Kumpulan Soal Fisika Transistor Terlengkap: Pilihan Ganda, Esai, dan Matching untuk Menguasai Elektronika Dasar

A. Pilihan Ganda

1. Komponen elektronika aktif yang memiliki tiga terminal yaitu emitor, kolektor, dan basis adalah…
   • Dioda
   • Resistor
   • Transistor BJT
   • Kapasitor
   Jawaban: Transistor BJT
   Penjelasan: Transistor BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah jenis transistor yang memiliki tiga kaki: emitor, kolektor, dan basis.
2. Pada transistor BJT, besarnya arus kolektor sebagian besar dikendalikan oleh…
   • Tegangan emitor (V_E)
   • Arus kolektor (I_C)
   • Arus basis (I_B)
   • Tegangan kolektor (V_C)
   Jawaban: Arus basis (I_B)
   Penjelasan: Pada transistor BJT, arus kolektor (I_C) dikendalikan oleh arus basis (I_B), di mana I_C = β * I_B.
3. Dua jenis transistor BJT adalah…
   • NMOS dan PMOS
   • JFET dan MOSFET
   • NPN dan PNP
   • Diode dan Triode
   Jawaban: NPN dan PNP
   Penjelasan: Transistor BJT terbagi menjadi dua jenis utama, yaitu NPN (Negatif-Positif-Negatif) dan PNP (Positif-Negatif-Positif).
4. Hubungan yang benar antara arus emitor (I_E), arus basis (I_B), dan arus kolektor (I_C) pada transistor adalah…
   • I_B = I_E + I_C
   • I_E = I_B + I_C
   • I_C = I_B + I_E
   • I_E = I_B – I_C
   Jawaban: I_E = I_B + I_C
   Penjelasan: Arus emitor (I_E) adalah total dari arus basis (I_B) dan arus kolektor (I_C), berdasarkan hukum Kirchhoff untuk arus.
5. Parameter transistor yang menunjukkan rasio arus kolektor (I_C) terhadap arus basis (I_B) disebut…
   • Alpha (α)
   • Gamma (γ)
   • Beta (β)
   • Delta (δ)
   Jawaban: Beta (β)
   Penjelasan: Beta (β) adalah rasio antara arus kolektor (I_C) dan arus basis (I_B), yang menunjukkan penguatan arus transistor pada konfigurasi common-emitter.
6. Agar transistor NPN dapat berfungsi sebagai penguat, kondisi biasing yang paling tepat adalah…
   • Membuat arus basis menjadi nol
   • Membuat tegangan V_CE sangat rendah
   • Meningkatkan arus basis
   • Menghubungsingkatkan kolektor ke emitor
   Jawaban: Meningkatkan arus basis
   Penjelasan: Untuk membuat transistor bekerja sebagai penguat, arus basis harus dialirkan sehingga transistor beroperasi di daerah aktif. Jika arus basis nol, transistor berada di daerah cut-off.
7. Konfigurasi transistor BJT yang paling sering digunakan sebagai penguat tegangan adalah…
   • Common-Base (CB)
   • Common-Collector (CC)
   • Common-Emitter (CE)
   • Common-Drain (CD)
   Jawaban: Common-Emitter (CE)
   Penjelasan: Konfigurasi Common-Emitter (CE) adalah yang paling umum digunakan sebagai penguat tegangan karena memiliki gain tegangan dan arus yang tinggi.
8. Pada transistor NPN yang sedang aktif, tegangan antara basis dan emitor (V_BE) biasanya mendekati…
   • V_CE
   • V_CB
   • V_BE
   • V_BC
   Jawaban: V_BE
   Penjelasan: Untuk transistor silikon NPN, tegangan dioda antara basis dan emitor (V_BE) biasanya sekitar 0.7V saat bias maju.
9. Jika sebuah transistor memiliki β = 100 dan arus basis (I_B) adalah 0.2 mA, berapa arus kolektor (I_C)?
   • I_C = 2 mA
   • I_C = 20 mA
   • I_C = 200 mA
   • I_C = 0.2 mA
   Jawaban: I_C = 20 mA
   Penjelasan: I_C = β * I_B = 100 * 0.2 mA = 20 mA.
10. Ketika transistor beroperasi sebagai saklar tertutup (ON), ia berada pada daerah operasi yang disebut…
    • Daerah cut-off
    • Daerah aktif
    • Daerah saturasi
    • Daerah breakdown
    Jawaban: Daerah saturasi
    Penjelasan: Pada daerah saturasi, transistor bertindak seperti saklar tertutup, di mana arus kolektor mencapai nilai maksimum dan V_CE sangat kecil (mendekati 0V).
11. Secara fundamental, transistor BJT dapat dibayangkan sebagai gabungan dari dua…
    • Resistor
    • Kapasitor
    • Dioda
    • Induktor
    Jawaban: Dioda
    Penjelasan: Jika dua dioda digabungkan back-to-back, itu akan menyerupai struktur transistor (misalnya, NPN dapat dianggap sebagai dua dioda PN yang berbagi daerah P).
