Pada Transistor sebagai saklar, transistor akan bekerja pada area cut-off dan saturation..Transistor akan berfungsi ON ketika saturasi dan akan berfungsi OFF ketika cut-off
Kondisi Cut-off dan Saturasi
a. Cut Off :
Daerah cut off merupakan daerah kerja transistor dimana
keadaan transistor menyumbat pada hubungan kolektor – emitor. Daerah cut
off sering dinamakan sebagai daerah mati karena pada daerah kerja ini
transistor tidak dapat mengalirkan arus dari kolektor ke emitor. Pada
daerah cut off transistor dapat di analogikan sebagai saklar terbuka
pada hubungan kolektor – emitor.
Titik cut-off transistor adalah titik dimana transistor
tidak menghantarkan arus dari kolektro ke emitor, atau titik dimana
transistor dalam keadaan menyumbat. Pada titik ini tidak ada arus yang
mengalir dari kolektor ke emitor. Titik Cutoff didefinisikan juga
sebagai keadaan dimana IE = 0 dan IC = ICO, dan diketahui bahwa bias
mundur VBE.sat = 0,1 V (0 V)
akan membuat transistor germanium (silikon) memasuki daerah cutoff.
Titik cut-off transistor ini dapat dianalogikan sebagai saklar dalam
kondisi terbuka (Off).
Titik Cut-Off Transistor Adalah Transistor Dalam Kondisi Off (Saklar Terbuka).
Titik cut-off transistor terjadi pada saat transistor
tidak mendapat bias pada basis, sehingga transistor tidak konduk atau
mengalirkan arus dari kolektor ke emitor. Titik cut-off transistor ini
memiliki VCE yang maksimum yaitu mendekati VCC seperti ditunjunkan pada
grafik titik cut-off pada garis beban transistor berikut.
Grafik Titik Cut-Off Pada Garis Beban Transistor :
Short-Circuited Base
Andaikan bahwa basis dihubungkan langsung ke emitor
sehingga VE = VBE = 0. Maka, IC ≡ ICES tidak akan naik melebihi nilai
arus cutoff ICO.
Open-Circuited Base
Jika basis dibiarkan “mengambang” (tidak dihubungkan ke
manapun) sehingga IB = 0, didapatkan bahwa IC ≡ ICEO. Pada arus rendah α
≈ 0,9 (0) untuk germanium (silikon), dan dengan demikian IC ≈10
ICO(ICO) untuk Ge (Si). Nilai VBE untuk kondisi open-base ini (IC = -IE)
adalah sepersepuluhan milivolt berupa bias maju.
Cutin Voltage
Karakteristik volt-amper antara basis dan emitor pada
tegangan kolektor-emitor konstan tidak serupa dengan karakteristirk
volt-amper junction dioda sederhana. Jika junction emitor mendapat bias
mundur, arus basis menjadi sangat kecil, dalam orde nanoamper atau
mikroamper, masing-masing untuk silikon dan germanium. Jika junction
emitor diberi bias maju, seperti pada dioda sederhana, tidak terdapat
arus basis hingga junction emitor mendapat bias maju sebesar |VBE| >
|Vγ|, dengan Vγ adalah tegangan cutin (cutin voltage). Karena arus
kolektor secara nominal proportional terhadap arus basis, maka pada
kolektorpun tidak terdapat arus, hingga terdapat arus pada basis. Oleh
karena itu, plot arus kolektor terhadap tegangan basis-emitor akan
memperlihatkan tegangan cutin, seperti halnya pada dioda.
Besarnya tegangan antara kolektor dan emitor transistor pada kondisi mati atau cut off adalah :
Karena kondisi mati Ic = 0 (transistor ideal) maka:
Besar arus basis Ib adalah
b. Daerah kerja Transistor Saturasi :
Daerah kerja transistor Saturasi adalah keadaan dimana
transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor
sehingga transistor tersebut seolah-olah short pada hubungan kolektor –
emitor. Pada daerah ini transistor dikatakan menghantar maksimum
(sambungan CE terhubung maksimum).
Saturasi terjadi saat tegangan VCE = 0, artinya tidak ada
jatuh tegangan yang terjadi di VCE, atau dengan kata lain kita dapat
mengatakan IC mendapatkan hasil maksimumnya.
Untuk rangkaian seperti diatas dapat menemukan IC yaitu IC=VCC/(RC+RE).
Besarnya tegangan kolektor emitor Vce suatu transistor pada konfigurasi diatas dapat diketahui sebagai berikut.
Karena kondisi jenuh Vce = 0V (transistor ideal) maka besarnya arus kolektor (Ic) adalah :
Besarnya arus yang mengalir agar transistor menjadi jenuh (saturasi) adalah:
Sehingga besar arus basis Ib jenuh adalah :
Daerah Aktif Transistor
Pada daerah kerja ini transistor biasanya digunakan
sebagai penguat sinyal. Transistor dikatakan bekerja pada daerah aktif
karena transistor selelu mengalirkan arus dari kolektor ke emitor
walaupun tidak dalam proses penguatan sinyal, hal ini ditujukan untuk
menghasilkan sinyal keluaran yang tidak cacat. Daerah aktif terletak
antara daerah jenuh (saturasi) dan daerah mati (Cut off).
Kondisi aktif adalah dimana transistor mengalirkan arus
listrik dari kolektor ke emitor walau tidak dalam kondisi atau proses
penguatan sinyal, hal ini akan bisa kita lihat jika kita mengukur sinyal
yang keluar dari transistor tersebut tidak cacat bentuknya, misalnya
berbentuk sinyal sinus, kotak, segitiga dan lain-lain tanpa cacat.
Kemudian kondisi jenuh adalah dimana kondisi transistor ketika Vce = 0
volt sampai 0.7 volt, ini untuk jenis transistor silikon. Daerah aktif
terjadi bila sambungan emiter diberi bias maju dan sambungan kolektor
diberi bias balik. Pada daerah aktif arus kolektor sebanding dengan arus
basis. Penguatan sinyal masukan menjadi sinyal keluaran terjadi pada
daerah aktif.
Semua titik operasi antara titik sumbat dan penjenuhan
adalah daerah aktif dari transistor. Dalam daerah aktif, dioda emiter
dibias forward dan dioda kolektor dibias reverse. Perpotongan dari arus
basis dan garis beban adalah titik stationer (quiescent) Q seperti dalam
gambar. daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif,
dimana arus IC konstan terhadap berapapun nilai Vce. Pada daerah aktif
arus kolektor sebanding dengan arus basis. Penguatan sinyal masukan
menjadi sinyal keluaran terjadi pada daerah aktif.
jika hukum kirchoff mengenai tegangan dan arus diterapkan pada loop kolektor ( rangkaian CE ), maka dapat diperoleh hubungan :
VCE = VCC – IC RC
dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah :
PD = VCE . IC
dissipasi daya ini berupa panas yang menyebabkan naiknya
temperatur transistor. Umumnya untuk transistor power sangat perlu untuk
mengetahui spesifikasi Pdmax. Spesifikasi ini menunjukkan termperatur
kerja maksimum yang diperbolehkan agar transistor masih bekerja normal.
Sebab jika transistor bekerja melebihi kapasitas daya Pdmax, maka
transistor dapat rusak atau terbakar.
Sumber :
https://skemaku.com/fungsi-transistor-sebagai-saklar/
https://ariefhari.wordpress.com/2016/01/16/cara-kerja-transistor-cut-off-saturasi-aktif/
