

Arus sebesar ini cukup untuk menyalakan LED pada saat transistor cut-off. Tegangan VCE pada saat cut-off idealnya = 0, dan aproksimasi ini sudah cukup untuk rangkaian ini.

R_L = (V_CC - V_LED - V_CE) / I_C

= (5 - 2.4 - 0)V / 20 mA

= 2.6V / 20 mA

= 130 Ohm

Daerah Breakdown

Dari kurva kolektor, terlihat jika tegangan V_CE lebih dari 40V, arus I_C menanjak naik dengan cepat. Transistor pada daerah ini disebut berada pada daerah breakdown. Seharusnya transistor tidak boleh bekerja pada daerah ini, karena akan dapat merusak transistor tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai tegangan V_CEmax yang diperbolehkan sebelum breakdown bervariasi. V_CEmax pada databook transistor selalu dicantumkan juga.

Datasheet transistor

Sebelumnya telah disinggung beberapa spesifikasi transistor, seperti tegangan V_CEmax dan P_D max. Sering juga dicantumkan di datasheet keterangan lain tentang arus I_Cmax V_CBmax dan V_EBmax. Ada juga P_Dmax pada T_A = 25^o dan P_Dmax pada T_C = 25^o. Misalnya pada transistor 2N3904 dicantumkan data-data seperti :

V_CBmax = 60V

V_CEOmax = 40V

V_EBmax = 6 V

I_Cmax = 200 mAdc

P_Dmax = 625 mW T_A = 25^o

P_Dmax = 1.5W T_C = 25^o

T_A adalah temperature ambient yaitu suhu kamar. Sedangkan T_C adalah temperature cashing transistor. Dengan demikian jika transistor dilengkapi dengan heatshink, maka transistor tersebut dapat bekerja dengan kemampuan dissipasi daya yang lebih besar.

b atau h_FE

Pada system analisa rangkaian dikenal juga parameter h, dengan meyebutkan h_FE sebagai b_dc untuk mengatakan penguatan arus.

b_dc = h_FE ................... (8)

Sama seperti pencantuman nilai b_dc, di datasheet umumnya dicantumkan nilai h_FE minimum (h_FE min ) dan nilai maksimunya (h_FE max).

---BACK