ELECTRICAL ENGINEERING: Sub-Chapter 3.6 Konfigurasi Common-Emitter

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

5. Simulasi Rangkaian

6. Video

7. Link Download

1. Tujuan [kembali]

untuk melengkapi tugas elektronika
untuk memberi informasi terkait konfigurasi emitor
untuk menambah wawasan dan pengetahuan

2. Alat dan Bahan [kembali]

1. Power Supply : Baterai merupakan perangkat yang digunakan untuk memberi daya terhadap alat yang membutuhkan listrik. Selain itu juga merupakan komponen elektronika penghasil sumber tegangan pada rangkaian.

2. Resistor : Resistor adalah perangkat elektronik yang berperan sebagai penghambat tengangan suatu rangkaian. Resistor ini memiliki berbagai variasi hambatan yang satuannya ohm.

3. Transistor : Transistor adalah sebuah komponen elektronika yang digunakan untuk penguat, sebagai sirkuit pemutus, sebagai penyambung, sebagai stabilitas tegangan, modulasi sinyal dan lain-lain.

C. Landasan Teori [kembali]

Arus emitor, kolektor, dan basis ditampilkan dalam arah arus konvensional aktualnya. Meskipun konfigurasi transistor telah berubah, hubungan arus yang dikembangkan sebelumnya untuk konfigurasi basis-bersama masih dapat diterapkan. Artinya, I_E = I_C + I_B dan I_C = αI_E. Untuk konfigurasi common-emitter, karakteristik keluaran adalah plot arus keluaran (I_C) versus tegangan keluaran (V_CE) untuk rentang nilai arus masukan (I_B). Karakteristik masukan adalah plot arus masukan (IB) versus tegangan masukan (V_BE) untuk rentang nilai tegangan keluaran (V_CE).

Konfigurasi transistor yang paling sering ditemui muncul dalam gambar diatas untuk PNP dan NPN transistor. Hal ini disebut konfigurasi emitter umum sejak emitter tersebut adalah umum atau merujuk pada terminal masukan dan keluaran (dalam hal ini umum untuk terminal dasar dan kolektor). Dua set karakteristik lagi diperlukan untuk menjelaskan sepenuhnya perilaku dari konfigurasi emitter umum: satu untuk masukan atau base-emitter sirkuit dan satu untuk output atau collector-emitter circuit. Keduanya diperlihatkan dalam gambar berikut

Perhatikan bahwa pada karakteristik Gambar diatas besarnya I_B dalam mikroampere, dibandingkan dengan miliampere I_C. Pertimbangkan juga bahwa kurva IB tidak horizontal seperti yang diperoleh untuk I_E dalam konfigurasi basis-umum, yang menunjukkan bahwa tegangan kolektor-ke-emitor akan mempengaruhi besarnya arus kolektor.

Wilayah aktif untuk konfigurasi emitor-umum adalah bagian dari kuadran kanan atas yang memiliki linieritas terbesar, yaitu, wilayah di mana kurva untuk I_B hampir lurus dan berjarak sama. Pada gambar tersebut daerah ini berada di sebelah kanan garis putus-putus vertikal pada V_CEsat dan di atas kurva untuk I_B sama dengan nol. Wilayah di sebelah kiri V_CEsat disebut wilayah saturasi. Di wilayah aktif penguat common-emitor, sambungan kolektor-basis bias balik, sedangkan sambungan basis-emitor bias maju.

Wilayah cutoff untuk konfigurasi common-emitter tidak didefinisikan sebaik untuk konfigurasi common-base. Perhatikan karakteristik kolektor pada gambar tersebut bahwa I_C tidak sama dengan nol jika I_B adalah nol. Untuk konfigurasi basis umum, ketika arus masukan I_E sama dengan nol, arus kolektor hanya sama dengan I_CO arus saturasi balik, sehingga kurva I_E = 0 dan sumbu tegangan untuk semua tujuan praktis adalah satu.

