Karakteristik dan Parameter Transistor Common Base (CB)

Karakteristik dan Parameter Transistor Common Base (CB)

Rangkaian common base dan asas phisiknya

Setelah kita mengenal apa transistor itu, maka sekarang akan kita selidiki apakah yang akan terjadi bila pada suatu transistor diberikan tegangan.
Untuk itu marilah kita perhatikan gambar di bawah, yang menunjukkan sebuah transistor N-P-N yang dicatu dengan dua buah tegangan searah.

a. Dioda emitor dan dioda kolektor dalam keadaan reverse.

b. Dioda emitor dan dioda kolektor dalam keadaan forward

Karena dalam rangkaian ini basis merupakan bagian dari kedua loop maka rangkaian semacam ini disebut Common Base.
Seringkali pula rangkaian ini dikenal dengan istilah grounded base atau basis terbumi, karena dalam hal ini basis dibumikan.

Seperti yang telah dijelaskan di depan, transistor pada prinsipnya adalah sama dengan dua buah dioda yang diletakkan saling bertolak belakang.
Untuk pem-bahasan selanjutnya, dioda antara emitor-basis kita sebut dioda emitor, sedang dioda antara kolektor basis kia sebut dioda kolektor.

Pada gambar a, kedua dioda, dioda emitor dan dioda kolektor dalam keadaan reverse bias, karena batere berusaha untuk mengalirkan arus listrik menentang arah panah.
Oleh karena itu arus yang mengalir pada kedua dioda itu akan kecil sekali.
Apabila sekarang kedua batere itu kita balik polaritasnya seperti gambar b, apakah yang akan terjadi? Dalam hal ini kedua dioda dalam keadaan forward bias, karena itu pada tiap-tiap dioda akan mengalir arus yang besar.

Sampai di sini kita tidak melihat adanya suatu keistimewaan pada transistor, karena hal-hal tersebut di atas juga dapat kita peroleh dengan menggunakan dua buah P-N dioda yang terpisah.
Bila demikian apakah perbedaan antara transistor dan dioda? Perhatikan di bawah; dalam hal ini dioda emitor dalam keadaan forward bias sedang dioda kolektor dalam keadaan reverse bias.

Dioda emitor dalam keadaan forward bias sedang dioda kolektor dalam keadaan reverse bias

Dengan mengikuti pola pemikiran pada dioda kita akan menerka bahwa arus emitor akan besar sedang arus kolektor kecil.
Tetapi kenyataannya tidak demikian; ternyata arus emitor yang mengalir memang besar, tetapi arus kolektor hampir sama besarnya dengan arus emitor.

Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut:
Kita perhatikan gambar di bawah ini yang merupakan gambar ekivalen dari rangkaian di atas.
Karena dioda emitor dalam keadaan forward bias maka elektron-elektron bebas dari wilayah emitor (N) akan merembes masuk ke wilayah basis (P) dan berkombinasi dengan hole yang berada pada basis.

Gerakan elektron dari emitor

Hal ini menyebabkan mengalirnya arus basis.
Karena dioda kolektor dalam keadaan reverse bias maka pada junction kolektor akan terjadi medan listrik, negatip pada wilayah basis (P) dan positip pada wilayah kolektor (N).
Karena tipisnya wilayah basis, dopped yang ringan pada daerah basis, serta pengaruh medan listrik pada dioda kolektor maka elektron-elektron bebas dari wilayah emitor yang merembes masuk ke basis sebagian besar akan tertarik ke kolektor.
Sedang yang berkombinasi dengan hole dari wilayah basis hanya sebagian kecil saja.
Elektron-elektron bebas yang masuk ke wilayah kolektor inilah yang menimbulkan arus kolektor.

Dari pembahasan di atas kita dapat menarik kesimpulan bahwa:
a. Dalam keadaan normal dioda emitor mendapatkan forward bias dan dioda kolektor reverse bias.
b. Arus kolektor hampir sama besarnya dengan arus emitor.
c. Arus basis adalah sangat kecil dan merupakan selisih dari arus emitor dan arus kolektor.

Karakteristik Transistor Common Base

Notasi-notasi yang umum digunakan

Notasi-notasi yang umum digunakan untuk menyatakan tegangan dan arus searah (keadaan statis) adalah:

 untuk tegangan antara kolektor dan basis,

 untuk tegangan antara emitor dan basis,

 untuk tegangan batere yang mencatu kolektor.

 untuk tegangan batere yang mencatu basis,

 untuk tegangan batere yang mencatu emitor,

 untuk arus kolektor,

 untuk arus basis,

 untuk arus emitor.

