Pengertian Transistor Beserta Jenis, Dan Karakteristik

Transistor adalah salah satu komponen yang selalu ada di setiap rangkaian elektronika, menyerupai radio, televisi, handphone, lampu flip-flop dll. Fungsi dari komponen ini sangatlah penting. Kebanyakan, transistor digunakan untuk kebutuhan penyambungan dan pemutusan (switching), menyerupai halnya saklar. Yaitu untuk memutus atau menyambungkan arus listrik. Selain itu transistor juga berfungsi sebagai penguat (amplifier), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal, dan banyak lagi. Keinginan kita untuk merubah fungsitransistor ini ialah dari pemilihan jenis transistor atau dengan cara perangkaian sirkit transistoritu sendiri. Dengan banyaknya fungsi itu, komponen transistor banyak sekali digunakan di dalam rangkaian elektronika.

Jenis-jenis transistor dibedakan berdasarkan arus inputnya BJT (Bipolar Junction Transistor) atau tegangan inputnya FET (Field Effect Transistor). Yang membedakan transistor dengan komponen lain, ialah mempunyai 3 kaki utama, yaitu Base (B), Collector, (C) dan Emitter (E). dimanabase  terdapat arus yang sangat kecil, yang mempunyai kegunaan untuk mengatur arus dan tegangan yang ada pada Emitor, pada keluaran arus Kolektor. Sehingga apabila terdapat arus pada basis, tegangan yang besar pada kolektor akan mengalir menuju emitor.

Bahan dasar pembuatan transistor itu sendiri atara lain Germanium, Silikon, Galium Arsenide. Sedangkan kemasan dari transistor itu sendiri biasanya terbuat dari Plastik, Metal, Surface Mount, dan ada juga beberapa transistor yang dikemas dalam satu wadah yang disebut IC (Intregeted Circuit).

Contoh penggunaan transistor dalam rangkaian analog, ialah digunakan untuk fungsi 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 sanggup dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.

Sejarah Perkembangan transistor

Di pertengahan 1940-an sekelompok ilmuwan yang bekerja di Bell Telephone Labs di Murray Hill, New Jersey, merintis inovasi divais untuk menggantikan teknologi tabung hampa (vacuum tube) dikala itu. Tabung hampa menjadi satu-satunya teknologi dikala itu untuk menguatkan sinyal atau sebagai saklar dalam elektronika. Masalahnya ialah tabung hampa sangat mahal, mengkonsumsi banyak daya listrik, panas, dan tak-relieable, sehingga perlu perawatan ekstra.

Para ilmuwan tersebut (yang berhasil menemukan transistor pada 1947) ialah  John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley. Bardeen (Ph.D. dalam matematika dan fisika dari Princeton University) merupakan seorang mahir dalam sifat menghantarkan elektron dari semikonduktor. Brattain (Ph.D., mahir dalam struktur atom zat padat pada permukaan dan fisika zat padat). Shockley (Ph.D., pemimpin riset transistor di Bell Labs).

Jenis-Jenis Transistor

Secara umum, transistor sanggup dibeda-bedakan menurut banyak kategori:

Materi semikonduktor         : Germanium, Silikon, Gallium Arsenide

Kemasan fisik                      : Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC

Tipe                                     : UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET

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

Aplikasi                               : Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain

Bipolar junction transistor (BJT)

Bipolar junction transistor (BJT) ialah jenis transistor yang mempunyai tiga kaki, yaitu (Basis, Kolektor, dan Emitor) dan di pisah menjadi dua arah aliran, konkret dan negatif. Aliran konkret dan negatif  diantara Basis dan Emitor terdapat tegangan dari 0v hingga 6v tergantung pada besar tegangan sumber yang dipakai. Dan besar tegangan tersebut merupakan parameter utama transistor tipe BJT. Tidak seperti Field Effect transistor (FET), arus yang dialirkan hanya terdapat pada satu jenis pembawaan (Elektron atau Holes). Di BJT, arus dialirkan dari dua tipe pembawaan (Elektron dan Holes), hal tersebut yang dinamakan dengan Bipolar

Ada dua jenis tipe transistor BJT, yaitu tipe PNP dan NPN. Dimana NPN, terdapat dua tempat negatif yang dipisah dengan satu tempat positif. Dan PNP, terdapat dua tempat konkret yang dipisah dengan tempat negatif.

NPN

Transistor NPN

Pada transistor jenis NPN terdapat arah arus pedoman yang berbeda dengan transistor jenis PNP, dimana NPN mengalir arus dari kolektor ke emitor. Dan pada NPN, untuk mengalirkan arus tersebut dibutuhkan sambungan ke sumber konkret (+) pada kaki basis. Cara kerja NPN ialah ketika tegangan yang mengenai  kaki basis, hingga dititik saturasi, maka akan menginduksi arus dari kaki kolektor ke emitor. Dan transistor akan berlogika 1 (aktif). Dan apabila arus yang melalui basis berkurang, maka arus yang mengalir pada kolektor ke emitor akan berkurang, hingga titik cutoff. Penurunan ini sangatlah cepat alasannya perbandingan penguatan yang terjadi antara basis dan kolektor melebihi 200 kali.