Dalam Gambar 3.15 kondisi di sekitar arus yang baru ditentukan ini ditunjukkan dengan arah referensi yang ditetapkan. Untuk tujuan amplifikasi linier (distorsi terkecil), cutoff untuk konfigurasi commonemitter akan ditentukan oleh I_C = I_CEO. Dengan kata lain, daerah di bawah I_B = 0 µA harus dihindari jika sinyal keluaran yang tidak terdistorsi diperlukan.

Ketika digunakan sebagai sakelar di sirkuit logika komputer, transistor akan memiliki dua titik operasi: satu di cutoff dan satu di wilayah saturasi. Kondisi cutoff idealnya adalah I_C = 0 mA untuk tegangan V_CE yang dipilih. Karena I_CEO biasanya berskala rendah untuk bahan silikon, pemutusan akan ada untuk tujuan peralihan ketika I_B = 0 µA atau I_C = I_CEO hanya untuk transistor silikon. Untuk transistor germanium, bagaimanapun, cutoff untuk keperluan switching akan didefinisikan sebagai kondisi yang ada saat I_C = I_CBO. Kondisi ini biasanya dapat diperoleh untuk transistor germanium dengan membalikkan bias sambungan basis-ke-emitor beberapa persepuluh volt.

Ingatlah untuk konfigurasi basis-umum bahwa set karakteristik masukan didekati dengan persamaan garis lurus yang menghasilkan V_BE = 0,7 V untuk setiap tingkat I_E yang lebih besar dari 0 mA. Untuk konfigurasi emitor-umum, pendekatan yang sama dapat diambil, menghasilkan perkiraan ekuivalen dari gambar dibawah Hasilnya mendukung kesimpulan kami sebelumnya bahwa untuk transistor di wilayah "on" atau aktif, tegangan basis-toemitter adalah 0,7 V. Dalam hal ini tegangan ditetapkan untuk semua level arus basis.

Beta (ß)

Dalam mode dc, level I_C dan I_B terkait dengan kuantitas yang disebut beta dan ditentukan oleh persamaan berikut :

Dimana I_C dan I_B ditentukan pada titik operasi tertentu pada karakteristiknya. Untuk perangkat praktis, tingkat ß biasanya berkisar dari sekitar 50 hingga lebih dari 400, dengan sebagian besar di kisaran menengah. Adapun α, ß tentu mengungkapkan besarnya relatif dari satu arus ke yang lain. Untuk perangkat dengan ß adalah 200, arus kolektor adalah 200 kali besar arus basis.

Pada lembar spesifikasi ß_dc biasanya disertakan sebagai h_FE dengan h yang berasal dari rangkaian ekivalen hibrida ac yang akan diperkenalkan pada Bab 7. Subskrip FE masing-masing diturunkan dari konfigurasi amplifikasi arus maju dan emitor umum. Untuk situasi ac, beta ac telah didefinisikan sebagai berikut:

Nama resmi untuk ac adalah common-emitter, forward-current, faktor amplifikasi. Karena arus kolektor biasanya merupakan arus keluaran untuk konfigurasi common-emitor dan arus basis adalah arus masukan, istilah amplifikasi termasuk dalam nomenklatur di atas.

Meskipun tidak persis sama, level ßac dan ßdc biasanya cukup dekat dan sering digunakan secara bergantian. Artinya, jika ßac diketahui, itu diasumsikan kira-kira sama besarnya dengan ßdc, dan sebaliknya. Perlu diingat bahwa pada lot yang sama, nilai ßac akan agak berbeda dari satu transistor ke transistor berikutnya walaupun masing-masing transistor memiliki kode bilangan yang sama. Variasinya mungkin tidak signifikan tetapi untuk sebagian besar aplikasi, ini tentu saja cukup untuk memvalidasi pendekatan perkiraan di atas. Umumnya, semakin kecil level I_CEO, semakin dekat besaran kedua beta tersebut. Karena trennya mengarah ke level I_CEO yang lebih rendah dan lebih rendah, validitas dari pendekatan sebelumnya lebih dibuktikan.

