Transistor Saturasi Dijelajahi: Cara Mengidentifikasi dan Menggunakannya Secara Efektif

Transistor dalam Kondisi Saturasi

Sumber: Wikiwand

Transistor Saturasi? Apa artinya? Istilah ini hanya akan bermakna jika Anda adalah desainer atau insinyur yang cukup familiar dengan saklar transistor.

Jika tidak, kami akan uraikan untuk Anda.

Saat Anda menangani perangkat DC dengan tegangan rendah, biasanya Anda akan mematikannya atau menyalakannya. Anda dapat mencapai ini dengan menggunakan saklar transistor. Namun, transistor harus berada dalam kondisi saturasi untuk menghidupkan atau mematikan perangkat DC.

Nanti dalam artikel ini, kami akan membahas lebih lanjut topik ini, menunjukkan mode operasi, perhitungan, dan banyak lagi.

Jadi, mari kita mulai!

Apa Itu Saturasi Transistor?

Saturasi Transistor BD135

Sumber: Wikimedia Commons

Saturasi terjadi ketika suatu sistem mencapai ambang atau nilai maksimumnya. Jadi, transistor beroperasi dalam area saturasi saat arus mencapai nilai tertinggi yang ditentukan.

Misalnya, saat Anda menuangkan cairan ke dalam gelas sampai mencapai tepi—ia berada dalam kondisi saturasi. Dan itu karena gelas tidak dapat menampung minuman lagi. Juga, saat Anda mengubah konfigurasi transistor, ia dengan cepat mengubah tingkat saturasi levelnya.

Namun, sangat penting untuk dicatat bahwa saat Anda mengonfigurasi transistor, perangkat tidak mencapai titik saturasinya. Dan itu karena kolektor-basis tidak tetap dalam mode bias terbalik. Akibatnya, akan terjadi distorsi pada sinyal keluaran.

Apa Itu Mode Operasi?

Transistor beroperasi dalam empat mode berbeda karena merupakan perangkat non-linear. Dan mode-mode ini menunjukkan arus yang mengalir melalui mereka (misalnya, dari kolektor NPN ke emitter).

Transistor NPN

Selanjutnya, jika Anda ingin mengetahui mode transistor, Anda harus memperhatikan hubungan dan tegangan dari tiga pin.

Jadi, V_BC adalah tegangan yang berpindah dari basis ke kolektor, dan V_BE merujuk pada arus yang berpindah dari tanah ke emitter. Dengan demikian, mode operasi meliputi:

Mode Saturasi

Saat transistor berada dalam mode saturasi, ia “Menyala.” Plus, ia berperilaku seperti rangkaian pendek antara kolektor dan emitter.

Emitter NPN

Sumber: Wikimedia Commons

Juga, mode ini membuat dioda transistor menjadi bias maju. Dan bias maju adalah saat V_BE dan V_BC lebih besar dari nol. Selain itu, itu berarti V_B lebih tinggi dari V_C dan V_E.

Dengan kata lain, agar transistor memasuki saturasi, V_BE harus lebih tinggi dari tegangan ambang. Anda dapat menyatakan penurunan tegangan dengan beberapa singkatan seperti V_d, V_th, dll., dan nilainya bervariasi antara transistor dan bahkan suhu.

Jadi, pada suhu ruangan, kami dapat memperkirakan banyak transistor memiliki penurunan tegangan sekitar 0,6V.

Selanjutnya, sangat penting untuk dicatat bahwa Anda mungkin tidak memiliki konduksi yang baik antara kolektor dan emitter. Akibatnya, Anda akan memperhatikan penurunan tegangan kecil pada node-node.

Produsen sering menunjukkan tegangan ini dalam datasheet transistor sebagai V_CE(sat) (tegangan saturasi CE). Dan Anda dapat mendefinisikan V_CE(Sat) sebagai tegangan dari kolektor ke emitter yang diperlukan transistor untuk saturasi.

Nilai V_CE(Sat) berkisar antara 0,05 – 0,2V. Dan itu menunjukkan bahwa V_C harus sedikit lebih tinggi dari V_E agar transistor memasuki mode saturasi. Plus, V_C dan V_E harus lebih kecil dari V_B.

Reverse-Active

Mode reverse-active terjadi ketika transistor memperkuat dan mengkonduksi tetapi arus bergerak dalam arah yang berlawanan (dari emitter ke kolektor).

Penguat Transistor

Sumber: Wikimedia Commons

Jadi, agar transistor berada dalam mode non-aktif terbalik, tegangan pada emitter harus lebih tinggi dari basis. Dan tegangan ini harus lebih besar dari kolektor. Dengan kata lain, V_C<V_B<V_E.