12. Pada konfigurasi Common-Base (CB) dari transistor, input biasanya diberikan ke…
    • Arus basis
    • Tegangan kolektor
    • Arus emitor
    • Tegangan basis
    Jawaban: Arus emitor
    Penjelasan: Pada Common-Base (CB), input adalah emitor dan output adalah kolektor. Tegangan basis dikunci (common) ke ground, sehingga basis menjadi terminal bersama.
13. Konfigurasi Common-Collector (CC) atau pengikut emitor memiliki karakteristik utama berupa penguatan apa yang mendekati satu?
    • Penguatan tegangan (A_V)
    • Penguatan arus (A_I)
    • Disipasi daya
    • Resistansi input
    Jawaban: Penguatan tegangan (A_V)
    Penjelasan: Common-Collector (CC) atau pengikut emitor memiliki penguatan tegangan yang mendekati satu (unity gain) tetapi penguatan arus yang tinggi. Biasanya digunakan sebagai penyangga (buffer).
14. Perbedaan fundamental antara transistor FET (Field-Effect Transistor) dan BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah…
    • FET lebih besar dari BJT
    • FET dikendalikan tegangan, BJT dikendalikan arus
    • BJT lebih cepat dari FET
    • FET tidak memiliki gerbang
    Jawaban: FET dikendalikan tegangan, BJT dikendalikan arus
    Penjelasan: Transistor FET (Field-Effect Transistor) adalah perangkat yang dikendalikan oleh tegangan gerbang, sedangkan BJT (Bipolar Junction Transistor) dikendalikan oleh arus basis.
15. Salah satu keunggulan utama dari MOSFET dibandingkan BJT adalah…
    • Memiliki impedansi input yang sangat rendah
    • Memerlukan arus gerbang yang besar
    • Tidak digunakan sebagai saklar
    • Memiliki impedansi input yang sangat tinggi
    Jawaban: Memiliki impedansi input yang sangat tinggi
    Penjelasan: MOSFET memiliki lapisan oksida di antara gerbang dan kanal, yang menghasilkan impedansi input yang sangat tinggi, mendekati tak terbatas.
16. Salah satu aplikasi paling umum dari transistor adalah sebagai…
    • Resistor tetap
    • Kapasitor variabel
    • Penguat (Amplifier)
    • Induktor
    Jawaban: Penguat (Amplifier)
    Penjelasan: Transistor dapat memperkuat sinyal kecil menjadi sinyal yang lebih besar, membuatnya ideal untuk aplikasi penguat.
17. Sebuah transistor memiliki tegangan V_CE = 4V dan V_BE = 0.7V. Jenis transistor dan daerah operasinya yang paling mungkin adalah…
    • Transistor PNP, karena V_CE < V_BE
    • Transistor NPN, karena V_CE > V_BE
    • Transistor PNP, karena V_BE positif
    • Transistor NPN, karena V_BE negatif
    Jawaban: Transistor NPN, karena V_CE > V_BE
    Penjelasan: Untuk transistor NPN agar aktif (daerah aktif), V_CE harus lebih besar dari V_BE (kira-kira 0.7V) dan V_CB harus bias mundur. V_BE maju dan V_CB mundur. Jika V_CE = 4V dan V_BE = 0.7V, maka V_CB = V_CE – V_BE = 4V – 0.7V = 3.3V (bias mundur), sehingga ini adalah NPN dalam daerah aktif.
18. Jika arus basis (I_B) pada transistor BJT diatur menjadi nol, maka transistor akan berada pada daerah operasi…
    • Daerah aktif
    • Daerah saturasi
    • Daerah cut-off
    • Daerah breakdown
    Jawaban: Daerah cut-off
    Penjelasan: Ketika I_B = 0, tidak ada arus yang mengalir dari basis ke emitor, sehingga kolektor-emitor juga tidak mengalirkan arus (I_C ≈ 0). Ini adalah daerah cut-off.
19. Jika arus basis (I_B) sebuah transistor NPN adalah 1 mA dan β (beta) = 100, berapa besar arus emitor (I_E)?
    • I_E = 100 mA
    • I_E = 101 mA
    • I_E = 99 mA
    • I_E = 1 mA
    Jawaban: I_E = 101 mA
    Penjelasan: I_E = I_B + I_C. Kita tahu I_C = β * I_B. Jadi I_E = I_B + (β * I_B) = I_B * (1 + β). I_E = 1 mA * (1 + 100) = 1 mA * 101 = 101 mA.
20. Konfigurasi Common-Collector (CC) pada transistor lebih dikenal sebagai penguat apa?
    • Penguat tegangan
    • Penguat daya
    • Penguat arus
    • Penyaring frekuensi
    Jawaban: Penguat arus
    Penjelasan: Pengikut emitor (Common-Collector) memiliki penguatan arus yang tinggi (A_I = 1 + β) dan penguatan tegangan mendekati satu.

