FET (Field Effect Transistor)

Malam ....
materi berikut ini tentang transistor FET.

Perbedaan transistor BJT dan transistor FET
BJT selalu memerlukan arus basisI_B , walaupun arus ini kecil, tetapi tidak  bisa diabaikan, terutama sekali saat BJT digunakan sebagai saklar, pasti dibutuhkan arus yang cukup besar untk membuat transistor jenuh. Sedangkan Dengan  perantaraan FET, kita dapat menghubungkan peralatan komputer atau transduser yang tidak bisa menghasilkan arus, dengan alat yang lebih besar.

FET bisa digunakan sbg bufer, sehingga tidak membutuhkan arus dari komputer/trasduser. 

Teknologi modern pembuatan IC, ternyata dimensi transistor FET bisa dibuat sangat kecil, sehingga pembuatan IC saat ini berdasarkan transistor FET ini.

Jenis-jenis FET

•      JFET (Junction FET)

•      MOSFET (Metal Oxide Silikon FET)

•      PMOS ( MOS saluran P)

•      NMOS (MOS saluran N)

FET

Parameter FET : I_D, V_GS, V_DS. 

Dasar pemikiran FET:

Ada arus  I_D = I_S yang mengalir melalui saluran, yang besarnya saluran dikendalikan oleh tegangan V_GS. 

Karena arus lewat saluran (yang berupa hambatan) maka ada tegangan V_DS.  

Junction FETs

JFET saluran N

Daerah deplesi membesar dengan bertambahnya tegangan balik

KURVA KARAKTERISTIK Junction FET

Hubungan V_GS dan I_D:

k    :    konstanta

V_P  :   tegangan pinch-off atau threshold.

 Arus dibatasi hanya saat tegangan V_GS = 0

Junction FET – Sumber Arus

Kurva tak dipengaruhi tegangan V_DS. Arus hanya dipengaruhi V_GS bukan V_DS. R_S membuat V_GS selalu negatip.

Misalnya  R_S = 4K,  à V_GS = -4 V.

Arus di R_load  = 1 mA.

KURVA V_DS-I_D Junction FET

 

Ada dua daerah operasi :

            saturation

            linear.

MOSFET 

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) merupakan salah satu jenis transistor yang memiliki impedansi masukan (gate) sangat tinggi  (Hampir tak berhingga) sehinnga dengan menggunakan mosfet sebagai saklar elektronik, memungkinkan untuk menghubungkannya dengan semua jenis gerbang logika. Dengan menjadikan mosfet sbg saklar, maka dapat digunaka untuk mengendalikan beban dengan arus yang tinggi dan biaya yng lebih murah drpada transistor bipolar. Untuk membuat mosfet sbg saklar maka hanya menggunakn mosfet pada kondisi saturasi (ON)dan kondisi cut-off (OFF).

Kurva karakteristik MOSFET

Wilayah Cut-Off MOSFET

Pada daerah off (cut-off) mosfet tidak men dapat kan tegangan input (Vin=0) sehingga tidak ada ada arus drain Id ang mengalir. Kondisi ini akan membuat tegangan Vds=Vdd. Dengan beberapa kondisi di atas maka pada daerah off ini mosfet dikatakan FULL OFF.

Kondisi cut-off ini dapat diperoleh dengan menghubungkan jalur input (gate) ke gnd, sehingga tidak ada tgangn input \yang masuk kerangkaian saklar MOSFET. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut.

Karakteristik MOSFET pada daerah CUT OFF Antara lain sbb.

1. Input gate tidak mendapat tegangan bias krna terhubung ke gnd (0V)
2. Tegangan gate lebih rendah dari tegangan threshold (Vgs<Vth)
3. MOSFET OFF (Fully-Off) pada daerah cut off.
4. Tidak ada arus drain yang mengalir pada MOSFET
5. Tegangan output Vout=Vds=Vdd
6. Pada daerah cut-off Mosfet dalam keadaan open circuit

Wilayah Saturasi (MOSFET ON)
Pada daerah saturasi MoSFET mendapatkan bias input (Vgs) secara  maksimum sehingga arus drain pada MOSFET juga akan maksimum dan membuat tegangan Vds=0. Pada kondisi satrasi ini MOSFET dapat dikatakan dalam kondisi ON  secara penuh (Fully-On).

Gambar rangkaian MOSFET sbg saklar dalam kondisi ON 

Karakteristik MOSFET pada kondisi ON adalah sbb.

1.    Tegngan input gate (Vgs) tinggi

2.    Tegangan input gate (Vgs) lebih tinggi dari tegangan treshold (Vgs>Vth)

3.    MOSFET ON pada daerah saturasi

4.    Tegangan drain dan source ideal (Vds) pada daerah saturasi  adalah 0V (Vds=0v)

5.    Resistansi drain dan source sangat rendah (Rds < 0.1ohm)

6.    Tegangan output = Vds = 0.2 V (Rds.Id)

7.    MOSFET dianalogikan sebagai saklar kondisi tertutup

Rangkaian Integrator dan Differensiator

A.  Rangkaian Integrator

Gambar 1.1 Signal Output dari Rangkaian Integrator

Rangkaian Integratori terdiri dari sebuah kapastor dan resistor yang dihub.kan. Sebuah signal pulsa diberikan pada input rangkaian. Ketika input naik secara mendadak dari 0 naik ke maksimum, kapasitor charge secara eksponensial melalui resistor. Ketika pulsa masukan berubah dari maksimum ke 0 secara mendadak maka kapasitor akan discharge secara eksponensial sampai 0. Proses ini berulang untuk masing-masing pulsa masukkan.