Jika karakteristik memiliki tampilan seperti pada gambar diatas, maka tingkat ßac akan sama di setiap wilayah karakteristik. Perhatikan bahwa langkah dalam I_B ditetapkan pada 10 µA dan jarak vertikal antar kurva sama pada setiap titik dalam karakteristik — yaitu, 2 mA. Menghitung ßac pada titik-Q yang ditunjukkan akan menghasilkan

Menentukan dc beta pada titik-Q yang sama akan menghasilkan

Jika karakteristik memiliki tampilan seperti pada gambar diatas maka besar ßac dan ßdc akan sama pada setiap titik pada karakteristik tersebut. Secara khusus, perhatikan bahwa I_CEO = 0 µA.

Meskipun sekumpulan karakteristik transistor yang sebenarnya tidak akan pernah memiliki tampilan yang tepat seperti gambar, ia memberikan sekumpulan karakteristik untuk perbandingan dengan yang diperoleh dari pelacak kurva.

Suatu hubungan dapat dikembangkan antara β dan α menggunakan hubungan dasar yang telah diperkenalkan sejauh ini. Menggunakan β = I_C/I_B kita memiliki I_B = I_C/β, dan dari α = I_C/ I_E kita memiliki I_E= I_C /α. Mengganti menjadi

dan membagi kedua sisi persamaan dengan I_C akan menghasilkan :

Selain itu, ingatlah

tetapi menggunakan persamaan

diturunkan dari atas, ditemukan

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.14a. Beta adalah parameter yang sangat penting karena menyediakan hubungan langsung antara level arus input dan output sirkuit untuk konfigurasi emitor-umum. Itu adalah,

Bias

Bias yang tepat dari penguat common-emitter dapat ditentukan dengan cara yang mirip dengan yang diperkenalkan untuk konfigurasi common-base. Mari kita asumsikan bahwa kita disajikan dengan transistor npn seperti yang ditunjukkan pada Gambar A dan diminta untuk menerapkan bias yang tepat untuk menempatkan perangkat di wilayah aktif.

Langkah pertama adalah menunjukkan arah I_E seperti yang ditetapkan oleh panah pada simbol transistor seperti yang ditunjukkan pada Gambar B. Selanjutnya, arus lain diperkenalkan seperti yang ditunjukkan, dengan mengingat hubungan hukum Kirchoff saat ini: I_C + I_B = I_E. Akhirnya, perlengkapan diperkenalkan dengan polaritas yang akan mendukung arah yang dihasilkan dari I_B dan I_C seperti yang ditunjukkan pada Gambar C untuk melengkapi gambar. Pendekatan yang sama dapat diterapkan pada transistor pnp. Jika transistor Gambar adalah transistor pnp, semua arus dan polaritas Gambar C akan dibalik.

4. Kumpulan Soal [kembali]

Problem

1. Tentukan I_CBO dan I_CEO. Bagaimana mereka berbeda? Bagaimana mereka berhubungan? Apakah mereka biasanya mendekati besarnya?

Jawab :

I_CBO biasanya digunakan pada transistor germanium dan I_CEObiasanya digunakan pada transistor silicon. Karena I_CEO biasanya berskala rendah untuk bahan silikon, pemutusan akan ada untuk tujuan peralihan ketika I_C = I_CEO hanya untuk transistor silikon. Untuk transistor germanium, bagaimanapun, cutoff untuk keperluan switching akan didefinisikan sebagai kondisi yang ada saat I_C = I_CBO. Kondisi ini biasanya dapat diperoleh untuk transistor germanium dengan membalikkan bias sambungan basis-ke-emitor beberapa persepuluh volt. Karena sama sama berpatok pada I_C Sehingga nilai dari I_CBO dan I_CEO mendekati atau hampir sama persis.

2. Sebuah transistor mempunyai βdc sebesar 150. Jika arus kolektor sama dengan 45 mA, berapakah besarnya arus basis?

Dik : βdc = 150 Ic = 45 mA

Dit : IB = ……?

SOLUSI

βdc = IC/IB

IB = Ic/ βdc = 0.3mA

Example

1. Tentukan nilai dari ß_ac jika nilai I_C1 = 2 mA, I_C2 = 3 mA, I_B1 = 30 µA, dan I_B2 = 40 µA ?

Jawab :