Bijunction Transistor

Analisis atau disain terhadap suatu penguat transistor memerlukan informasi mengenai respon sistem baik dalam mode AC maupun DC.

Kedua mode tersebut bisa dianalisa secara terpisah. Dalam tahap disain maupun sintesis, pilihan parameter untuk level DC yang dibutuhkan akan mempengaruhi respon AC-nya. Demikian juga sebaliknya.

Dalam mencari solusi dari suatu rangkaian, umumnya nilai arus basis IB yang pertama dihitung. Ketika IB sudah diperoleh, hubungan persamaan di... atas bisa digunakan untuk mencari besaran yang diinginkan.

Titik Operasi (Q) 

Bias pemberiaan tegangan DC untuk membentuk tegangan dan arus yang tetap.
Tegangan dan arus yang dihasilkan menyatakan titik operasi (quiescent point) atau titik Q yang menentukan daerah kerja transistor.

Pada gambar di bawah ditunjukkan 4 buah titik kerja transistor. Rangkaian bias bisa di-disain untuk memperoleh titik kerja pada titik-titik tersebut, atau titik lainnya dalam daerah aktif. Rating maksimum ditentukan oleh Icmax dan VCE max.

Daya maksimum dibatasi oleh kurva Pcmax. BJT bisa di-bias di luar batasan maksimum tersebut, tapi bisa memperpendek usia piranti atau bahkan merusaknya.

Untuk kondisi tanpa bias, piranti tidak bekerja, hasilnya adalah titik A dimana arus dan tegangan bernilai nol.

Tabel Fixed Bias


Supaya BJT bisa di-bias dalam daerah linear (daerah aktif), beberapa syarat berikut harus dipenuhi:

- Junction base-emitter dibias maju (forward bias)
- Junction base-collector dibias mundur (reverse bias)

Daerah kerja transistor (cut-off, aktif atau saturasi) ditentukan oleh bias yang diberikan pada masing-masing junction :

1. Daerah aktif/daerah linear

- Junction base-emitter dibias maju (forward bias)
- Junction base-collector dibias mundur (reverse bias)

2. Daerah saturasi

- Junction base-emitter dibias maju (forward bias)
- Junction base-collector dibias maju (forward bias)

3. daerah cut-off

- Junction base-emitter dibias mundur (reverse bias)
- Junction base-collector dibias mundur (reverse bias)

Fixed Bias ditunjukkan pada gambar berikut :

Rangkaian di atas menggunakan transistor npn. Untuk transistor pnp, persamaan dan perhitungan adalah serupa, tapi dengan arah arus dan polaritas tegangan berlawanan.
Untuk analisis DC, rangkaian bisa di-isolasi (dipisahkan) dari input AC dengan mengganti kapasitor dengan rangkaian terbuka (open circuit).

Untuk tujuan analisis, supply tegangan VCC bisa dipisahkan menjadi dua, masing-masing untuk input dan output. Rangkaian pengganti DC menjadi :


Bias Maju Basis Emitter

Loop Basis Emitter


Dengan hukum tegangan Kirchhoff :

-VCC + IBRB + VBE = 0

Perhatikan polaritas tegangan drop di RB.

Arus basis IB menjadi :

IB = VCC - VBE / RB

dan

VBE = VB - VE


Loop collector-emitter

VCE = VCC – ICRC
VCE = VC - VE

Transistor saturasi jika juction base collector tidak lagi di bisa mundur

Bias Emitter Stabil



Loop Base-Emitter 

VCC – IBRB – VBE – IERE = 0

Loop Collector - Emitter
VCC = IERE + VCE + ICRC

Saturasi :
ICsat = VCC/(RC+RE)

Bias Pembagi Tegangan


Bias Umpan Balik



Untuk meningkatkan stabilitas bisa dilakukan dengan memberikan umpan balik dari collector menuju base.

VCC – I’CRC – IBRB –VBE-IERE = 0

Perhatikan bahwa arus IC yang masuk ke kaki collector berbeda dengan I’C, dimana :

I’C = IB + IC

Tapi nilai IB yang jauh lebih kecil bisa diabaikan untuk memperoleh persamaan yang lebih sederhana (asumsi I’C ≅ IC ≅ βIB dan IC ≅ IE):

sehingga,



Hukum kirchhoff pada bagian output :

-VCB - ICRC + VCC = 0
VCB = VCC –ICRC

Dengan asumsi IC ≅ IE
Maka :
VCB = 10 – 2,75 mA x 2,4 KΩ
= 3,4 V

IB = IC/β = 45,8 µA

Disain Bias dalam Transistor

Proses disain adalah proses sintesis dimana diberikan nilai tegangan atau arus, dan berdasar itu dihitung elemen yang diperlukan untuk bisa memenuhi syarat yang diberikan.


#Ujian, semoga lancar, dapet nilai A, aamiin :)