Transistor

 Pengertian Transistor

Transistor adalah sebuah komponen elektronika yang digunakan untuk penguat, sebagai sirkuit pemutus, sebagai penyambung, sebagai stabilitas tegangan, modulasi sinyal dan lain-lain. Fungsi transistor juga sebagai kran listrik yang dimana berdasarkan tegangan inputnya, memungkinkan pengalihat listrik yang akurat yang berasal dari sumber listrik.

Transistor seperti gambar diatas dapat disebut juga transistor bipolar atau transistor BJT (Bipolar Junction Transistor). Transistor bipolar adalah inovasi yang menggantikan transistor tabung (vacum tube). Selain dimensi transistor bipolar yang relatif lebih kecil, disipasi dayanya juga lebih kecil sehingga dapat bekerja pada suhu yang lebih dingin.

Dalam beberapa aplikasi, transistor tabung masih digunakan terutama pada aplikasi audio, untuk mendapatkan kualitas suara yang baik, namun konsumsi dayanya sangat besar. Sebab untuk dapat melepaskan elektron, teknik yang digunakan adalah pemanasan filamen seperti pada lampu pijar.

Transistor bipolar memiliki 2 junction yang dapat disamakan dengan penggabungan 2 buah dioda. Emiter-Base adalah satu junction dan Base-Kolektor junction lainnya itulah kenapa disebut (Bipolar Junction Transistor). Seperti pada dioda, arus hanya akan mengalir hanya jika diberi bias positif, yaitu hanya jika tegangan pada material P lebih positif daripada material N (forward bias). Pada gambar ilustrasi transistor NPN berikut ini, junction base-emiter diberi bias positif sedangkan basecolector mendapat bias negatif (reverse bias).

Karena base-emiter mendapat bias positif maka seperti pada dioda, electron mengalir dari emiter menuju base. Kolektor pada rangkaian ini lebih positif, sebab mendapat tegangan positif. Karena kolektor ini lebih positif, aliran elektron bergerak menuju kutup ini. Misalnya tidak ada kolektor, aliran elektron seluruhnya akan menuju base seperti pada dioda.

Tetapi karena lebar base yang sangat tipis, hanya sebagian elektron yang dapat bergabung dengan hole yang ada pada base. Sebagian besar akan menembus lapisan base menuju kolektor. Inilah alasannya mengapa jika dua diode digabungkan tidak dapat menjadi sebuah transistor, karena persyaratannya adalah lebar base harus sangat tipis sehingga dapat diterjang oleh elektron.

Jika misalnya tegangan base-emitor dibalik (reverse bias), maka tidak akan terjadi aliran elektron dari emitor menuju kolektor. Jika pelan-pelan ‘keran’ base diberi bias maju (forward bias), elektron mengalir menuju kolektor dan besarnya sebanding dengan besar arus bias base yang diberikan. Dengan kata lain, arus base mengatur banyaknya electron yang mengalir dari emiter menuju kolektor.

 Ini yang dinamakan efek penguatan transistor, karena arus base yang kecil menghasilkan arus emiter-colector yang lebih besar. Istilah amplifier (penguatan) sebenarnya bukanlah penguatan dalam arti sebenarnya, karena dengan penjelasan di atas sebenarnya yang terjadi bukan penguatan, melainkan arus yang lebih kecil mengontrol aliran arus yang lebih besar. Juga dapat dijelaskan bahwa base mengatur membuka dan menutup aliran arus emiter-kolektor (switch on/off).

Pada transistor PNP, fenomena yang sama dapat dijelaskan dengan memberikan bias seperti pada gambar berikut. Dalam hal ini yang disebut perpindahan arus adalah arus hole.

Perlu diingat, walaupun tidak ada perbedaan pada doping bahan pembuat emitor dan kolektor, namun pada prakteknya emitor dan kolektor tidak dapat dibalik.

