Jurnal Pembelajaran Fisika

TRANSITOR SEBAGAI SAKLAR

I.     TUJUAN

1.      Untuk mengetahui cara menggunakan transitor sabagai saklar elektronik.

2.      Untuk mempu merancang rangkaian transitor sebagai saklar elektronik.

3.      Untuk mampu mengaplikasikan transitor sebagai saklar elektronik.

II.  DASAR TEORI

Menurut Erica Rosella (2008 : 107-108), Tansitor adalah alat yang digunakan sebagai alat penguat arus, penguat tegangan, dan saklar elektronik. Ada dua jenis transitor, yaitu jenis PNP dan NPN. Jika sebuah transitor berada dalam keadaan saturasi maka transitor tersebut akan seperti saklar tertutup antara elektor dan emitor, sedangkan transitor dalam keadaan cut-off transitor tersebut akan berlaku seperti saklar terbuka.

Kegunaan transitor dalam kehidupan sehari-hari :

a.         Saklar sebagai penguat arus

b.         Saklar tomatif untuk menyambung dan memutuskan arus.

c.         Saklar sebagai osilator getarab frekuensi radio.

d.        Saklar sebagai stabilisator pada adaptor.

Transitor merupakan komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan memegang peranan penting dalam suatu rangkaian elektronika. Pada umumnya transitor digunkan sebagai penguat (amplifier) dan transitor juga dapat berfungsi sebagai saklar fungsi dari transitor bipolar itu sendiri adalah sebagai pengatur arus listrik (regulator arus listrik), dengan kata lain transitor dapat embatasi arus yang mengalir dari kolektor ke ernitor atau sebaliknya (tergantung jenis transitor, PNP atau NPN) berdasarkan pada jumlah arus listrik yang diberikan pada kaki baris (Agung, 2012 : 4).

Satu sakelar adalah suatu alat dengan dua sambungan dan bisa memiliki dua keadaan, yaitu keadaan on dan keadaan off. Keadaan off/ tutup merupakan suatu keaaan dimana tidak ada arus yang mengalir. Keadaan on/buka merupakan satu keadaan yang mana arus bisa mengalir dengan bebar atau dengan kata lain (secara ideal) tidak ada resistivitas dan besar voltase pada sakelar sma dengan nol.

Dari grafik rangkaian seri transitor dengan resistor, yaitu grafik output transitor (garfik I_c terhadap V_ce) dengan grafik resistor beban seperti diperlihatkan dalam gambar terlihat bahwa transitor bisa memiliki sifat saklar tersebut. Ketika arus baris nol, tidak ada arus kolektor, berarti transitor tutup. Titik itu juga disebut transitor dalam keadaan putus atau cut-off dan merupakan sakelar terbuka. Kalau arus baris bertambah besar, arus kolektor bertambah besar sampai garis beban memotong garis output (I_c terhadap V_ce) terakhir.

Gambar : grafik output dari transitor, keadaan cutoff dan keadaan jenuh.

Satu contoh untuk rangkaian digital dimana transitor dipakai sebagai sakelar adalah satu flipflop Rs.

Supaya rangkaian ini berfungsi dengan baik, resistivitas dari resistor Rc dan RB harus memiliki nilai tertentu sehingga arus baris pada masing-masing transitor bisa cukup besar sehingga transitor yang sedang terbuka berada pada keadaan jenuh. Untuk membatasi arus kolektor, resistivitas dari Rc harus cukup supaya transitor yang sedang dalam keadaan buka tidak rusak (Bolcher, 2004 : 143-146).

Menurut Sutrisno (1986 : 127-134), agar dapat melakukan perhitungan pada rangkaian elektronik yang mengandung transitor, orang menggunakana rangkaian setara untuk transitor.

Rangkaian setara adalah rangkaian setara isyarat kecil, yang berlaku untuk isyarat dengan perubahan yang jauh lebih kecil dari pda nilai arus dan tegangan pada keadaan q, sehingga dapat digunakan hambatan isyarat kecil pada keadaan q.

