Konfigurasi Transistor
Setiap transistor memiliki tiga terminal, yaitu emitter, itu base, dan collector. Dengan menggunakan 3 terminal ini transistor dapat dihubungkan dalam rangkaian dengan satu terminal yang sama untuk input dan output dalam tiga konfigurasi yang berbeda.
Ketiga jenis konfigurasi tersebut adalah Common Base, Common Emitter dan Common Collectorkonfigurasi. Dalam setiap konfigurasi, persimpangan emitor bias maju dan pertemuan kolektor bias balik.
Konfigurasi Common Base (CB)
Nama itu sendiri menyiratkan bahwa Baseterminal diambil sebagai terminal umum untuk input dan output transistor. Koneksi basis umum untuk transistor NPN dan PNP ditunjukkan pada gambar berikut.
Demi pemahaman, mari kita pertimbangkan transistor NPN dalam konfigurasi CB. Ketika tegangan emitor diterapkan, karena bias maju, elektron dari terminal negatif mengusir elektron emitor dan arus mengalir melalui emitor dan basis ke kolektor untuk menyumbangkan arus kolektor. Tegangan kolektor V CB dijaga konstan selama ini.
Dalam konfigurasi CB, arus input adalah arus emitor IE dan arus keluaran adalah arus kolektor IC.
Faktor Amplifikasi Saat Ini (α)
Rasio perubahan arus kolektor (ΔI C ) terhadap perubahan arus emitor (ΔI E ) ketika tegangan kolektor V CB dijaga konstan, disebut sebagaiCurrent amplification factor. Ini dilambangkan denganα.
$ \ alpha = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_E} $ pada V CB konstan
Ekspresi untuk arus Kolektor
Dengan ide di atas, mari kita coba menggambar beberapa ekspresi arus kolektor.
Seiring dengan arus emitor yang mengalir, ada sejumlah arus basis IByang mengalir melalui terminal basis karena rekombinasi lubang elektron. Karena persimpangan kolektor-basis bias balik, ada arus lain yang dialirkan karena pembawa muatan minoritas. Ini adalah arus bocor yang dapat diartikan sebagaiIleakage. Hal ini disebabkan oleh operator muatan minoritas dan karenanya sangat kecil.
Arus emitor yang mencapai terminal kolektor adalah
$$ \ alpha I_E $$
Arus kolektor total
$$ I_C = \ alpha I_E + I_ {kebocoran} $$
Jika tegangan basis-emitor V EB = 0, maka arus bocor kecil mengalir, yang dapat disebut sebagai I CBO (arus basis kolektor dengan keluaran terbuka).
Oleh karena itu, arus kolektor dapat dinyatakan sebagai
$$ I_C = \ alpha I_E + I_ {CBO} $$
$$ I_E = I_C + I_B $$
$$ I_C = \ alpha (I_C + I_B) + I_ {CBO} $$
$$ I_C (1 - \ alpha) = \ alpha I_B + I_ {CBO} $$
$$ I_C = \ frac {\ alpha} {1 - \ alpha} I_B + \ frac {I_ {CBO}} {1 - \ alpha} $$
$$ I_C = \ left (\ frac {\ alpha} {1 - \ alpha} \ right) I_B + \ left (\ frac {1} {1 - \ alpha} \ kanan) I_ {CBO} $$
Oleh karena itu, turunan di atas adalah ekspresi arus kolektor. Nilai arus kolektor bergantung pada arus basis dan arus bocor bersama dengan faktor penguatan arus transistor yang digunakan.
Karakteristik konfigurasi CB
Konfigurasi ini memberikan penguatan tegangan tetapi tidak ada penguatan arus.
Karena V CB konstan, dengan sedikit peningkatan pada tegangan basis Emitor V EB , arus Emitor I E akan meningkat.
Arus Emitter I E tidak tergantung pada tegangan Collector V CB .
Tegangan Kolektor V CB dapat mempengaruhi arus kolektor I C hanya pada tegangan rendah, ketika V EB dijaga konstan.
Resistensi masukan Riadalah rasio perubahan tegangan basis-emitor (ΔV EB ) terhadap perubahan arus emitor (ΔI E ) pada tegangan basis kolektor konstan V CB .
$ R_i = \ frac {\ Delta V_ {EB}} {\ Delta I_E} $ pada konstanta V CB
Karena resistansi masukan bernilai sangat rendah, nilai V EB yang kecil sudah cukup untuk menghasilkan aliran arus emitor I E yang besar .