Dari satu bahan silikon (monolitic), emitor dibuat terlebih dahulu, kemudian base dengan doping yang berbeda dan terakhir adalah kolektor. Terkadang dibuat juga efek dioda pada terminal-terminalnya sehingga arus hanya akan terjadi pada arah yang dikehendaki.

Untuk memudahkan pembahasan prinsip bias transistor lebih lanjut, berikut adalah terminologi parameter transistor. Dalam hal ini arah arus adalah dari potensial yang lebih besar ke potensial yang lebih kecil.

Parameter-paramater yang perlu diperhatikan:

IC: arus kolektor

IB: arus base

IE: arus emitor

VC: tegangan kolektor

VB: tegangan base

VE: tegangan emitor

VCC: tegangan pada kolektor

VCE: tegangan jepit kolektor-emitor

VEE: tegangan pada emitor

ICBO: arus base-kolektor

VCB: tegangan jepit kolektor-base

VBE: tegangan jepit base-emitor (umumnya 0,6 – 0,7 volt untuk transistor silikon)

 Pada tabel data transistor (databook) beberapa hal perlu diperhatikan antara lain spesifikasi αdc (alpha dc) yang tidak lain adalah:

 αdc = IC/IE

Defenisinya adalah perbandingan arus kolektor terhadap arus emitor. Karena besar arus kolektor umumnya hampir sama dengan besar arus emiter maka idealnya besar αdc adalah = 1 (satu). Namun umumnya transistor yang ada memiliki αdc kurang lebih antara 0.95 sampai 0.99.

Pada tabel data transistor (databook) juga dapat dijumpai spesifikasi βdc (beta dc) atau hfe didefenisikan sebagai besar perbandingan antara arus kolektor dengan arus base.

 βdc = IC/IB

Dengan kata lain, βdc adalah parameter yang menunjukkan kemampuan penguatan arus (current gain) dari suatu transistor. Parameter ini ada tertera di databook transistor dan sangat membantu para perancang rangkaian elektronika dalam merencanakan rangkaiannya.

 Sebelumnya ada beberapa spesifikasi transistor yang perlu diperhatikan, seperti tegangan VCEmax dan PD max. Sering juga dicantumkan di datasheet keterangan lain tentang arus ICmax VCBmax dan VEBmax. Ada juga PDmax pada TA =  dan PD max pada TC = .

 

Fungsi Transistor

Adapun fungsi dari transistor diantaranya sebagaimana dibawah ini:

 Transistor Sebagai Saklar Elektronik

Yaitu dengan mengatur bias dari sebuah transistor sampai transistor jenuh maka didapat hubungan singkat antar kaki konektor dan emitor, dengan memanfaatkan kejadian ini maka transistor bisa digunakan sebagai saklar.

 Transistor Sebagai Penguat Arus

Yaitu digunakan sebagai penguat arus, dengan fungsi ini transistor dapat digunakan sebagai rangkaian power supply tentunya dengan tegangan yang disetting. Untuk dapat digunakan sebagai fungsi penguat arus transistor harus dibias tegangan yang constant pada basisnya, agar pada emitor keluar tegangan yang tetap. Umumnya untuk dapat tegangan basis agar tetap digunakan diode zener.

Transistor sebagai penguat sinyal AC, adapun fungsi transistor yang lainnya ialah sebagai penguat sinyal AC, dan lain-lain.

Cara Keja Transistor

Dari banyak tipe-tipe transistor yang modern di jaman sekarang, awalnya hanya terdapat 2 tipe dasar transistor yaitu biopolar transistor “BJT atau transistor biopolar” dan FET “Field-Effect Transistor” yang cara kerjanya berbeda-beda.

 Transistor Biopolar

Dinamakan seperti itu karena kanal konduksi utamanya memakai 2 polaritas pembawa muatan elekton dan lubang, untuk membawa muatan atau arus listrik. Di dalam BJT, arus listrik utamanya harus melewati satu daerah atau lapisan pembatas yang dinamakan depletizon dan juga ketebalan dari lapisan ini bisa diatur dengan kecepatan tinggi dengan maksud untuk mengatur aliran arus utama tersebut.