Juga, tidak mudah untuk melihat produsen merancang mode aktif terbalik untuk aplikasi. Dan itu karena model ini tidak menggerakkan transistor.

Aktif

V_BC dan V_BE transistor harus berbahaya dan lebih besar dari nol dalam mode ini, masing-masing. Juga, itu berarti tegangan basis harus lebih tinggi dari emitter tetapi lebih rendah dari kolektor.

Jadi, kolektor harus lebih tinggi dari emitter, yaitu, V_C>V_B>V_E. Menariknya, model ini adalah mode paling kuat transistor karena mengubah perangkat menjadi penguat.

Oleh karena itu, arus yang masuk ke pin basis meningkat. Akibatnya, arus yang masuk ke kolektor keluar dari emitter.

Ic = bI_B

Dimana:

Ic = arus kolektor

b = faktor penguatan

I_B = arus basis

Cut-Off

Mode ini terjadi ketika transistor mati—yang berlawanan dengan saturasi. Jadi, dalam mode ini, transistor mirip dengan rangkaian terbuka karena tidak memiliki arus kolektor dan emitter.

Bagaimana cara Anda membuat transistor memasuki mode ini? Anda dapat melakukannya dengan memastikan bahwa tegangan emitter dan kolektor lebih besar dari tegangan basis. Dengan kata lain, nilai V_BE dan V_BC harus negatif.

Anda dapat menunjukkan mode cut-off seperti:

V_C > V_B

V_E >V_B

Penting untuk dicatat bahwa kami merujuk pada mode transistor NPN selama artikel ini. Jadi, untuk transistor PNP, Anda akan memiliki karakteristik yang berlawanan dengan NPN. Misalnya, dalam mode saturasi transistor PNP, arus bergerak dari emitter ke kolektor.

Juga, Anda dapat merujuk pada tabel di bawah ini untuk pemahaman yang lebih baik:

Cara Menghitung Saturasi Transistor

Menghitung saturasi transistor mudah ketika ada kurva yang dapat Anda pelajari. Jadi, jika kurva Anda menunjukkan bahwa tingkat tegangan adalah 0V sementara arus relatif tinggi—gunakan hukum Ohm.

Dengan cara itu, Anda akan dapat menentukan resistansi antara pin-pin (kolektor dan emitter) transistor seperti ini:

R_CE =  V_CE           0 V

       ——   =   ——   = 0 W

             I_C             I_C(Sat)

Bagaimana jika Anda perlu menentukan arus kolektor saturasi perkiraan untuk transistor dalam rangkaian? Anda dapat mendapatkannya dengan mengasumsikan nilai rangkaian pendek yang sesuai di seluruh CE (kolektor-emitter) perangkat. Kemudian masukkan ke dalam rumus di atas. Anda dapat memasukkan V_CE sebagai 0V dan menghitung untuk V_CE(Sat).

Juga, jika rangkaian memiliki konfigurasi fixed-bias, Anda dapat menerapkan rangkaian pendek. Akibatnya, RC (tegangan di seluruh) akan sama dengan V_CC. Dan Anda dapat menyatakan kondisi seperti di bawah ini.

• I_C(Sat)  =  V_CC/RC 

Bagaimana Mengetahui apakah Transistor Saturasi?

Mengoperasikan transistor pada saturasi tidak mudah, namun mungkin. Juga, sangat penting untuk mengatur operasi Anda dalam wilayah aktif jika Anda ingin mengoperasikan transistor Anda seperti penguat. Berikut adalah metode teruji untuk mengetahui transistor yang saturasi:

1. Dengan melakukan pengukuran aktual

2. Melakukan simulasi—metode yang lebih baik dari yang sebelumnya

3. Komputasi—metode lama yang murah dan tanpa keterbatasan. Salah satu cara Anda dapat menggunakan metode ini adalah dengan mengasumsikan bahwa rangkaian berada dalam saturasi. Dengan demikian, selesaikan untuk gain maksimum dari rangkaian. Kemudian, hubungkan dengan kemajuan arus minimum perangkat.

Penutup

Dalam kenyataan, ada berbagai cara yang dapat Anda gunakan untuk mengidentifikasi saturasi transistor. Bagaimanapun, itu adalah satu-satunya cara transistor akan bekerja sebagai saklar untuk mengatur tegangan DC rendah.

Juga, itu datang dengan empat mode operasi, dan kondisinya berbeda untuk transistor NPN dan PNP. Apakah Anda memiliki pertanyaan atau kekhawatiran tentang transistor yang saturasi? Jangan ragu untuk menghubungi kami.