Ada beberapa macam rangkian setara isyarat kecil untuk transitor, yaitu rangkaian setara T, Z, Y dan rangkaian setara h.

a.         Rangkaian setara T

Rangkaian setara T untuk transitor dengan hubungan baris ditanah adalah seperti pada gambar berikut :

Gambar : (a) transitor hubungan baris ditabahkan

(b) rangkaian setara transitor baris ditanahkan.

b.         Rangkaian setara Z

Sumber tegangan tetap Zrio menyatakan pengaruh keluaran terhadap masukan. Dari gambarnya telah hubungan berikut :

Vi = i_i z_z + i_o z_r

V_o = i_i z_f + i_o z_o

c.         Rangkaian setara – y

Dari gambar jelaslah :

i_i = y_iv_i + y_rv_o

i_o = y_fv_i + y_ov_o

d.        Rangkaian setara paramter – h

Rangkaian setara parameter – h cocok untuk transistor dwikutub oleh karena hambatan masukan rendah berhubung sambungnya emitor-basis diberi tegangan panjar.

III.   ALAT DAN KOMPONEN

1.         Transistor

2.         Resistor

3.         LED

4.         Projectboard

5.         Catu daya

6.         Multimeter

IV.   PROSEDUR PERCOBAAN

A.       Transitor sebagai saklar

1.    Susunlah rangkaian seperti gambar dibawah ini.

Tentukan Q1, R1, R2, V1 dan V2.

2.    Ukur besar tegangan R_z dan LED.

3.    Tutup saklar. Apa yang terjadi pada LED?

4.    Ukur kembali besar tegangan R_z dan LED

5.    Ukur besar I_B dan I_C. Hitung besar penguatan transitor.

6.    Buktikan nilai I_B, I_C, dan V_R1 menggunakan persamaan.

B.     Transitor sebagai saklar tanpa R_B

1.    Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini. Tentukan Q1, R1, V1 dan V2.

2.    Ukur besar tegangan R1 da LED

3.    Tutup saklar. Apa yang terjadi pada LED?

4.    Ukur kembali besar tegangan R1 dan LED

5.    Ukur besar I_B dan I_c. Hitung besar penguatan transitor.

6.    Buktikan nilai I_B  dan I_c menggunakan persamaan.

V.      DATA HASIL

a.     Transitor sebagai saklar

VR1 (V)	V2 (V)	Ib (A)	VR2 (V)	V1 (V)	IC (A)
0,06 V 0,06 V 0,06 V 0,04 V 0,03 V 0,01 V 0,01 V 0 V	9 V 9 V 9 V 9 V 9 V 9 V 9 V 9 V	15 . 10-5 A 15 . 10-5 A 15 . 10-5 A 1 . 10-4 A 7 . 10-5 A 25 . 10-6 A 25 . 10-6 A 0	4,42 V 4,43 V 4,09 V 3,01 V 2,02 V 1,03 V 0,13 V 0	0 V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V	442 . 10-4 A 443 . 10-4 A 409 . 10-4 A 301 . 10-4 A 202 . 10-4 A 103 . 10-4 A 13 . 10-4 A

R₁ = 390 Ω

R₂ = 100 Ω

b.    Transitor sebagai saklar tanpa R_B

V1 (V)	V2 (V)	VR (V)	I (A)
0 V 5 V 6 V 7 V 8 V	9 V 9 V 9 V 9 V 9 V	0,15 V 0,1 V 0,07 V 0,02 V 0 V	0,015 A 0,01 A 0,007 A 0,002 A 0 A

VI.   PEMBAHASAN

Pada praktikum kali ini membahas mengenai “Transitor Sebagai Saklar”. Dimana transitor adalah komponen aktif elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor yang pada umumnya berfungsi sebgai penguat tegangan, penguat arus dan juga dapat berfungsi sebagai saklar. Disini kita akan membahas bagaimana transitor itu digunakan sebgai saklar. Dalam praktikum  kali ini selain bertujuan untuk mengetahui cara menggunakan transitor sebagai saklar, tetapi juga untuk mempelajari bagaimana merancang rangkaian transitor sebagai saklar serta menganalisa rangkaian tersebut, dan yang terakhir yaitu agara mampu mengaplikasikan transitor sebagai saklar elektronik dalam kehidupan sehari-hari.

