Download - BAB I
1
SISTEM PANEL SURYA BERBASIS TRANSISTOR 2N3055
1.1. Tujuan Percobaan
Maksud dan tujuan dari Sistem Panel Surya Berbasis Transistor
2N3055 sebagai berikut:
1. Untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan tugas mata kuliah
Pengetahuan Bahan Listrik di Institut Sains & Teknologi AKPRIND.
2. Menyusun dan membuat perangkat yang dapat membangkitkan listrik
bertenaga surya dengan menggunakan transistor 2N3055.
3. Memahami prinsip kerja dari Sistem Panel Surya Berbasis Transistor
2N3055.
1.2. Alat dan Bahan
1. Transistor 2N3055
2. PCB
3. Multimeter
4. Solder
5. Tenol
6. LUX meter
7. Kabel jumper
1.3. Teori Singkat
A. Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat,
sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan,
modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi
semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau
tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat
akurat dari sirkuit sumber listriknya.
2
Gambar 1.1 Transistor Through-hole (dibandingkan dengan pita
ukur sentimeter)
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B),
Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya
Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar
daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output
Kolektor.
Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia
elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam
amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber
listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-
rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi.
Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga
berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian
lainnya.
B. Jenis-Jenis Transistor
Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak
kategori:
Materi semikonduktor : Germanium, Silikon, Gallium Arsenide
Kemasan fisik : Through Hole Metal, Through Hole Plastic,
Surface Mount, IC, dan lain-lain
Tipe : UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET),
3
IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET,
MESFET, HEMT, SCR serta
pengembangan dari transistor yaitu IC
(Integrated Circuit) dan lain-lain.
Polaritas : NPN atau N-channel, PNP atau P-channel
Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power
Maximum frekuensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency,
RF transistor, Microwave, dan lain-lain
Aplikasi : Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio,
Tegangan Tinggi, dan lain-lain
BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah salah satu dari dua jenis
transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua diode yang
terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal.
Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).
Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat
menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal
kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai
penguat elektronik. Rasio antara arus pada koletor dengan arus pada basis
biasanya dilambangkan dengan β atau . β biasanya berkisar sekitar
100 untuk transistor-transisor BJT.
Sedangkan untuk FET dibagi menjadi dua keluarga yaitu Junction
FET (JFET) dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal
sebagai Metal Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET (MOSFET).
Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk
sebuah diode dengan kanal (materi semikonduktor antara Source dan
Drain). Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah
versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah diode
antara grid dan katode. Dan juga, keduanya (JFET dan tabung vakum)
bekerja di "depletion mode", keduanya memiliki impedansi input tinggi,
dan keduanya menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input.
4
FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement
mode dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dari tegangan gate
dibandingkan dengan source saat FET menghantarkan listrik. Jika kita
ambil N-channel FET sebagai contoh: dalam depletion mode, gate adalah
negatif dibandingkan dengan source, sedangkan dalam enhancement mode,
gate adalah positif. Untuk kedua mode, jika tegangan gate dibuat lebih
positif, aliran arus di antara source dan drain akan meningkat. Untuk P-
channel FET, polaritas-polaritas semua dibalik. Sebagian besar IGFET
adalah tipe enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe
depletion mode.
C. Cara Kerja Transistor
Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe
dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar)
dan field-effect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara
berbeda.
Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi
utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan
lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus
melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan
ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan
untuk mengatur aliran arus utama tersebut.
FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu
jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET).
Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit
dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor
bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan
ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat diubah dengan perubahan
tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi
tersebut.
5
D. Menentukan Kaki Transistor
Transistor memiliki 3 buah kaki yang tidak boleh terbalik dalam
pemasangannya dirangkaian elektronika. Kaki transistor ada 3 buah yaitu
basis, emitor dan kolektor, untuk mengetahui kaki-kaki transistor tersebut
dapat melihat data sheet atau menggunakan multimeter. Secara umum
transistor dikemas dalam beberapa varian yg sudah dapat dipastikan tiap
kakinya secara kasat mata. Gambar 1.2 merupakan referensi bentuk
kemasan transistor yang langsung dapat kita ketahui kaki basis, kolektor
dan emeitor tanpa harus menentukannya dengan alat ukur. Apabila kita
tidak memiliki gambar referensi kemasan transistor diatas maka dapat
menetukan kaki transistor dengan multimeter.
Menentukan kaki transistor dimulai dengan menentukan kaki basis
sekaligus menentukan jenis transistor yang dilakukan dengan seting
multimeter pada Ohm meter dan mengukur resistansi antar kaki transistor
sebagai berikut.
1. Menentukan Kaki Basis, Sekaligus Menentukan Jenis Transistor
Untuk menentukan kaki basis kita harus tau karakter kaki basis
ini, yaitu memiliki hubungan fordward bias pada basis ke kolektor dan
basis ke emitor serta refervse bias dari kolektor ke basis dan emitor ke
basis pada jenis transistor NPN dan kondis sebaliknya pada jenis PNP.