Resistensi keluaran Roadalah rasio perubahan tegangan basis kolektor (ΔV CB ) terhadap perubahan arus kolektor (ΔI C ) pada arus emitor konstan IE.
$ R_o = \ frac {\ Delta V_ {CB}} {\ Delta I_C} $ konstan I E
Sebagai resistansi keluaran adalah nilai yang sangat tinggi, perubahan besar dalam V CB menghasilkan perubahan yang sangat sedikit di arus kolektor I C .
Konfigurasi ini memberikan stabilitas yang baik terhadap peningkatan suhu.
Konfigurasi CB digunakan untuk aplikasi frekuensi tinggi.
Konfigurasi Common Emitter (CE)
Nama itu sendiri menyiratkan bahwa Emitterterminal diambil sebagai terminal umum untuk input dan output transistor. Sambungan Common Emitter untuk transistor NPN dan PNP seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.
Seperti pada konfigurasi CB, persimpangan emitor bias maju dan pertemuan kolektor bias balik. Aliran elektron dikendalikan dengan cara yang sama. Arus masukan adalah arus basisIB dan arus keluaran adalah arus kolektor IC sini.
Faktor Amplifikasi Arus Basis (β)
Rasio perubahan arus kolektor (ΔI C ) terhadap perubahan arus basis (ΔI B ) dikenal sebagaiBase Current Amplification Factor. Ini dilambangkan dengan β.
$$ \ beta = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_B} $$
Hubungan antara β dan α
Mari kita coba untuk menurunkan hubungan antara faktor amplifikasi arus basis dan faktor amplifikasi arus emitor.
$$ \ beta = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_B} $$
$$ \ alpha = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_E} $$
$$ I_E = I_B + I_C $$
$$ \ Delta I_E = \ Delta I_B + \ Delta I_C $$
$$ \ Delta I_B = \ Delta I_E - \ Delta I_C $$
Kami bisa menulis
$$ \ beta = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_E - \ Delta I_C} $$
Membagi dengan ΔI E
$$ \ beta = \ frac {\ Delta I_C / \ Delta I_E} {\ frac {\ Delta I_E} {\ Delta I_E} - \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_E}} $$
Kita punya
$$ \ alpha = \ Delta I_C / \ Delta I_E $$
Karena itu,
$$ \ beta = \ frac {\ alpha} {1 - \ alpha} $$
Dari persamaan di atas, terbukti bahwa ketika α mendekati 1, β mencapai tak terhingga.
Karenanya, the current gain in Common Emitter connection is very high. Inilah alasan mengapa koneksi rangkaian ini banyak digunakan di semua aplikasi transistor.
Ekspresi untuk Arus Kolektor
Dalam konfigurasi Common Emitter, I B adalah arus masukan dan I C adalah arus keluaran.
Kita tahu
$$ I_E = I_B + I_C $$
Dan
$$ I_C = \ alpha I_E + I_ {CBO} $$
$$ = \ alpha (I_B + I_C) + I_ {CBO} $$
$$ I_C (1 - \ alpha) = \ alpha I_B + I_ {CBO} $$
$$ I_C = \ frac {\ alpha} {1 - \ alpha} I_B + \ frac {1} {1 - \ alpha} I_ {CBO} $$
Jika rangkaian basis terbuka, yaitu jika I B = 0,
Arus pemancar kolektor dengan basis terbuka adalah I CEO
$$ I_ {CEO} = \ frac {1} {1 - \ alpha} I_ {CBO} $$
Mengganti nilai ini dalam persamaan sebelumnya, kita dapatkan
$$ I_C = \ frac {\ alpha} {1 - \ alpha} I_B + I_ {CEO} $$
$$ I_C = \ beta I_B + I_ {CEO} $$
Oleh karena itu persamaan arus kolektor diperoleh.
Tegangan Lutut
Dalam konfigurasi CE, dengan menjaga arus basis I B konstan, jika V CE bervariasi, I C meningkat hampir 1v dari V CE dan tetap konstan setelahnya. Nilai V CE yang mana arus kolektor I C berubah dengan V CE disebutKnee Voltage. Transistor saat beroperasi dalam konfigurasi CE, dioperasikan di atas tegangan lutut ini.
Karakteristik Konfigurasi CE
Konfigurasi ini memberikan penguatan arus dan penguatan tegangan yang baik.
