Rangkaian bias transistor - Bias Pembagi tegangan

Gambar 1

Gambar 1 menunjukkan bias pembagi tegangan, bias yang paling banyak dipakai dalam rangkaian – rangkaian diskrit linear. Nama “pembagi tegangan” (“voltage divider”) berasal dari pembagi tegangan yang dibentuk oleh R1 dan R2. Tegangan pada R2......membias forward dioda emitter. Seperti biasa, catu VCC membias reverse dioda kolektor. 

Arus Emiter
Rangkaian bias pembagi tegangan yang khusus bekerja sebagai berikut. Arus basis dalam gambar 1 kecil sekali dibandingkan dengan arus dalam R1 dan R2. Akibatnya kita dapat menggunakan teorema pembagi tegangan untuk mendapatkan tegangan pada R2.

Persamaan 1

Hukum tegangan kirchoff memberikan
VE = V2 – VBE …………………………… persamaan 2

Ini menyatakan tegangan pada resistor emitter sama dengan tegangan pada R2 dikurangi dengan jatuh tegangan VBE . karena itu, arus emitter adalah

Persamaan 3

Tegangan Kolektor – Emiter
Tegangan kolektor ke tanah VC sama dengan tegangan catu dikurangi jatuh tegangan pada resistor kolektor :
VC = VCC – IC x RC ............................ persamaan 4

Tegangan emitter ke tanah adalah :
VE = IERE …………………….. persamaan 5

Tegangan kolektor ke emitter adalah
VCE = VC – VE = VCC – ICRC – IERE
VCE = VCC – IC(RC + RE)…………………. Persamaan 6

Atau
Karena IC dan IE hampir sama.
Jika dalam gambar 1 arus kolektor yang mengalir terlalu banyak, transistor menuju ke penjenuhan. Secara ideal ini berarti suatu hubungan singkat antara terminal kolektor – emitter, dengan arus penjenuhan sebesar

Persamaan 7

Sebaliknya jika transistor beroperasi dalam daerah titik sumbat (cutoff) tidak ada arus kolektor yang mengalir, dan semua tegangan catu muncul pada terminal kolektor – emitter :

VCE(cutoff) = VCC …………………. Persamaan 8

Karena itu garis beban dc melewati perpotongan vertical sebesar VCC/(RC + RE) melalui perpotongan horizontal pada VCC. Titik Q akan terletak pada garis beban ini, kedudukannya ditentukan dengan persamaan 3 dan 6.

Contoh soal
1) Gambar garis beban dc untuk gambar 2. Dimanakah titik Q?

Gambar 2

Jawaban
Jika transistor beroperasi dalam daerah titik sumbat (cutoff), semua tegangan catu muncul pada terminal kolektor – emitter, memberikan
VCE (cutoff) = VCC = 30 V

Gambar 3 menunjukkan garis beban dc

Gambar 3

Tegangan pada resistor basis 10 KΩ adalah 10 V (gunakan teorema pembagi tegangan ). Jatuh tegangan dioda emitter 0,7 V, yang meninggalkan tegangan 9,3 V pada resistor emitter RE. Jadi

Karena alpha dc mendekati satu,
IC = IE = 1,86 mA
Tegangan kolektor – emitter adalah
VCE = VCC – IC(RC + RE) = 30 – 1,86(0,001)9000
= 13,3 V