Dioda & transistor: latihan soal dengan penyelesaian langkah demi langkah

Latihan soal Dioda & transistor gratis dengan diagram, petunjuk, dan pembahasan lengkap. Nilai baru setiap kali, dalam tiga tingkat: rangkaian dioda, titik kerja BJT, BJT sebagai sakelar.

Soal latihan gratisMudah
+−24 VR = ?2,2 V15 mA

Sebuah LED hijau dengan tegangan maju 2,2 V bekerja dari catu 24 V melalui resistor seri. Cari resistansi R yang menetapkan arus LED sebesar 15 mA.

Vs = 24 VVF = 2,2 VI = 15 mA
Ω
Soal berikutnya →
Berlatih Dioda & transistor secara gratisBerlatih Dioda & transistor sekarang5 soal gratis setiap hari. Tanpa kartu kredit.

Yang Anda latih

  1. Mudahrangkaian dioda
  2. Sedangtitik kerja BJT
  3. SulitBJT sebagai sakelar

Rumus utama

Dioda (tegangan jatuh konstan)
VD = 0,7 V when conducting
Daerah aktif
VBE = 0,7 V, IC = β·IB, IE = (β + 1)·IB
Bias tetap
IB = (VCC − 0,7)/RB
Bias pembagi tegangan
IB = (VTH − 0,7)/(RTH + (β + 1)RE)
Thévenin dari pembagi tegangan
VTH = VCC·R2/(R1 + R2), RTH = R1∥R2
Loop kolektor
VCE = VCC − ICRC − IERE
Saturasi
IC(sat) = (VCC − VCE(sat))/RC, IB ≥ IC(sat)/β

Pelajari Dioda & transistor dari nol

Sebelum ini: Resistor seri & paralel

1Dioda: katup satu arah

Dioda hanya membiarkan arus mengalir dalam satu arah, seperti katup satu arah pada pipa air. Anak panah pada simbolnya menunjuk arah arus dapat mengalir.

Ketika menghantarkan arus (bias maju), dioda silikon menahan sekitar 0,7 V di kedua ujungnya, berapa pun arusnya. Inilah model tegangan jatuh konstan.

+−Vs​R0,7 VI

Jadi dioda yang menghantar berperilaku seperti baterai kecil 0,7 V yang mengurangi tegangan. Resistor mendapatkan sisanya:

I = (Vs − n·0,7) / R

Di sini n adalah jumlah dioda yang menghantar secara seri. Jika dibalik, dioda memblokir dan arus nol.

Tes mandiri Sumber 9 V mengalirkan arus melalui resistor 1 kΩ dan dua dioda silikon bias maju yang seri. Berapa arusnya?
  1. 10,4 mA
  2. 7,6 mA
  3. 8,3 mA
  4. 9 mA

Jawaban: 7,6 mA. I = (9 − 2·0,7)/1 kΩ = 7,6 mA. Menghitung hanya satu dioda menghasilkan 8,3 mA, mengabaikan dioda menghasilkan 9 mA, dan menambahkan tegangannya menghasilkan 10,4 mA.

2Transistor bipolar

BJT (transistor sambungan bipolar) memiliki tiga terminal: basis (B), kolektor (C), dan emitor (E). Pada tipe NPN, arus mengalir masuk ke kolektor dan basis, dan keluar dari emitor.

RC​VCC​RB​CBEβ

Arus basis IB yang kecil mengendalikan arus kolektor IC yang jauh lebih besar. Cara kerjanya seperti keran: tenaga kecil pada pegangan mengendalikan aliran besar.

Dalam daerah kerja normal, yaitu daerah aktif, tiga fakta berlaku:

VBE = 0,7 V IC = β·IB IE = (β + 1)·IB

Penguatan arus β (beta) biasanya antara 50 dan 300. Sambungan basis-emitor adalah dioda, itulah sebabnya VBE bernilai 0,7 V.

Tes mandiri Transistor dengan β = 80 di daerah aktif memiliki arus basis 0,05 mA. Berapa arus kolektornya?
  1. 0,05 mA
  2. 0,625 µA
  3. 4 mA
  4. 4,05 mA

Jawaban: 4 mA. IC = β·IB = 80·0,05 = 4 mA. 4,05 mA adalah arus emitor (β + 1)·IB, dan 0,625 µA membagi dengan β, bukan mengalikan.