Gambar 1.2 Rangkaian Integrator

Salah satu aplikasi dari LM741 adalah sebagai rangkaian integrator, dimana rangkaian ini mirip dengan rangkaian Low Pass Fillter yang mampu melewatkan frekuensi jika di bawah frekuensi cut off-nya. Prinsip kerja pada rangkaian integrator ini adalah jika frekuensi keluaranny  naik, maka akan mengakibatkan turunnya reaktansi kapasitif dari kapasitor dan dengan cara kerja seperti inilah rangkaian integrator mampu menghilangkan inputan dengan frekuensi tinggi yang masuk ke inputannya. Persamaan atau rumus untuk mencari V_o adalah sebagai berikut.

Dimana :

R₁ = Tahanan (Ohm)

C_F = Kapasitor feedback (Farad)

V_in = tegangan pada masukkan rangkaian (Volt)

t = waktu (s)

Sementara itu jika ingin mengetahui respon frekuensi yang dapat dilewatkan oleh rangkaian tersebut adalah dengan cara menggunakan rumus mencari frekuensi cut-off.

Sehingga ketika frekuensi dari inputan melebihi dari frekuensi cut-off, frekuensi tersebut akan dilemahkan. Akan tetapi ketika frekuensi inputan di bawah frekuensi cut-off, tegangan keluaran akan bertambah secara ekponensial. Setelah diadakan sebuah  percobaan dengan menggunakan rangkaian integrator didapatlah sebuah grafik seperti dibawah ini.

A.  Rangkaian Differensiator

Gambar 1.3 Rangkaian Differensiator

Dengan meletakkan kapasitor diawal inputan dari sebuah op amp, dapat menghasilkan sebuah rangkaian seperti rangkaian High Pass Fillter. Untuk mampu melewati kapasitor, tegangan masukan harus memiliki frekuensi yang tinggi diatas frekuensi cut-off, sehingga dengan frekuensi yang tinggi reaktansi dari kapasitor akan rendah dan arus pun dapat masuk ke inputan Op amp. Jika frekuensi yang masuk lebih rendah dari frekuensi cut-off, maka arus tidak dapat masuk. Persamaan rumus untuk mencari V_o pada rangkaian differensiator adalah sebagai berikut.

                                             Dimana :

R₁ = Tahanan (Ohm)

C_F = Kapasitor feedback (Farad)

V_in = tegangan pada masukkan rangkaian (V)

t  = waktu (s)

Sementara jika kita ingin mengetahui respon frekuensi yang dapat dlewatkan oleh rangkaian tersebut adalah dengan cara menggunakan rumus mencari frekuensi cut-off.

Sehingga ketika frekuensi dari inputan melebihi dari frekuensi cut-off, frekuensi tersebut akan dilemahkan. Akan tetapi ketika frekuensi inputan dibawah frekuensi cut-off, tegangan keluaran akan bertambah secara ekponensial. Setelah diadakan sebuah  percobaan dengan menggunakan rangkaian differensiator didapatlah sebuah grafik seperti dibawah ini.

Berikut merupakan gambar signal output Differensial.

Gambar 1.4 Signal Output Rangkaian  Differensiator

#NHS :) 

PENGUAT INVERTING dan NON-INVERTING (CLOSE LOOP)

Assalamualaikum :) .....
ini dia hasil praktikum analog saya ...
silahkan klik link di bawah ini :D untuk men-download praktikum tersebut ..
http://www.mediafire.com/download/uvu3m770ms6264r/Praktikum_analog.zip

Terima Kasih :)
#NHS 

RANGKAIAN KOMPARATOR

Komparator Open Loop

Rangkaian komparator  open loop digunakan untuk membandingkan dua input op amp, outputnya hanya ada dua kondisi yaitu +Vsat atau –Vsat.

 

Bila tegangan pada input inverting (V1) lebih positif dari tegangan pada input non inverting (V2), maka outputnya akan sama dengan –Vsat.

Bila tegangan pada input inverting (V1) lebih negatif dari tegangan pada input non inverting (V2), maka outputnya akan sama dengan +Vsat.

Contoh :

1.   1. Diketahui Vsat untuk LM741 adalah  untuk tegangan sumber (Vs). Jika Vi1=-0.5 V dan Vi2=0 V, tentukan nilai Vo ???

 

 

Jawab :

   

 

 

 

Maka,  

1.      2. Sebuah komparator open loop diberi input gelombang segitiga seperti pada gambar dibawah. Gambarkan bentuk sinyal outputnya !

 

 

Jawab :
Komparator Closed Loop

Jika pada komparator open loop nilai tegangan outputnya selalu +Vsat atau –Vsat, maka pada komparator closed loop nilai tegangan outputnya dapat kita atur sesuai keinginan kita dengan cara mengubah resistansi Ro dan Ri.
 

Tegangan outputnya akan berlawanan phasa dan merupakan selisih antara kedua inputnya, dan ditentukan dengan persamaan :
 




Jika Ro1=Ro2=Ri1=Ri2,            maka :       Vout = V2 – V1

Komparator closed loop dapat memberikan penguatan jika perbandingan Ro1 dan Ri1 sama dengan perbandingan R02 dan Ri2 sehingga tegangan outputnya adalah :

 

Diketahui Vsat untuk LM741 adalah ± 13 V untuk tegangan sumber (Vs) ± 15V. Jika Vi1 = 3 V dan Vi2 = 4 V, Ri1=1KOhm, Ri2=3.3 Kohm, Ro1=10KOhm, Ro2=33K Ohm. Tentukan berapakah nilai Vo ?

 

Jawab :