Unipolar (FET)

BAB VI

UNIPOLAR (FET)

1. Pendahuluan    

Kerja JFET yaitu dengan variable kontrol V_GS dan konstanta I_DSS serta V_P sedangkan BJT dengan variable kontrol I_B dengan konstanta β.

Gambar 1.1 Simbol (a) JFET dan (b) BJT

Tabel 2 Perbandingan JFET dan BJT

 

2. Konstruksi dan karakteristik Transistor JFET

a. Konstruksi Transistor JFET Channel n dan Channel p

Transistor JFET (UJT) memiliki dua tipe yaitu Channel n dan Channel p. Konstruksi Transistor JFET Channel n merupakan persambungan tiga susunan lapisan bahan semikonduktor yaitu bahan p, bahan n, dan bahan p sedangkan Channel p merupakan persambungan tiga susunan lapisan bahan semikonduktor yaitu bahan n, bahan p, dan bahan n seperti gambar 2.1

Gambar 2.1 Konstruksi JFET (a) Channel n dan (b) Channel p 

b. Karakteristik Transistor JFET Channel n dan Channel p

a) Karakteristik JFET Channel n adalah semakin kecil nilai V_GS terhadap nol maka semakin kecil elektron mengalir dari kaki Source (S) ke kaki Drain (D) karena dari konstruksinya terlihat daerah depletion layer antara bahan semikonduksi tipe n dengan tipe p semakin membesar.

Gambar 2.3  Konstruksi dan karekteristik JFET Channel p

Pada kurva karakteristik output dibagi tiga operasi yaitu:

1. daerah saturasi (saturation region) yaitu daerah diatas V_GS = 0 V yang artinya  output menjadi cacat,  

2. daerah aktif (active ragion) yang artinya output tidak cacat asalkan tegangan V_GS berfluktuasi lebih besar atau sama dengan 0 V.

3. Daerah cutoff yang artinya output akan terpotong (cacat) jika V_GS lebih besar dari V_P .  

4. Sedangkan tegangan V_DS lebih kecil dari + V_P maka JFET bersifat sebagai resistansi.

3. Pemberian bias

Ada 3 macam rangkaian pemberian bias, yaitu:

1. Fixed bias yaitu, arus bias I_G didapat dari V_GG yang dihubungkan ke kaki G melewati tahanan R_G seperti gambar 3.1

maka,

 

Gambar 3.1 Rangkaian Fixed bias

2. Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input V_BB seperti gambar 3.2

Gambar 3.2 Rangkaian Self Bias

3. Voltage-divider Bias adalah tegangan V_G  didapatkan dari tegangan di R₂ dari hubungan V_DD seri dengan R₁ dan R₂ seperti gambar 3.3

Gambar 3.3 Rangkaian Voltage-divider Bias

4. Konfigurasi-konfigurasi penguat satu tingkat dan rangkaian ekivalen hybrid л

a. Common Source (CS) Amp.

Pada rangkaian ekivalen transistor unipolar tahanan r_л sangat besar sekali (r_л tidak ada).

a). rangkaian ekivalen hybrid л  CS Amp. pada frekuensi menengah adalah seperti pada gambar 4.2

Gambar 4.1 Rangkaian Common Source Amp.

Gambar 4.2 Rangkaian ekivalen hybrid л  pada mid-frequency.

Dari rangkaian ekivalen diatas dapat diturunkan rumus-rumus sebagai berikut.

dimana Vi =V,

sehingga,

b). rangkaian ekivalen hybrid л  CS Amp. pada frekuensi rendah adalah seperti pada gambar 4.3

Gambar 4.3 Rangkaian ekivalen hybrid л  pada low frekuency.

sehingga dihasilkan,

c). rangkaian ekivalen hybrid л  CS Amp. pada frekuensi tinggi adalah seperti pada gambar 4.4

Gambar 4.4 Rangkaian ekivalen hybrid л  pada high-frekuency.

sehingga dihasilkan,

b. Common Drain (CD) Amp.