3Daerah aktif atau saturasi

Arus kolektor mengalir melalui RC, sehingga tegangan yang tersisa pada transistor adalah:

VCE = VCC − IC·RC

IC tidak dapat bertambah tanpa batas. Ketika transistor menyala penuh, hanya tersisa VCE(sat) ≈ 0,2 V, dan RC sendiri yang menentukan arusnya:

IC(sat) = (VCC − VCE(sat)) / RC
  • Daerah aktif: β·IB lebih kecil daripada IC(sat). Maka IC = β·IB. Dipakai pada penguat.
  • Saturasi: β·IB lebih besar daripada IC(sat). Maka IC = IC(sat), transistor menjadi sakelar tertutup.
  • Cut-off: tanpa arus basis, tidak ada arus kolektor. Transistor menjadi sakelar terbuka.

Untuk memakai transistor sebagai sakelar, berikan setidaknya IB = IC(sat)/β, sering beberapa kali lebih besar agar aman.

Tes mandiri Sebuah transistor dengan β = 100 memiliki VCC = 10,2 V, RC = 2 kΩ, dan arus basis 0,1 mA. Ambil VCE(sat) = 0,2 V. Berapa IC?
  1. 0,1 mA
  2. 10 mA
  3. 5 mA
  4. 5,1 mA

Jawaban: 5 mA. IC(sat) = (10,2 − 0,2)/2 = 5 mA. β·IB = 10 mA lebih besar daripada itu, sehingga transistor saturasi dan IC = 5 mA. Jika 0,2 V tidak dihitung, hasilnya 5,1 mA.

4Metode ini selangkah demi selangkah

Untuk transistor dengan resistor basis RB dari VCC (bias tetap):

  1. Telusuri loop basis: VCC turun pada RB lalu 0,7 V pada sambungan basis-emitor.
  2. Cari arus basis: IB = (VCC − 0,7)/RB.
  3. Cari arus kolektor: IC = β·IB.
  4. Cari tegangan kolektor-emitor: VCE = VCC − IC·RC.
  5. Periksa daerah kerjanya: VCE harus di atas sekitar 0,2 V. Jika tidak, transistor saturasi dan IC = IC(sat).

Dengan V dalam volt dan R dalam kΩ, arus keluar dalam mA. Itu membuat angkanya mudah.

5Contoh soal lengkap

Ikuti setiap langkah. Cobalah menebak langkah berikutnya sebelum membukanya.

Contoh soal

Transistor NPN dengan β = 100 memiliki RB = 565 kΩ dari VCC = 12 V ke basisnya, RC = 2,2 kΩ, dan emitor yang dibumikan. Ambil VBE = 0,7 V. Cari IC dan VCE.

1

Perhatikan rangkaiannya

RC​2,2 kΩVCC​ = 12 VRB​565 kΩCBEβ = 100IB​IC​VCE​

Arus basis berasal dari VCC melalui RB.

2

Arus basis

IB = (12 − 0,7) / 565 = 0,02 mA
3

Arus kolektor

IC = β·IB = 100·0,02 = 2 mA
4

Tegangan kolektor-emitor

VCE = 12 − 2·2,2 = 7,6 V
5

Periksa daerah kerjanya

Arus saturasi akan sebesar (12 − 0,2)/2,2 = 5,36 mA. Nilai 2 mA kita berada di bawahnya, dan VCE = 7,6 V jauh di atas 0,2 V.

Jadi transistor memang berada di daerah aktif, dan IC = β·IB boleh dipakai.

Jawaban

IC = 2 mA dan VCE = 7,6 V.

6Kesalahan umum

  • Lupa tegangan jatuh 0,7 V pada setiap dioda yang menghantar, atau pada sambungan basis-emitor.
  • Memakai IC = β·IB ketika transistor saturasi. Selalu periksa VCE.
  • Mengacaukan IC dan IE. Emitor juga membawa arus basis: IE = (β + 1)·IB.
  • Untuk sakelar, lupa VCE(sat) = 0,2 V pada IC(sat), atau lupa membagi dengan β.
Tes mandiri Transistor dengan β = 100 menyalakan beban 100 Ω dari VCC = 5 V. Basis digerakkan dari 5 V melalui RB. Ambil VCE(sat) = 0,2 V. Berapa RB terbesar yang masih membuatnya saturasi?
  1. 10,4 kΩ
  2. 8,6 kΩ
  3. 8,96 kΩ
  4. 89,6 Ω

Jawaban: 8,96 kΩ. IC(sat) = 4,8/100 = 48 mA, sehingga IB ≥ 0,48 mA dan RB = (5 − 0,7)/0,48 = 8,96 kΩ. Lupa 0,7 V menghasilkan 10,4 kΩ, lupa β menghasilkan 89,6 Ω, dan tidak memakai 0,2 V menghasilkan 8,6 kΩ.