Pada praktikum kali ini dilakukan dua kali macam percobaan dengan dua model rangkaian yang berbeda, yang pertama dengan menggunakan resitor pada sambungan kaki baris dan yang kedua yaitu mengenai transitor sebagai saklar tanpa R_B ( tanpa resitor pada sambungan  kaki baris). Dimana pada praktikum kali ini alat dan komponen yang diperlukan adalah transitor, resitor, LED, project board, catu daya dan multimeter.

Rangkaian transitor sebagai saklar dengan sedikit modifikan yaitu dengan menambahkan LED pada bagian kolektornya seperti terlihat pada rangkaian berikut :

Rangakaian diatas desebut LED driver karena disana transitor berfungsi sebgai pengendali LED. Jika tegangan input rendah (low), maka transitor akan berada pada titik cut-off sehingga LED mati. Pabila tegangan input tinggi (high), transitor saturasi maka LED akan menyala.

Pada percobaan pertama yaitu mengenai transitor sebgai sakalar dengan menggunakan resistor (beban) pada kaki baris atau disebut R_B pada percobaan ini digunakan R₁ sebesar 390 Ω dan R₂ sebesar 100 Ω, sebuah transitor jenis NPN dan power supplay. Berikut bentuk rangkaian yang digunakan :

Berdasarkan percobaan yang dilakukan, maka diperolehlah data sebgai berikut. Pada V₁ = 0V dan V₂ = 9V diperoleh V_R1 = 0,06V dan V_R2 = 4,42V. Pada V₁ = 1V dan V₂ = 9V diperoleh V_R1 = 0,06V dan V_R2 = 4,43V. Pada V₁ = 2V dan V₂ = 9V diperoleh V_R1 = 0,06V dan V_R2 = 4,09V. Pada V₁ = 3V dan V₂ = 9V diperoleh V_R1 = 0,04V dan V_R2 = 3,01V. Pada V₁ = 4V dan V₂ = 9V diperoleh V_R1 = 0,03V dan V_R2 = 2,02V. Pada V₁ = 5V dan V₂ = 9V diperoleh V_R1 = 0,01V dan V_R2 = 1,03V. Sedangkan pada V₁ = 6V dan V₂ = 9V diperoleh V_R1 = 0,06V dan V_R2 = 0,13V. Dan terakhir pada V₁ = 7V dan V₂ = 9V diperoleh V_R1 = 0V

Sedangkan untuk menghitung I_b digunakan persamaan berikut :

Karena R₁ yang digunakan adalah 390 Ω, maka pada V_R1 = 0,06 V diperoleh :

Jafdi I_b pada V_n 0,06 V adalah sebesar 15.10^-5 A. Dengan perhitungan yang sama diperoleh arus basis pada V₁ bernilai 1 V dan V_R = 0,06 V yaitu sebesar 15. 10^-5 A; pada V₁ = 3 V dan V_R1 = 0,04 V diperoleh I_b sebesar 10^-4 A; pada V₁ = 4 V dan V_R1 = 0,03 V diperoleh I_b sebesar 7.10^-5 A; pada V₁ = 5 V dan V_R1 = 0,01 V diperoleh I_b sebesar 25.10^-6 A, demikian pula pada V₁ = 6V dan V_R1 = 0,01V. Dan pada V₁ = 7 V dan V_R1 = 0V diperoleh I_b sebesar 0A.