Pada tahap ini kita harus memisalkan kaki-kaki transistor tersebut
dengan nama lain, sebagai contoh kaki 1 kaki 2 dan kaki 3. Kemudian
set multimeter ke Ohm meter x10 atau x100 kemudian kita cari kaki
basis dengan:
a. Hubungkan probe merah ke salah satu kaki, misal kaki 1 kemudian
probe hitam dihubungkan ke kedua kaki yang lain, apabila
multimeter memberikan nilai ukur resistansi yang rendah (jarum
bergerak lebar) pada keduanya maka kaki 1 adalah kaki basis untuk
transistor PNP. Dan NPN apabila probe pada posisi kaki 1 adalah
probe hitam dengan hasil uk.ur seperti sebelumnya. Jika hanya
6
pada satu kaki 2 atau 3 saja yang bergerak kemungkinan basis nya
2 atau 3.
b. Ulangi, carilah konfigurasi sampai diketemukan jarum meter
bergerak semua. Pastikan basis sudah ketemu dan jenis transistor
NPN atau PNP.
NPN : Kaki basis probe hitam, kaki emitor dan kolektor probe
merah maka jarum bergerak. kemudian bila dibalik kaki basis
probe merah, kaki emitor dan kolektor probe hitam jarum tidak
bergerak.
PNP : Kaki basis probe merah, kaki emitor dan kolektor probe
hitam maka jarum bergerak. kemudian bila dibalik kaki basis
probe hitam, kaki emitor dan kolektor probe merah jarum tidak
bergerak.
2. Menentukan Kaki Kolektor Dan Emitor
Kaki basis sudah ditentukan kemudian kita dapat menetukan
kaki kolektor dan emitor dengan konsep transistor sebagai saklar.
Untuk menetukan kaki kolektor dan emitor seting multmeter di pindah
ke Ohm meter x10KOhm, Kemudian lakukan teknik berikut. Misalnya
transistor NPN. Hubungkan probe hitam pada salah satu kaki selain
basis dengan cara menempelkan probe bersama jari tangan kita (probe
dan kaki transistor dipegang jadi satu) Hubungkan probe merah pada
kaki yang lain (juga selain basis) dan jangan disentuh dengan jari
tangan. Sentuh kaki basis dengan jari tangan.
Jika jarum meter tidak bergerak, balik posisinya ke kaki yang
lain. Sentuh kembali kaki basis dengan jari tangan. Jika jarum meter
bergerak cukup lebar maka bisa dipastikan kaki yang dipegang
bersama probe hitam adalah kolektor, kaki yang lain (probe merah)
adalah emitor Untuk transistor PNP caranya sama cuma posisi probe
merah dan probe hitam dibalik. Untuk kaki emitor pada kemasan
tertentu biasanya ditandai sirip pada kemasan transistor. Kemudian
7
tanda untuk kaki kolektor adalah huruf c, tanda titik bulat, titik kotak
atau titik segitiga yang berada di kemasan transistor.
Gambar 1.2 Referensi Bentuk Kemasan Transistor Untuk Mengetahui Basis,
Kolektor dan Emitor Tanpa menggunakan Alat Ukur
8
E. Transistor 2N3055
Transistor 2N3055 adalah transistor daya jenis NPN silikon yang
ditujukan untuk aplikasi tujuan umum. Transistor diperkenalkan pada awal
tahun 1960 oleh RCA menggunakan proses transistor daya hometaxial,
kemudian dialihkan ke basis epitaxial di pertengahan 1970-an, dimana
penomorannya mengikuti standar JEDEC. Gambar 2.3 merupakan gambar
transistor 2N3055.
Gambar 1.3 Transistor 2N3055
Transistor 2N3055 memiliki karakteristik kinerja yang tergantung
pada produsen. Dikemas dalam bentuk TO-3, dengan
15 amp, 100 volt, 115 watt daya transistor dengan β (gain arus maju) dari
20 sampai 70 pada arus kolektor 4 A (100 sampai 200 ketika pengujian
menggunakan multimeter. Memiliki frekuensi transisi dari 3,0 MHz; pada
frekuensi ini arus gain dihitung (beta) turun menjadi 1, yang menunjukkan
transistor tidak dapat lagi memberikan amplifikasi berguna
dalam konfigurasi Common emitor. Tabel 1.2 menyajikan spesifikasi dari
transistor 2N3055, dan Gambar 1.4 menunjukkan bagian Internal
Transistor 2N3055.