7Seperti apa soal ujiannya

  • Mudah: rangkaian dioda. Sebuah sumber, sebuah resistor, dan satu atau dua dioda seri, atau dioda paralel dengan resistor. Anda mencari arus dalam mA.
  • Sedang: titik bias BJT. Bias tetap seperti pada contoh, atau bias pembagi tegangan dengan resistor emitor. Anda mencari IC atau VCE.
  • Sulit: BJT sebagai sakelar. Anda merancang RB agar saturasi, kadang dengan faktor overdrive, atau menentukan apakah RB tertentu membuat transistor saturasi.

Dioda yang paralel dengan resistor menjepit simpul itu pada 0,7 V. Resistor lalu mengambil 0,7/R, dan dioda mengambil sisa arusnya.

Untuk bias pembagi, ganti pembagi dengan ekuivalen Thévenin-nya terlebih dahulu:

VTH = VCC·R2/(R1 + R2) RTH = R1 ∥ R2
IB = (VTH − 0,7) / (RTH + (β + 1)·RE) VCE = VCC − IC·RC − IE·RE

Dengan faktor overdrive k, rancang untuk k kali arus basis minimum: RB = (Vin − 0,7) / (k·IC(sat)/β).

Pelajari selangkah demi selangkah di aplikasiPelajari selangkah demi selangkah di aplikasi

Contoh dengan pembahasan

Contoh 1Mudah
+−18 V470 Ω3,3 VIR​ = ?

Dioda Zener 3,3 V dicatu dari 18 V melalui resistor 470 Ω, tanpa beban terhubung. Cari arus IR pada resistor.

Vin = 18 VVZ = 3,3 VR = 470 Ω

Tentukan IR (mA)

Tampilkan petunjuk
  1. Zener mempertahankan keluaran pada VZ.
  2. VR = 18 − 3,3 = 14,7 V.
  3. I = V/R.
Tampilkan jawaban dan penyelesaian langkah demi langkah

Regulator Zener: dioda Zener bias mundur mempertahankan tegangannya VZ selama arusnya tetap di atas minimum IZ,min. Resistor seri R menanggung selisih antara masukan dan keluaran: IR = (Vin − VZ)/R. Arus itu terbagi antara beban, IL = VZ/RL, dan Zener: IZ = IR − IL. Rancang untuk kasus terburuk: masukan terendah dengan beban terbesar tetap harus menyisakan IZ,min, dan masukan tertinggi tanpa beban memberi daya Zener terbesar PZ = VZ·IZ.

Tegangan resistor

VR = 18 − 3,3 = 14,7 V

Arus

IR = 14,7/470 = 31,28 mA

Jawaban

IR = 31,28 mA
Contoh 2Sedang
+−12 V270 Ω5,1 V3300 ΩIZ​ = ?

Regulator Zener 5,1 V dicatu dari 12 V melalui 270 Ω dan mencatu beban 3300 Ω. Cari arus Zener IZ.

Vin = 12 VVZ = 5,1 VR = 270 ΩRL = 3300 Ω

Tentukan IZ (mA)

Tampilkan petunjuk
  1. IR = (12 − 5,1)/270 = 25,56 mA.
  2. IL = 5,1/3300 = 1,545 mA.
  3. IZ = IR − IL.
Tampilkan jawaban dan penyelesaian langkah demi langkah

Regulator Zener: dioda Zener bias mundur mempertahankan tegangannya VZ selama arusnya tetap di atas minimum IZ,min. Resistor seri R menanggung selisih antara masukan dan keluaran: IR = (Vin − VZ)/R. Arus itu terbagi antara beban, IL = VZ/RL, dan Zener: IZ = IR − IL. Rancang untuk kasus terburuk: masukan terendah dengan beban terbesar tetap harus menyisakan IZ,min, dan masukan tertinggi tanpa beban memberi daya Zener terbesar PZ = VZ·IZ.

Arus resistor

IR = 6,9/270 = 25,56 mA

Arus beban

IL = 5,1/3300 = 1,545 mA

Arus Zener

IZ = 25,56 − 1,545 = 24,01 mA

Jawaban

IZ = 24,01 mA
Contoh 3Sulit
RC​ = 150 Ωβ = 200IC​ = ?VCC​ = 12 V5 VRB​ = 100 kΩ

Sebuah transistor NPN dengan β = 200 mengalihkan resistor beban 150 Ω yang terhubung antara VCC = 12 V dan kolektornya. Emitornya dihubungkan ke ground. Basis dikemudikan dari keluaran logika 5 V melalui resistor basis RB = 100 kΩ. Ambil VBE = 0,7 V dan VCE(sat) = 0,2 V. Cari arus kolektor IC dalam mA saat masukan tinggi. Tentukan dulu apakah transistor saturasi.

