Mode operasi Transistor
Tidak seperti resistor yang hubungan antara tegangan dan arusnya mengalir hanya satu operasi linear, transistor adalah perangkat yang mampu menghasilkan 3 mode operasi sbb:
• Saturasi: transistor bekerja seperti sebuah sirkuit tertutup. Arus bebas mengalir dari kolektor ke emitor.
• Cut-off: transistor bekerja seperti sebuah sirkuit terbuka. Tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor.
• Forward aktif: Arus dari kolektor ke emitor sebanding dengan arus yang mengalir ke pin basis.
Untuk
menentukan mode operasi transistor, kita perlu melihat ke 3 pin masing
masing, dan bagaimana hubungan pin satu sama lain dengan mengatur
Tegangan dari basis ke emitor (VBE), dan dari basis ke kolektor (VBC) .
Melihat Mode Operasi Transistor
Mari kita lihat gambar dibawah saya kutip dari ermicro, ketiga mode transistor sebagai rujukan kita mengurai satu persatu tiap mode.
Catatan: Mayoritas ulasan ini berfokus pada transistor NPN . Untuk memahami bagaimana transistor PNP bekerja, hanya membalik polaritasnya saja.
Mode Saturasi
Sebuah transistor dalam modus saturasi bertindak seperti sebuah close switch antara kolektor dan emitor, dimana saturasi terjadi ketika tegangan VCE <= dengan 0,2 volt namun pada perhitungan dibawah kita ambil nilai ideal (0 volt) untuk memudahkan melihat seperti apa mode saturasi (nilai bisa berbeda beda ref di datasheet).
VCE saturation berarti Ic berada pada nilai maksimumnya (jenuh) transistor sudah tidak mampu diberikan nilai arus yang lebih besar. Idealnya kita menganggap Vce sebagai nol tetapi sebenarnya 0,2 hingga 0,3 volt sudah membuat transistor saturasi. Perhatikan bahwa saturasi dari Ic disini juga terjadi Rc ( maksimal arus diresistor hanya akan sampai 10 mA), Jika Vcc adalah 10V dan Rc adalah 1K ohm, maka Ic saturation 10V / 1K = 10mA. Dalam mode saturasi tampak VBE diberi tegangan sama atau lebih besar dari 0,7 v. Tampak keluaran Vo = 0 V adalah representasi tegangan transistor saat mengalami saturasi.
Tegangan ambang atau drop tegangan selain VBE memiliki notasi antara lain Vth, Vγ, dan Vd. Dan nilai aktual drop tegangan bervariasi setiap transistor (selain bahan transistor, suhu kerja juga berpengaruh).
Mode cutoff/ Off state
mode cutoff adalah kebalikan dari saturasi. Sebuah transistor dalam mode cutoff berarti tidak ada arus kolektor maka tidak ada arus emitor. Mode cutt off Seperti sirkuit terbuka.
Untuk mendapatkan mode cutoff, tegangan basis harus negatif ( Vb< Vbe). Pada kenyataannya jika VBE berada diantara 0V dan Vth (sekitar 0.6V bahan silikon) mode cutoff sudah terjadi. Dari gambar tampak Ic =0 yang berarti Vce tidak ada aliran arus bisa dilihat. Tampak keluaran Vo = 10 volt adalah representasi tegangan transistor saat berada di mode cut off
Mode Active
Untuk beroperasi dalam mode aktif, VBE harus lebih besar dari 0,6 volt, tampak digambar Ib = 0,05 mA nilai ini berada diantara mode cut off dan saturasi.
Dengan gain 100 x lipat di Ib nilai 0,05 mA menjadi sampai 5 mA di kaki kolektor Ic. Mode aktif adalah mode yang banyak dipakai di perangkat ampifier.
Pada mode aktif gain sangat penting untuk mengendalikan arus di kaki koleketor (Ic), Notasi singkat untuk gain (faktor penguatan) transistor adalah ß (notasi lainnya adalah β F, atau h FE). β linear dengan arus kolektor (I C) dan arus basis (I B):
Nilai dari β bervariasi sesusai dengan tipe transistornya, Umumnya sekitar 100 kali penguatan atau berkisar dari 50 sampai 200 bahkan ada juga 2000. Sebagai contoh transistor tanpa dipasang resistor memiliki β = 100, berarti jika arus yang masuk ke basis 1mA menghasilkan 100mA arus di kolektor.
Bagaimana dengan pin E saat mode aktif? Dalam mode aktif, pin C dan pin B adalah titik arus masuk ke transistor, dan pin E tempat arus keluar. Untuk hubungan arus emitor ke kolektor saat ini, kita memiliki nilai konstana α. α adalah common base gain arus.
Dalam mode aktif α biasanya sangat dekat dengan 1 tapi kurang dari 1. Itu berarti pin C sangat dekat dengan 1 tapi kurang dari nilai pin E. Anda dapat menggunakan β untuk menghitung α atau sebaliknya:
Sebagai contoh di mode saturasi sebelumnya, jika β adalah 100 itu berarti α = 0.99. Jadi, jika pin C adalah 10 mA maka nilai pin E adalah 10,1 mA.
Di mode aktif sebelumnya juga tampak, jika β adalah 100 itu berarti α = 0.99. Jadi, jika pin C adalah 5 mA maka nilai pin E adalah 5,05 mA.