B. Isian Singkat

1. Sebutkan dua jenis utama transistor!
   Jawaban: Transistor BJT (Bipolar Junction Transistor) dan Transistor FET (Field-Effect Transistor).
2. Apa perbedaan utama antara transistor NPN dan PNP dari segi pembawa muatan mayoritas?
   Jawaban: Pada transistor NPN, pembawa muatan mayoritasnya adalah elektron, sedangkan pada transistor PNP adalah hole (lubang elektron).
3. Sebutkan dua fungsi utama dari sebuah transistor dalam rangkaian elektronika!
   Jawaban: Fungsi utama transistor adalah sebagai saklar (switch) elektronik dan sebagai penguat (amplifier) sinyal.
4. Jelaskan apa itu parameter β (beta) dan α (alpha) pada transistor BJT!
   Jawaban: Parameter β (beta) adalah rasio arus kolektor terhadap arus basis (β = I_C / I_B) yang menunjukkan penguatan arus pada konfigurasi common-emitter. Parameter α (alpha) adalah rasio arus kolektor terhadap arus emitor (α = I_C / I_E) yang menunjukkan penguatan arus pada konfigurasi common-base.
5. Sebutkan tiga daerah operasi utama pada transistor BJT!
   Jawaban: Tiga daerah operasi transistor BJT adalah cut-off (transistor OFF), aktif (transistor sebagai penguat), dan saturasi (transistor sebagai saklar ON).