Adapun rangkaian CD Amp. adalah seperti pada gambar 4.5

Gambar  4.5 Rangkaian Common Drain Amp.

Analisa rangkaian hybrid лnya adalah sebagai berikut.

a). rangkaian ekivalen hybrid л  CD Amp. pada frekuensi menengah adalah seperti pada gambar 4.6

Gambar 4.6 Rangkaian ekivalen hybrid л  pada mid-frequency.

dimana Vi =V+Vo,

sehingga,

b). rangkaian ekivalen hybrid л  CD Amp. pada frekuensi rendah adalah seperti pada gambar 4.7

Gambar 4.7 Rangkaian ekivalen hybrid л  pada low frekuency.

  sehingga dihasilkan,

c). rangkaian ekivalen hybrid л  CD Amp. pada frekuensi tinggi adalah seperti pada gambar 4.8

Gambar 4.8 Rangkaian ekivalen hybrid л  pada high-frekuency.

sehingga dihasilkan,

c. Common Gate (CG) Amp.

Adapun rangkaian CG Amp. adalah seperti pada gambar 4.9.

Gambar 4.9Rangkaian Common Gate Amp.

Analisa rangkaian hybrid л-nya adalah sebagai berikut.

a). rangkaian ekivalen hybrid л  CG Amp. pada frekuensi menengah adalah seperti pada gambar 4.10.

Gambar 4.10 Rangkaian ekivalen hybrid л  pada mid-frequency.

dimana Vi =-V,

sehingga,

b). rangkaian ekivalen hybrid л  CG Amp. pada frekuensi rendah adalah seperti pada gambar 4.11

Gambar 4.11 Rangkaian ekivalen hybrid л  pada low frekuency.

sehingga dihasilkan,

c). rangkaian ekivalen hybrid л  CG Amp. pada frekuensi tinggi adalah seperti pada gambar 4.12.

Gambar 4.12 Rangkaian ekivalen hybrid л  pada high-frekuency.

Dengan cara yang sama seperti penurunan rumus rangkaian ekivalen hybrid л pada frekuensi tinggi untuk transistor bipolar  sehingga dihasilkan,

 5. Penguat bertingkat JFET

Berikut contoh rangkaian dan hasil simulasi rangkaian bertingkat CS-CS Amp., seperti gambar 5.1

Gambar 5.1 Rangkaian CS-CS Amp dan rangkaian ekivalen hybrid л–nya.

Maka,

Kedua penguat bertingkat ini menggunakan bias dc sehingga didapatkan;

kedua transistor mempunyai

dan gm pada bias dc adalah:

  

Referensi :

1.   Boylestad, R. and Nashelsky, L., 1999, “Electronic Devices and Circuit Theory”, Prentice Hall, New Jersey.

2.  Hayt, W. H. and Neudeck, G. W., “Electronic Circuit Analysis and Design”, Houghton Mifflin Company, Boston.

3.  Coughlin, R. F. and Driscoll F. F., 1985, “Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits”, Prentice Hall, New Jersey.

4.  Paynter, R. T.,1997, ”Introductory Electronic Devices and Circuits”, Prentice Hall, New Jersey.

5. Malvino, 1985, “ Aproksimasi Rangkaian Semikonduktor: Pangantar Transistor dan Rangkaian Terpadu”, Penerbit Erlangga.

6.  Mike Tooley, 2002, “ Rangkain Elektronika: Prinsip dan Aplikasi”, Penerbit Erlangga

7.  Darwison, 2008, “Diktat Elektronika Analog”, Teknik Elektro – Unand, Padang.

8.  Darwison, 2011, “Diktat Dasar Elektronika”, Teknik Elektro – Unand, Padang.

9.  Darwison, 2011, “Panduan Praktikum Dasar Elektronika Digital”, Teknik Elektro – Unand,

6. HTML (Download Disini)
5. Rangkaian (Download Disini)