Karakteristik SOAr Pada Transistor Daya - SOAr atau SOA adalah singkatan dari “Safe Operating Area”. SOAr merupakan daerah besaran tegangan kolektor-emitor dan arus kolektor
yang aman dari sebuah transistor ketika ia dipekerjakan pada suatu
rangkaian elektronik.
Biasanya, SOAr digambarkan oleh produsen transistor yang bersangkutan
dalam bentuk kurva di mana terdapat angka besaran tegangan
kolektor-emitor (VCE, dalam Volt) dan besaran arus kolektor (Ic, dalam
Ampere). Data tentang SOAr sangat diperlukan oleh para perancang
rangkaian elektronik dan para tekhnisi, karena dengan melihat data itu
sebagian informasi penting didapatkan mengenai transistor yang akan
digunakan.
Banyak di antara para hobbyst elektronika belum mengerti tentang apa itu
SOAr, sehingga mereka telah merasa cukup ketika hanya mempunyai data
tentang transistor yang meliputi tinggi tegangan kolektor-emitor
maksimal (VCE max), arus kolektor maksimal (Ic max), dan disipasi daya
total (pwr tot).
Sebagai contoh data transistor 2N3055 dengan VCE-max 60V, Ic-max 15A,
dan pwr-tot 115W mereka kantongi sebagai bekal untuk menerapkan
transistor tersebut sebagai transistor akhir pada sebuah penguat audio
yang disuplai dari tegangan + - 45V (2x45V) dengan tarikan arus maksimal
4A. Hanya sekejap, transistor itu pun langsung rusak tanpa aba-aba.
Mengapa demikian?
Logikanya, tegangan yang digunakan masih di bawah VCE-max (60V) dan arus
yang mengalir di kolektornya hanyalah 4A, tapi mengapa bisa rusak?
VCE-max (Vds max pada transistor FET) adalah batas tegangan tertinggi
kolektor-emitor ketika transistor diuji dengan sedikit arus di
kolektornya. Jadi, tinggi tegangan itu adalah untuk kondisi di mana
transistor tidak bekerja sebagaimana layaknya di banyak penerapan.
Sedangkan Ic-max adalah arus maksimum yang dapat mengalir di kolektor
transistor ketika dirangkai dalam mode “common-emitter” dengan pemberian
tegangan kolektor-emitor yang sangat rendah. Besar arus ini juga
bukanlah besar arus untuk kondisi kerja transistor sebagaimana layaknya
di banyak penerapan. Dalam prakteknya, transistor praktis tidak pernah
digunakan di dalam rangkaian elektronik dengan memberi tegangan pada
kolektor-emitornya setinggi VCE-max dan menyetel arus kolektornya hingga
sebesar Ic-max.
Dan pwr tot adalah disipasi daya maksimum yang mampu diemban transistor dengan persyaratan suhu tertentu.
Pwr tot melibatkan perhitungan besaran tegangan, arus, dan panas.
Sebagaimana daya adalah hasil perkalian antara tegangan dengan arus,
ketika transistor diberi tegangan VCE yang tinggi maka kemampuan arusnya
akan semakin mengecil. Begitupun sebaliknya, ketika transistor
digunakan untuk arus Ic yang lebih besar maka tegangan VCE yang
diberikan kepadanya haruslah diperkecil jika tidak ingin transistor
menjadi rusak.
Dan ketika transistor telah bekerja dan semakin memanas, kemampuan
dayanya akan semakin berkurang. Jika panas transistor telah melampaui
batasnya, kemampuan daya transistor akan segera hilang sama sekali alias
rusak...
Tidak ayal lagi, angka-angka VCE-max, Ic-max dan pwr-tot menjadi
angka-angka yang tidak berguna dan hanya membingungkan para hobbyst
tersebut. Mereka mempunyai data tentang transistor dengan angka-angka
itu tetapi tidak tahu untuk apa angka-angka itu digunakan di dalam
prakteknya.
Lalu, bagaimanakah penerapan transistor yang aman (tidak rusak)
sehubungan pemberian tegangan di kolektor-emitornya dan besar arus
maksimal di kolektornya?
Inilah fungsi utama data SOAr.
Beberapa data SOAr transistor.
Perhatikan gambar di atas. Ini adalah contoh data SOAr yang diambil dari datasheet transistor 2N3055 keluaran Motorolla.
Dalam penggunaan umum di mana transistor tidak difungsikan sebagai
transistor power dalam rangkaian switching, kurva garis yang dipakai
pada gambar di atas adalah “dc” (single pulse).
Perhatikan garis tambahan berwarna merah. Apabila transistor hendak
digunakan pada rangkaian yang pada kolektor-emitornya terdapat tegangan
45V (VCE), maka arus maksimal yang boleh mengaliri kolektornya (Ic)
hanyalah sekitar 1,8A. Jika arus kolektornya lebih dari itu maka
transistor akan rusak. Tetapi jika transistor hendak digunakan dengan
aliran arus kolektor yang lebih besar, misalnya 4A, maka tegangan antara
kolektor dan emitornya tidak boleh lebih dari (kira-kira) 27V.
Lihatlah garis tambahan dan angka yang berwarna biru.
Jika arus kolektornya 4A sedangkan tegangan yang diberikan di antara
kolektor dan emitornya lebih dari itu, maka transistor akan rusak.
Gambar di atas memperlihatkan kurva SOAr transistor C5198 keluaran Toshiba.
Perhatikan garis “DC operation”. Jika VCE transistor diberi 45V, arus
yang boleh mengaliri kolektornya hanyalah 2A lebih sedikit. Pada VCE
35V kemampuan arusnya sekitar 2,8A. Transistor dapat dipakai dengan
kemampuan arus hingga 5A pada VCE 18-19V atau kurang dari itu.
Gambar selanjutnya di atas memeperlihatkan kurva SOAr transitor C3264 keluaran Mospec.
Dengan VCE 35V, kemampuan arusnya sekitar 5,5A. Jika VCE diberi 45V, kemampuan arusnya akan sekitar 4,3A.
Gambar terakhir di atas adalah kurva SOAr transistor C2922. Beberapa merek mempunyai penggambaran yang relatif sama.
Dengan VCE 35V, kemampuan arusnya 6A. Pada VCE 45V, kemampuan arusnya
mencapai sekitar 4,5A. Pada VCE 70V, kemampuan arusnya sekitar 2,7A.