        Sedangkan untuk menentukan besar arus kolektor (k) digunakan persamaan :

Karena R₁ adalah sebesar 100Ω maka pada V_R2 = 4,42 V dan V₁ = 0V diperoleh :

Jadi, arus kolektor pada V₁ = 0V adalah 4,42.10^-4 A. Dengan persamaan yang serupa diperoleh nialai I_c pada V₁ = 1V dan V_R2 = 4,43 V senilai dengan 443.10^-4A : pada V₁ = 2V dan V_R2 = 4,09 V senilai 409.10^-4 A; pada V₁ = 3V dan V_R2 senilai 3,01 V diperoleh I_c senilai 301.10^-4 A; pada V₁ = 4V dan V_R2 = 2,02 V diperoleh I_c senilai 202.10^-4 A ; pada V₁ = 5V dan V_R2 = 1,03 V diperoleh I_c senilai 103.10^-4 A; dan terakhir pada V₁ = 6V dan V_R2 = 0,13 V diperoleh I_c senilai 13.10^-4 A.

        Percobaan kedua adalah mengenai transitor sebagai saklar tanpa R_B. Artinya hanya digunakan 1 resitor pada percobaan ini yaitu sebesar 10Ω. Ragkaian pada percobaan ini yaitu :

Setelah dilakukan perktikum diperolehlah data sebagai berikut. Pada V₁ = 0V dan V₂ = 9V diperoleh V_R = 0,15V; Pada V₁ = 5V dan V₂ = 9V diperoleh V_R = 0,1V; Pada V₁ = 6V dan V₂ = 9V diperoleh V_R = 0,07V; Pada V₁ = 7V dan V₂ = 9V diperoleh V_R = 0,02V; dan terakhir pada V₁ = 8V dan V₂ = 9V diperoleh V_R = 0V.

        Untuk menghitung nilai I_B (arus basis) digunakan persamaan :

Karena resistor yang digunakan adalah 10Ω maka pada V₁ = 0V dan V_R = 0,15 V diperoleh:

Jadi arus basis pada V₁ = 0V dan V_R = 0,15 V adalah 0,015 A; sama halnya dengan diatas, arus basis untuk V₁ yang lain dihitung dengan persamaan diatas. Untuk V₁ =5V dan V_R= 0,1V diperoleh I_B = 0,01A; Untuk V₁ =6V dan V_R= 0,07V diperoleh I_B = 0,07A; Untuk V₁ =7V dan V_R= 0,02V diperoleh I_B = 0,002A; dan pada V₁ =8V dan V_R= 0V diperoleh I_B = 0A.

VII.     KESIMPULAN

1.      Transitor dapat digunakan sebagai saklar elektronik dengan memberikan bias agar transitor bekerja pada daerah saturasi dan daerah cut-off. Pada daerah saturasi transitor berfungsi sebagai saklar tertutup dan pada daerah cut-off transitor berfungsi sebagai saklar terbuka.

2.      Rangkaian transitor sebagai saklar elektronik antara lain:

Gambar: transitor sebagai saklar dengan beban R_B

     Gambar : transitor sebagai saklar tanpa beban R_B

3.      Transitor sebagai saklar adalah aplikasi utama untuk penggunaan transitor. Transitor sebagai skalar dapat digunakan untuk mengendalikan perangkat elektronika, dengan daya tinggi seperti motor, selenoid atau lampu, tetapi transitor sebagai saklar juga dapat digunakan dalam elektronika digital dan sirkuit gerbang logika digital.

VIII.       DAFTAR PUSTAKA

Agung, Fajri Septia. 2014. Sistem Deteksi Asap Rokok pada Ruangan Bebas Asap                          Rokok             dengan Keluaran Suara. Jurnal Teknik Komputer Vol.8 No.1

Blocher, Richard.2003. Dasar Elektronika. Yogyakarta : Andi.

Rosella, Erica. 2008. Fisika. Jakarta : PT. Pustaka Media

Sutrisno . 1986. Elektronika Dasar dan Penerapannya. Bandung : ITB