Lewati ke isi

Transistor sebagai sakelar

Kurikulum: Sek I/II, A-level (Electronics), electronics courses

Buka versi lengkap ↗

Tujuan

Melihat bagaimana arus basis yang kecil mengendalikan arus kolektor yang besar, dan mengukur penguatan arus transistor.

Rangkaian

Sumber 6 V. Rangkaian basis: sakelar, resistor 4,7 kΩ, dan amperemeter — ke basis transistor NPN (\(\beta\) = 100). Rangkaian kolektor: lampu 6 V / 0,5 W dan amperemeter — ke kolektor. Emitor terhubung ke kutub negatif sumber. Sakelar tertutup.

Langkah kerja

  1. Catat pembacaan kedua amperemeter dan tentukan perbandingan arus kolektor terhadap arus basis.
  2. Buka sakelar, lalu tutup lagi. Amati lampu.
  3. Di kartu parameter resistor basis, ganti 4,7 kΩ dengan 47 kΩ. Catat lagi kedua arus dan tentukan perbandingannya.
  4. Di kartu parameter transistor, ubah penguatan arus \(\beta\) dari 100 menjadi 200.
Hasil yang diharapkan

Arus basis sekitar 1,1 mA, arus kolektor sekitar 82 mA — lampu menyala hampir dengan kecerahan penuh. Perbandingan arusnya sekitar 73, lebih kecil daripada \(\beta\): transistor dalam keadaan saturasi, dan arus kolektor kini dibatasi oleh lampu, bukan oleh basis. Tanpa arus basis transistor mati, dan lampu padam. Dengan resistor 47 kΩ arus basis sekitar 0,11 mA, arus kolektor sekitar 11 mA, dan lampu tidak menyala walaupun arus mengalir: filamen hanya dipanaskan sampai 960 K; perbandingan arusnya sama dengan \(\beta\) = 100. Dengan \(\beta\) = 200 arus kolektor menjadi dua kali lipat, menjadi 23 mA, sementara arus basis hampir tidak berubah. Pada transistor nyata \(\beta\) bukan sesuatu yang dapat Anda pilih: nilainya berbeda-beda antara transistor dari tipe yang sama, dari 100 sampai 300, dan perbandingan arus dengan resistor 47 kΩ akan menunjukkan \(\beta\) transistor Anda sendiri.

Pertanyaan

  1. Berapa kali lebih kecil arus yang menyalakan lampu dibandingkan arus lampu itu sendiri?
  2. Mengapa dengan resistor 4,7 kΩ perbandingan arus lebih kecil daripada \(\beta\), tetapi dengan 47 kΩ sama dengannya?
  3. Berapa resistor basis terbesar yang masih membuat transistor saturasi dengan lampu ini?
Jawaban
  1. Sekitar 73 kali: arus basis sekitar 1,1 mA menyalakan arus lampu sekitar 82 mA.
  2. Dengan 4,7 kΩ arus basis 1,1 mA memungkinkan \(\beta \cdot I_B\) ≈ 110 mA, lebih besar daripada arus yang dilewatkan lampu pada 6 V, sekitar 82 mA. Transistor dalam keadaan saturasi: tegangan antara kolektor dan emitor kecil, lampu dan sumber yang menentukan arus, dan tambahan arus basis tidak menaikkannya. Dengan 47 kΩ, \(\beta \cdot I_B\) ≈ 11 mA jauh di bawah arus yang dapat dilewatkan lampu, transistor bekerja di daerah aktif, dan arus kolektor sama dengan \(\beta\) kali arus basis.
  3. Saturasi memerlukan \(\beta \cdot I_B\) paling sedikit sebesar arus lampu, jadi \(I_B\) ≥ 82 mA / 100 = 0,82 mA. Tegangan pada resistor basis sekitar 1,1 mA · 4,7 kΩ ≈ 5,2 V, jadi \(R_B\) ≤ 5,2 V / 0,82 mA ≈ 6,3 kΩ, sekitar 6 kΩ. Dalam praktik dipakai resistor yang beberapa kali lebih kecil, untuk menyisakan cadangan bagi sebaran nilai \(\beta\).