Sedang notasi-notasi yang digunakan untuk menyatakan tegangan dan arus bolak-balik (keadaan dinamis) ialah:

 untuk tegangan antara kolektor dan basis,

 untuk tegangan antara emitor dan basis,

 untuk arus kolektor,

 untuk arus basis.

 untuk arus emitor.

Karakteristik-karakteristik

Untuk membuat karakteristik-karakteristik transistor P-N-P dengan rangkaian CB (Common Base) diperlukan rangkaian seperti gambar di bawah ini:.

Rangkaian percobaan Common Base

Dengan rangkaian ini kita dapat membuat empat macam karakteristik yaitu:

Output characteristic:    ;     (konstan)

Input characteristic:     ;    

Current Amplification Characteristic:     ;     

Voltage Reaction Characteristic:     ;    

Karakteristik  ;     

Pada pembuatan karakteristik ini potensiometer  diatur sedemikian rupa sehingga  menunjukkan suatu nilai tertentu (misalnya = ImA).
Kemudian  diatur secara bertahap sehingga   yang ditujukkan oleh  naik bertahap mulai dari nol; pada tiap-tiap tahap pembacaan  dan  Selama percobaan berlangsung penunjukan  harus dijaga tetap.
Apabila hasil percobaan tersebut dilukiskan sebagai suatu grafik, maka akan diperoleh gambar seperti di bawah ini:

Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut:
Seperti kita ketahui transistor boleh dianggap sebagai dua buah dioda yang diletakkan bertolak belakang, yaitu dioda emitor dan dioda kolektor.
Dalam hal ini dioda kolektor dalam keadaan reverse bias.
Selanjutnya kita ketahui pula bahwa besarnya arus kolektor hampir sama dengan arus emitor.
Oleh karena itu pada grafik a kita melihat bahwa  , yaitu 1 mA dan perubahan  di bawah tegangan breakdown hampir tidak membawa perubahan pada .
Barulah setelah  mencapai tegangan breakdown,  akan naik dengan cepat sekali.
Jadi karakteristik ini mirip dengan karakteristik suatu dioda dalam keadaan reverse.

Apabila percobaan tersebut diulangi lagi dengan nilai  yang lain kita akan mendapatkan grafik     untuk berbagai nilai  seperti gambar b di atas.
Dari gambar b tampak walaupun  = 0 akan terdapat arus kolektor  yang kecil.
Arus ini adalah arus kebocoran pada dioda kolektor dan disebut .

Karakteristik    ;    

Dalam pembuatan karakteristik ini  harus dijaga konstan dengan pengaturan  (misalnya = 1 volt), kemudian  diatur bertahap dengan mengubah-ubah kedudukan  Pada setiap tahap diadakan pembacaan pada  dan  Apabila hasil pembacaan dilukiskan sebagai suatu grafik didapatkan gambar di bawah ini:. 

Karakteristik IE (VBE)

Tampak dari gambar di atas, bahwa mula-mula arus emitor adalah kecil sekali; setelah  mencapai suatu harga tertentu barulah  naik dengan cepat sekali.

Hal ini dapat dijelaskan dengan memperhatikan dioda emitor; dioda ini dalam keadaan forward bias.
Seperti telah dijelaskan pada bab dioda, suatu dioda yang berada dalam keadaan forward bias memerlukan tegangan yang tertentu besarnya untuk dapat mengalirkan arus dengan baik.
Pada gambar di atas, besarnya tegangan ini dinyatakan dengan  yang disebut "Knee Voltage".
Besarnya  ini + 0,3 volt untuk germanium dan 0,7 volt untuk silikon.
Apabila sekarang tegangan kolektor dinaikkan hingga 10 volt dan percobaan diulangi lagi ternyata bahwa grafik  untuk  = 10 volt hanya bergeser sedikit sekali dari grafik  untuk  1 volt.
Hal ini disebabkan karena efek feedback dari kolektor ke emitor.

bersambung..

Sumber: Buku Paket Ilmu Elektronika 2
Daftar Pustaka:
Abraham Marcus, Electronic for technicians, Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1969
Albert Paul Malvino, Transistor Circuit Approximation, Tata McGraw-Hill, New Delhi, 1974