 FET “Field-Effect Transistor”

Dinamkan juga transistor unipolar yakni hanya memakai satu jenis pembawa muatan “electron atau hole, tergantung dari tipenya FET” saja. Didalam FET arus listrik utamanya mengalir dalam satu kenal konduksi sempit dengan depletion zone sisinya. Lalu ketebalan dari daerah perbatasan ini bisa diubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kenal konduksi tersebut. 

Jenis-Jenis Transistor

Jenis-Jenis Transistor yang paling umum dibedakan menjadi dua jenis, yaitu Transistor Bipolar dan Transistor Efek Medan. Jenis-Jenis Transistor ini sangat menentukan sekali dalam pembuatan rangkaian elektronika. Terutama untuk pembuatan rangkaian amplifier, rangkaian saklar, general purpose, rangkaian audio, tegangan tinggi dan masih banyak lagi yang lainnya.

Transistor Bipolar atau nama lainnya adalah transistor dwikutub adalah jenis transistor paling umum di gunakan dalam dunia elektronik. Di dalam transistor ini terdapat 3 lapisan material semikonduktor yang terdiri dari dua lapisan inti, yaitu lapisan P-N-P dan lapisan N-P-N.

 Transistor bipolar juga memiliki 3 kaki yang masing masing di beri nama Basis (B), Kolektor (K) dan Emiter (E). Perbedaan antara fungsi dan jenis-jenis transisor ini terlihat pada polaritas pemberian tegangan bias dan arah arus listrik yang berlawanan.

 Cara kerja transistor bipolar dapat di lihat dari dua dioda yang terminal positif dan negatif selalu berdempet, itu sebabnya pada saat ini terdapat 3 kaki terminal. Perubahan arus listrik dari jumlah kecil dapat menimbulkan efek perubahan arus listrik dalam jumlah besar khususnya pada terminal kolektor. Prinsip kerja ini lah yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguat elektronik.

Transistor Efek Medan atau biasa di singkat FET adalah transistor yang juga memiliki 3 kaki terminal yang masing masing di beri nama Drain (D), Source (S) dan Gate (G). Sistem kerja FET adalah dengan cara mengendalikan aliran elektron dari terminal Source ke Drain melalui tegangan yang di berikan pada terminal Gate.

 Pada saat ini jenis-jenis transistor FET di bagi menjadi dua tipe, yaitu enhancement mode dan depletion mode. Kedua mode ini menandakan polaritas tegangan gate di bandingkan dengan source pada saat FET menghantarkan listrik. Sebagai contoh dalam depletion mode, di sini gate adalah negatif di bandingkan dengan source, sedangkan dalam enhancement mode, gate adalah positif. Jika tegangan pada gate di rubah menjadi positif, maka aliran arus kedua mode di antara source dan drain akan meningkat.

Kategori Transistor

Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori, diantaranya seperti di bawah ini:

Berdasarkan tipe diantaranya seperti: UJT, BJT, JFET, IGBT, IGFET, “MOSFET”, HBT, VMOSFET, MISFET, HEMT, MESFET dan lain sebagainya.

Berdasarkan materi semikonduktor diantaranya germanium, silikon dan gallium arsenide.

Berdasarkan kemasan fisiknya diantaranya seperti: IC, through hole metal, surface mount, through hole plastic dan lain sebagainya.

Berdasarkan polaritas diantaranya seperti: PNP atau P-channel dan NPN atau N-channel.

Berdasarkan maximum kapasitas daya, diantaranya seperti: Low power, medium power dan high power.

Berdasarkan maximum frekwensi kerja, yang diantaranya: Low, medium atau high frequency, RF transistor, Microwave dan lain sebagainya.

Berdasarkan aplikasi yang diantaranya seperti, amplifier, audio, general purpose, tegangan tinggi dan lain sebagainya.

 

Demikianlah pembahasan mengenai Transistor adalah – Pengertian, Fungsi, Jenis, Cara Kerja dan Kategori semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan kita semua.