Menjaga V CE konstan, dengan sedikit peningkatan V BE , arus basis I B meningkat dengan cepat daripada konfigurasi CB.
Untuk setiap nilai V CE di atas tegangan lutut, saya C kira-kira sama βI B .
Resistensi masukan Riadalah rasio perubahan tegangan basis emitor (ΔV BE ) terhadap perubahan arus basis (ΔI B ) pada tegangan emitor kolektor konstan V CE .
$ R_i = \ frac {\ Delta V_ {BE}} {\ Delta I_B} $ pada konstanta V CE
Karena resistansi masukan bernilai sangat rendah, nilai V BE yang kecil sudah cukup untuk menghasilkan aliran arus basis I B yang besar .
Resistensi keluaran Roadalah rasio perubahan kolektor emitor tegangan (ΔV CE ) untuk perubahan arus kolektor (ΔI C ) di konstan I B .
$ R_o = \ frac {\ Delta V_ {CE}} {\ Delta I_C} $ pada konstanta I B
Karena resistansi keluaran rangkaian CE lebih kecil dari pada rangkaian CB.
Konfigurasi ini biasanya digunakan untuk metode stabilisasi bias dan aplikasi frekuensi audio.
Konfigurasi Common Collector (CC)
Nama itu sendiri menyiratkan bahwa Collectorterminal diambil sebagai terminal umum untuk input dan output transistor. Sambungan common collector untuk transistor NPN dan PNP seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.
Seperti pada konfigurasi CB dan CE, persimpangan emitor bias maju dan pertemuan kolektor bias balik. Aliran elektron dikendalikan dengan cara yang sama. Arus masukan adalah arus basisIB dan arus keluaran adalah arus emitor IE sini.
Faktor Amplifikasi Saat Ini (γ)
Rasio perubahan arus emitor (ΔI E ) terhadap perubahan arus basis (ΔI B ) dikenal sebagaiCurrent Amplification factordalam konfigurasi common collector (CC). Ini dilambangkan dengan γ.
$$ \ gamma = \ frac {\ Delta I_E} {\ Delta I_B} $$
- Gain arus dalam konfigurasi CC sama dengan konfigurasi CE.
- Penguatan tegangan dalam konfigurasi CC selalu kurang dari 1.
Hubungan antara γ dan α
Mari kita coba menggambar hubungan antara γ dan α
$$ \ gamma = \ frac {\ Delta I_E} {\ Delta I_B} $$
$$ \ alpha = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_E} $$
$$ I_E = I_B + I_C $$
$$ \ Delta I_E = \ Delta I_B + \ Delta I_C $$
$$ \ Delta I_B = \ Delta I_E - \ Delta I_C $$
Mengganti nilai I B , kita dapatkan
$$ \ gamma = \ frac {\ Delta I_E} {\ Delta I_E - \ Delta I_C} $$
Membagi dengan ΔI E
$$ \ gamma = \ frac {\ Delta I_E / \ Delta I_E} {\ frac {\ Delta I_E} {\ Delta I_E} - \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_E}} $$
$$ = \ frac {1} {1 - \ alpha} $$
$$ \ gamma = \ frac {1} {1 - \ alpha} $$
Ekspresi arus kolektor
Kita tahu
$$ I_C = \ alpha I_E + I_ {CBO} $$
$$ I_E = I_B + I_C = I_B + (\ alpha I_E + I_ {CBO}) $$
$$ I_E (1 - \ alpha) = I_B + I_ {CBO} $$
$$ I_E = \ frac {I_B} {1 - \ alpha} + \ frac {I_ {CBO}} {1 - \ alpha} $$
$$ I_C \ cong I_E = (\ beta + 1) I_B + (\ beta + 1) I_ {CBO} $$
Di atas adalah ekspresi arus kolektor.
Karakteristik Konfigurasi CC
Konfigurasi ini memberikan penguatan arus tetapi tidak ada penguatan tegangan.
Dalam konfigurasi CC, resistansi masukan tinggi dan resistansi keluaran rendah.
Penguatan tegangan yang disediakan oleh rangkaian ini kurang dari 1.
Jumlah arus kolektor dan arus basis sama dengan arus emitor.
Sinyal input dan output berada dalam fase.
Konfigurasi ini berfungsi sebagai keluaran penguat non-pembalik.
Sirkuit ini banyak digunakan untuk pencocokan impedansi. Artinya, untuk menggerakkan beban impedansi rendah dari sumber impedansi tinggi.