Bias Transistor pada Rangkaian Pembagi Tegangan
Salah satu fungsi dari transistor adalah sebagai pembagi tegangan. Dalam memahami peran transistor sebagai pembagi tegangan, ada baiknya Anda memahami terlebih dahulu dasar-dasar dari transistor, ini supaya memudahkan pemahaman pada materi pembahasan ini.
Di atas adalah gambaran singkat dari dasar-dasar perhitungan dalam transistor. Untuk β (beta) atau hfe Anda dapat mencarinya dari datasheet transistor yang digunakan.
Karena transistor NPN cenderung lebih banyak digunakan maka dalam pembahasan ini akan menggunakan transistor NPN sebagai contoh soalnya.
Contoh Perhitungan Rangkaian Pembagi Tegangan
Pada gambar di atas adalah soal rangkaian pembagi tegangan, dan kita diperintahkan untuk mencari besarnya arus yang mengalir pada basis (IB), arus kolektor (IC), arus emitor (IE), arus R1 (IR1), arus R2 (IR2), potensial basis (VB), dan potensial kolektor (VC).
Langkah pertama adalah menentukan besarnya arus yang mengalir pada basis (IB). Untuk mempermudah pengerjaan Anda dapat mengaplikasikan teorema Thevenin, seperti pada gambar di atas.
R1 dan R2 menjadi hambatan Thevenin (RTh) dan tegangan sumber menjadi tegangan Thevenin (VTh).
Karena yang dicari IB maka Anda dapat menggunakan hukum tegangan kirchhoff untuk menentukan persamaan pada loop, VTh – IB.Rth – VBE – IE.RE = 0.
Hasil persamaannya adalah IB = (VTh – 0,7) / {RTh + (β+1) . RE}. Besarnya VBE biasanya berkisar 0,6 V hingga 0,7 V, di sini menggunakan 0,7 V.
Selanjutnya, menentukan tegangan Thevenin (VTh) dan hambatan Thevenin (RTh).
Dalam menentukan tegangan Thevenin (dalam kasus ini sama halnya dengan tegangan R2) Anda akan lebih mudah mengerti jika sudah paham tentang rangkaian sederhana pembagi tegangan.
Kemudian, menghitung hambatan total R1 dan R2 (dihitung secara paralel).
Langkah selanjutnya memasukkan hasil dari VTh dan RTh ke dalam persamaan IB.
Setelah diketahui persamaan yang digunakan untuk menentukan IB, langkah selanjutnya memasukkan nilai-nilai ke dalam persamaan, dan lakukan perhitungan.
Kemudian, diketahui jika besarnya arus pada basis 0,000017 A atau 0,017 mA.
Jika IB sudah diketahui maka langkah selanjutnya adalah mencari besarnya arus kolektor (IC). Rumusnya IC = β × IB. Dalam rangkaian ini nilai β dari transistor adalah 100. Jadi 100 × 0,000017 A = 0,0017 A atau 1,7 mA.
Apabila arus basis dan arus kolektor sudah diketahui, maka mudah untuk mencari arus emitor, yaitu tinggal menjumlahkan keduanya. Ini seperti halnya hukum arus Kirchhoff, di mana jumlah arus yang keluar adalah sama dengan jumlah arus yang masuk.
Arus masuk adalah IB dan IC, sedangkan arus keluar IE. Jadi, IE = IB + IC. Jawabannya 0,001717 A atau 1,717 mA.
Kemudian, menghitung potensial pada titik E (VE). Caranya dengan menggunakan hukum Ohm, VE = IE × RE. Jawabannya adalah 1,29 V.
Selanjutnya, mencari potensial pada titik B (VB). Jadi, VBE adalah VB dikurangi VE, di mana biasanya hasilnya 0,6 hingga 0,7 V, dan di rangkaian ini menggunakan 0,7 V. Dengan demikian, VB sama artinya dengan VE ditambah 0,7 V, hasilnya adalah 1,99 V.
Dengan menggunakan prinsip hukum tegangan Kirchhoff nilai potensial titik C (VC) dapat diketahui. Di mana VC merupakan hasil dari VCC dikurangi tegangan RC, atau dapat juga ditulis VC = VCC – IC.RC dan hasilnya adalah 6,79 V.
Selanjutnya, mencari besarnya arus yang mengalir melewati R2 (IR2). Caranya, yaitu dengan menggunakan hukum Ohm, di mana IR2 adalah VB dibagi R2, dan hasilnya 0,000623 A.
Arus yang melalui IR1 adalah penjumlahan dari IR2 dengan IB, ini karena arus yang masuk sama dengan arus yang keluar. Arus yang masuk IR1 dan yang keluar IR2 dan IB. Jadi, IR1 adalah 0,00064 A.
Untuk menganalisa perhitungan, Anda dapat menjumlahkan VR1 dan VR2, di mana hasilnya sama dengan VCC.
Namun, dalam perhitungan ini hasilnya tidak sama persis dengan VCC, itu dapat dimaklumi karena terjadi pembulatan di beberapa hasil perhitungan sebelumnya. Akan tetapi, yang terpenting hasilnya tidak terlalu jauh, 9,03 V itu masih sama kira-kira dengan 9 V.