VCC = 12 VRC = 150 Ωβ = 200Vin = 5 VVBE = 0,7 VVCE(sat) = 0,2 VRB = 100 kΩ

Tentukan IC (mA)

Tampilkan petunjuk
  1. Cari arus basis dari loop masukan: IB = (Vin − 0,7)/RB.
  2. Bandingkan β·IB dengan arus terbesar yang diizinkan beban, IC(sat) = (VCC − 0,2)/RC.
  3. IB = 43 µA, IC(sat) = 78,67 mA.
Tampilkan jawaban dan penyelesaian langkah demi langkah

BJT sebagai sakelar: untuk menyalakan beban sepenuhnya, transistor dikemudikan ke saturasi, dengan VCE = VCE(sat) dan arus kolektor ditentukan oleh beban: IC(sat) = (VCC − VCE(sat))/RC. Saturasi memerlukan paling sedikit IB = IC(sat)/β. Jika arus basis lebih kecil, transistor tetap aktif dan IC = β·IB.

Arus basis

IB = (5 − 0,7)/100 kΩ = 43 µA

Saturasi atau aktif?

β·IB lebih kecil daripada IC(sat), sehingga transistor tetap aktif.

β·IB = 8,6 mA
IC(sat) = (12 − 0,2)/150 = 78,67 mA

Arus kolektor

IC = β·IB = 8,6 mA

Jawaban

IC = 8,6 mA

Transistor aktif, sehingga beban tidak menyala sepenuhnya.

Tanya jawab

Apa itu Dioda & transistor?

Ketika menghantarkan arus (bias maju), dioda silikon menahan sekitar 0,7 V di kedua ujungnya, berapa pun arusnya. Inilah model tegangan jatuh konstan.

Jadi dioda yang menghantar berperilaku seperti baterai kecil 0,7 V yang mengurangi tegangan. Resistor mendapatkan sisanya:

Bagaimana cara menyelesaikan soal Dioda & transistor langkah demi langkah?

Regulator Zener: dioda Zener bias mundur mempertahankan tegangannya VZ selama arusnya tetap di atas minimum IZ,min. Resistor seri R menanggung selisih antara masukan dan keluaran: IR = (Vin − VZ)/R. Arus itu terbagi antara beban, IL = VZ/RL, dan Zener: IZ = IR − IL. Rancang untuk kasus terburuk: masukan terendah dengan beban terbesar tetap harus menyisakan IZ,min, dan masukan tertinggi tanpa beban memberi daya Zener terbesar PZ = VZ·IZ.

Apa kesalahan yang sering terjadi pada Dioda & transistor?
  • Zener mempertahankan 3,3 V: hanya Vin − VZ yang berada di R.
  • Tegangan resistor adalah Vin − VZ, bukan VZ.
  • Berikan jawaban dalam mA.
Apa saja yang dilatih dalam soal Dioda & transistor?
  • Mudah: rangkaian dioda
  • Sedang: titik kerja BJT
  • Sulit: BJT sebagai sakelar

Setiap soal memakai nilai baru, sehingga Anda mempelajari metodenya, bukan menghafal jawabannya. Buntu? Buka petunjuk kecil terlebih dahulu, dan penjelasan lengkap hanya jika Anda membutuhkannya.

Cara kerja latihan

  • Setiap soal memakai nilai baru, sehingga Anda mempelajari metodenya, bukan menghafal jawabannya.
  • Buntu? Buka petunjuk kecil terlebih dahulu, dan penjelasan lengkap hanya jika Anda membutuhkannya.
  • Kemajuan, kesalahan, dan soal tersimpan Anda disimpan, sehingga Anda dapat mengulasnya sebelum ujian.

Topik sebelum dan sesudah ini

Pelajari dulu

Resistor seri & paralel

Kalkulator

Kalkulator resistor LEDKalkulator timer 555 (astabil dan monostabil)

Mata kuliah dengan topik ini

Elektronika 1Latihan ujian FE Electrical and Computer

Topik lain di Elektro

Resistor seri & paralelSuperposisiThévenin & NortonAnalisis simpulAnalisis meshTransien RC & RLImpedansi AC & fasorDaya AC & faktor dayaResonansi LC, faktor Q & lebar pitaDaya tiga fasaTransformatorMotor DCRangkaian op-ampKonverter DC-DCLogika digital: gerbang, peta-K & flip-flopJembatan Wheatstone & strain gaugeAkuisisi data & samplingTransformasi LaplaceDiagram blokRespons langkahPlot Bode dan marginKestabilan: Routh–Hurwitz & tempat kedudukan akarGalat keadaan tunak & kendali PIDKonvolusi & sistem LTI

Lembar kerja yang dapat dicetak

Lembar kerja Dioda & transistor dengan jawaban
Berlatih Dioda & transistor secara gratisBerlatih Dioda & transistor sekarang5 soal gratis setiap hari. Tanpa kartu kredit.