9
Tabel 1.1 Spesifikasi Transistor 2N3055
Manufacturer Vce Ic PD hfe fT
ON-Semiconductor 100V 15A 115W 20-70 3.0 MHz
Gambar 1.4 Bagian Internal dan Susunan Kaki Transistor 2N3055
1.4. Langkah Percobaan
1. Mempersiapkan alat dan bahan yang akan dipakai.
2. Merangkai Transistor 2N3055 seperti tampak pada Gambar 1.5 di bawah
ini :
Gambar 1.5 Skema Susunan Seri dan Paralel Sistem Panel Surya
Berbasis Transistor 2N3055
10
Gambar 1.6 Rangkaian Sistem Panel Surya Berbasis Transistor
2N3055
1.5. Data Hasil Percobaan
1.5.1. Pengujian Satu Buah Transistor 2N3055
Pada pengujian ini digunakan satu buah transistor 2N3055, dimana
transistor telah di buka bagian penutupnya, kemudian transistor
dipanaskan dibawah sinar matahari, seperti yang ditunjukkan pada
Gambar di bawah ini.
11
Gambar 1.7 Transistor 2N3055 Hubungan C & E
Gambar 1.8 Transistor 2N3055 Hubungan B & C
12
Gambar 1.9 Transistor 2N3055 Hubungan B & E
Gambar 1.10 Transistor 2N3055 Hubungan C + E & B
13
Gambar 1.11 Transistor 2N3055 Hubungan B + E & C
Gambar 1.11 Transistor 2N3055 Hubungan B + C & E
14
Dari percobaan tersebut diperoleh hasil pengujian seperti yang ditampilkan
pada Tabel 1.2 dan gambar pada saat percobaan dilakukan terdapat pada lembar
lampiran.
Tabel 1.2 Hasil Pengujian Satu Buah Transistor 2N3055 yang Telah Dibuka
Tutupnya
No
Dengan Jumper Tanpa Jumper
Hubungan Tegangan Intensitas
Cahaya Hubungan Tegangan
Intensitas
Cahaya
1. C + E & B 0,48 V 114.500 Lux C & E 0,47 V 113.200 Lux
2. B + E & C 0 V 111.400 Lux B & C 0 V 113.100 Lux
3. B + C & E 0,48 V 112.400 Lux B & E 0,47 V 112.100 Lux
1.6. Analisa Data
Berdasarkan hasil pengujian satu buah transistor 2N3055, kami
memilih hubungan C + E & B sebagai rangkaian seri dari 12 transistor.
Rangkaian sistem panel surya berbasis transistor 2N3055 seperti tampak pada
Gambar 1.12.
Gambar 1.12 Rangkaian Seri 12 Transistor 2N3055 Hubungan B + C & E
15
Tabel 1.3 Rangkaian Seri 12 Transistor 2N3055
No. Hubungan Tegangan Intensitas Cahaya
1. B + C & E 2,62 V 108.300 Lux
1.7. Kesimpulan
Pengujian terbaik dari solar panel ini apabila cahaya matahari bernilai
lebih dari 99.000 Lux yang terjadi pada jam 11.00 – 13.00.
Sambungan terbaik rangkaian terjadi apabila kaki transistor Basis di
seri dengan kaki Common dan kaki Emitor sebagai kutub lainnya.
Nilai tegangan hasil percobaan panel surya transistor 2N3055 sebesar
2.62V dengan intensitas cahaya 108.300 Lux.
16
DAFTAR PUSTAKA
https://id.wikipedia.org/wiki/Transistor diakses 21 Desember 2015
https://en.wikipedia.org/wiki/2N3055 diakses 21 Desember 2015
http://servistvmurah.blogspot.co.id/2015/01/transistor-2n3055.html diakses 21
Desember 2015
http://crew2avionics-avionics.blogspot.co.id/2008/05/transistor.html diakses 21
Desember 2015
http://www.greenpeace.org/seasia/id/campaigns/perubahan-iklim-global/Energi-
Bersih/Energi_matahari/ diakses 21 Desember 2015
https://id.wikipedia.org/wiki/Energi_surya diakses 21 Desember 2015
http://panelsuryaindonesia.com/eksperimen-panel-surya/31-panel-surya-
transistor-jengkol diakses 21 Desember 2015
http://jurnal.upi.edu/file/01_Ima_Maysa_hal .89-96_.pdf diakses 21 Desember
2015
http://www.eyuana.com/2012/11/inverter-lampu-tl-dengan-transistor.html diakses
22 Desember 2015
http://berpikirmuda.blogspot.co.id/2015/04/idehebat-ciptakan-panel-suryamu-
sendiri.html diakses 22 Desember 2015
http://library.uwp.ac.id/digilib/files/disk1/6/--gatotnurma-281-1-proposal-2.pdf
diakses 22 Desember 2015
http://elektronika-dasar.web.id/menentukan-kaki-transistor/ diakses 23 Desember
17
LAMPIRAN
Proses pemotongan tutup transistor :
Proses penyusunan transistor pada PCB :
18
Proses pengambilan data percobaan :