C. Uraian

1. Jelaskan prinsip kerja sebuah transistor NPN ketika digunakan sebagai saklar (switch) dan kaitkan dengan daerah operasi (cut-off dan saturasi)!
   Pembahasan:
   Prinsip kerja transistor NPN sebagai saklar adalah memanfaatkannya untuk beralih antara kondisi ‘ON’ (saturasi) dan ‘OFF’ (cut-off). Ketika tidak ada arus basis (I_B = 0), transistor berada dalam kondisi cut-off, tidak ada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor (I_C ≈ 0), sehingga seperti saklar terbuka. Ketika arus basis yang cukup dialirkan (I_B > 0, tergantung pada beta), transistor akan beroperasi di daerah saturasi, di mana arus kolektor (I_C) mencapai nilai maksimum yang ditentukan oleh resistansi beban dan tegangan catu daya. Dalam kondisi ini, V_CE sangat kecil (mendekati 0V), dan transistor bertindak seperti saklar tertutup yang mengalirkan arus.
2. Mengapa konfigurasi Common Emitter (CE) sering digunakan sebagai penguat tegangan? Jelaskan kelebihan dan kekurangan utamanya, serta di mana sinyal input dan output dihubungkan!
   Pembahasan:
   Konfigurasi Common Emitter (CE) banyak digunakan sebagai penguat tegangan karena memiliki gain tegangan dan arus yang tinggi, serta impedansi input yang relatif tinggi dan impedansi output yang sedang. Keuntungannya adalah penguatan sinyal yang besar. Kekurangannya adalah respons frekuensi yang cenderung menurun pada frekuensi tinggi dan adanya pergeseran fase 180° antara sinyal input dan output. Sinyal input diberikan pada basis, dan sinyal output diambil dari kolektor.
3. Sebuah transistor NPN memiliki β (gain arus) sebesar 100. Resistor basis (R_B) adalah 100 kΩ dan resistor kolektor (R_C) adalah 2 kΩ. Tegangan catu daya kolektor (V_CC) adalah 12V dan tegangan bias basis (V_BB) adalah 5V. Asumsikan V_BE = 0.7V. Hitunglah arus kolektor (I_C) dan tegangan V_CE!
   Pembahasan:
   Untuk menghitung arus kolektor (I_C) dan tegangan V_CE, kita perlu menggunakan hukum Kirchhoff.Dengan V_BB = 5V dan R_B = 100 kΩ, arus basis (I_B) dapat dihitung:I_B = (V_BB – V_BE) / R_BDengan asumsi V_BE = 0.7V (untuk transistor silikon), maka:I_B = (5V – 0.7V) / 100 kΩ = 4.3V / 100,000 Ω = 0.000043 A = 43 μA.Selanjutnya, arus kolektor (I_C) adalah:I_C = β × I_BDengan β = 100, maka:I_C = 100 × 43 μA = 4300 μA = 4.3 mA.Kemudian, untuk mencari V_CE:V_CE = V_CC – (I_C × R_C)Dengan V_CC = 12V dan R_C = 2 kΩ, maka:V_CE = 12V – (4.3 mA × 2 kΩ) = 12V – (0.0043 A × 2000 Ω) = 12V – 8.6V = 3.4V.Jadi, I_C = 4.3 mA dan V_CE = 3.4V.
4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan transistor FET (Field-Effect Transistor), sebutkan jenis-jenis utamanya, dan bandingkan perbedaannya dengan transistor BJT dari segi prinsip kerja dan impedansi input!
   Pembahasan:
   Transistor FET (Field-Effect Transistor) adalah jenis transistor yang mengontrol arus output dengan menerapkan tegangan pada terminal gerbang (gate) untuk mengubah medan listrik yang memengaruhi konduktivitas kanal. FET diklasifikasikan menjadi dua jenis utama: MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) dan JFET (Junction FET). Perbedaan utama antara FET dan BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah pada cara kerjanya. BJT adalah perangkat yang dikendalikan oleh arus (arus basis mengontrol arus kolektor), sedangkan FET adalah perangkat yang dikendalikan oleh tegangan (tegangan gerbang mengontrol arus drain). Impedansi input FET jauh lebih tinggi dibandingkan BJT, menjadikannya pilihan yang baik untuk aplikasi yang membutuhkan beban rendah pada sumber sinyal.
5. Sebutkan dan jelaskan dua jenis utama transistor berdasarkan struktur dan prinsip kerjanya!
   Pembahasan:
   Dua jenis utama transistor berdasarkan struktur dan prinsip kerjanya adalah Bipolar Junction Transistor (BJT) dan Field-Effect Transistor (FET).
   1. **Bipolar Junction Transistor (BJT):** Memiliki tiga terminal: basis (B), emitor (E), dan kolektor (C). BJT beroperasi berdasarkan aliran pembawa muatan mayoritas dan minoritas (bipolar), sehingga dikendalikan oleh arus basis. Ada dua tipe BJT, yaitu NPN dan PNP.
   2. **Field-Effect Transistor (FET):** Memiliki tiga terminal: gerbang (gate/G), sumber (source/S), dan kuras (drain/D). FET beroperasi berdasarkan medan listrik yang mengontrol aliran pembawa muatan mayoritas di kanal semikonduktor, sehingga dikendalikan oleh tegangan gerbang. FET dibagi lagi menjadi JFET (Junction FET) dan MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET).

D. Menjodohkan