Contoh gambar rangkaian penggunaan transistor PNP:

sirkuit sederhana transistor NPN

PNP

Transistor PNP

Pada PNP, terjadi hal sebaliknya ketika arus mengalir pada kaki basis, maka transistor berlogika 0 (off). Arus akan mengalir apabila kaki basis diberi sambungan ke ground (-) hal ini akan menginduksi arus pada kaki emitor ke kolektor, hal yang berbeda dengan NPN, yaitu arus mengalir pada kolektor ke emitor. Penggunaan transistor jenis ini mulai jarang digunakan. Dibanding dengan NPN, transistor jenis PNP  mulai sulit ditemukan dipasaran

Contoh gambar rangkaian penggunaan transistor PNP:

sirkuit sederhana transistor PNP

Karaktersitik dan tempat kerja

Transistor BJT digunakan untuk 3 penggunaan berbeda: mode cut off, mode linear amplifier, dan mode saturasi. Penggunaan fungsi transistor sanggup memakai karakteristik dari masing-masing tempat kerja ini. Selain untuk menciptakan fungsi daripada transistor, karakteristik transistor juga sanggup digunakan untuk menganalisa arus dan tegangan transistor

Karakteristik tempat kerja transistor

Karakteristik dari masing-masing tempat operasi transistor tersebut sanggup diringkas sebagai berikut:

•             Daerah Potong (cutoff):

Dioda Emiter diberi prategangan mundur. Akibatnya, tidak terjadi pergerakan elektron, sehingga arus Basis, IB = 0. Demikian juga, arus Kolektor, IC = 0, atau disebut ICEO (Arus Kolektor ke Emiter dengan harga arus Basis ialah 0).

•             Daerah Saturasi

Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda  Kolektor juga diberi prategangan maju. Akibatnya, arus Kolektor, IC, akan mencapai harga maksimum, tanpa bergantung kepada arus Basis, IB, dan βdc. Hal ini, menimbulkan Transistor menjadi komponen yang tidak sanggup dikendalikan. Untuk menghindari tempat ini, Dioda Kolektor harus diberi prateganan mundur, dengan tegangan melebihi VCE(sat), yaitu tegangan yang menimbulkan Dioda Kolektor saturasi.

•             Daerah Aktif

Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda Kolektor diberi prategangan mundur. Terjadi sifat-sifat yang diinginkan, dimana:

atau

sebagaimana klarifikasi pada cuilan sebelumnya. Transistor menjadi komponen yang sanggup dikendalikan. 

•             Daerah Breakdown

Dioda Kolektor diberiprategangan mundur yang melebihi tegangan Breakdown-nya, BVCEO (tegangan breakdown dimana tegangan Kolektor ke Emiter dikala Arus Basis ialah nol). Sehingga arus Kolektor, IC, melebihi spesifikasi yang dibolehkan. Transistor sanggup mengalami kerusakan.

Contoh sederhana penggunaan transistor tipe NPN dengan fungsi switching

Ketika saklar (switch) diaktifakan, maka terdapat arus yang mengalir pada resistor 1k dan menuju basis transistor. Ketika basis transistor terdapat arus, maka arus yang berada pada kolektor juga mengalir pada emitor yang menimbulkan lampu menyala, alasannya lampu berada pada pedoman tertutup (close circuit).   

Field Effect Transistor (FET)

Field Effect Transistor adalah jenis transistor yang sanggup digunakan untuk menghasilkan sinyal untuk mengontrol komponen yang lain. Komponen Transistor efek medan (field-effect transistor = FET) mempunyai fungsi yang hampir sama dengan transistor bipolar. Meskipun demikian antara FET dan transistor bipolar terdapat beberapa perbedaan yang mendasar. Perbedaan utama antara kedua jenis transistor tersebut ialah bahwa dalam transistor bipolar arus output (Ic) dikendalikan oleh arus input (Ib). Sedangkan dalam FET arus output (ID) dikendalikan oleh tegangan input (Vgs), alasannya arus input ialah nol. Sehingga resistansi input FET sangat besar, dalam orde puluhan megaohm. 

Transistor efek medan mempunyai keunggulan lebih stabil terhadap temperatur dan konstruksinya lebih kecil serta pembuatannya lebih gampang dari transistor bipolar, sehingga amat bermanfaat untuk pembuatan keping rangkaian terpadu. FET bekerja atas pedoman pembawa secara umum dikuasai saja, sehingga FET cenderung membangkitkan noise (desah) lebih kecil dari pada transistor bipolar. Namun umumnya transistor  bipolar lebih peka terhadap input, atau dengan kata lain penguatannya lebih besar. Disamping itu transistor bipolar mempunyai linieritas yang lebih baik dan respon frekuensi yang lebih lebar. Jenis dari transistor FET itu sendiri ialah JFET dan MOFET 

Junction Field Effect Transistor (JFET)

Keluarga FET yang penting lainnya ialah JFET (Junction Field Efect Transistor) dan MOSFET (Metal-Oxide Semiconduktor Field-Effect Transistor). JFET terdiri atas kanal-P dan Kanal N. JFET ialah komponen tiga terminal dimana salah satu terminal sanggup mengontrol arus antara dua terminal lainnya. JFET terdiri atas dua jenis, yakni kanal-N dan kanal-P, sebagaimana transistor terdapat jenis NPN dan PNP. Pada umumnya klarifikasi perihal JFET ialah kanal-N, alasannya kanal-P ialah kebalikannya.

Transistor JFET

JFET terdiri dari suatu channel (saluran) yang terbuat dari sekeping semikonduktor (misalnya tipe N). pada saluran ini ditempelkan dua cuilan yang terbuat dari semikonduktor jenis yang berbeda (misalnya tipe P). cuilan ini disebut Gate. Dan pada cuilan lain, ujung bawah di sebut source sedangkan ujung atas disebut drain (sesuai gambar).

 Cara kerja JFET

jika channel antara source dengan drain cukup lebar maka elektrok akan mengalir dari source ke drain, hal ini sama menyerupai aturan GGL. dimana beda potensial tinggi ke potensial rendah. Dan jikalau channel ini menyempit, maka pedoman elektron akan berkurang atau berhenti sama sekali. Lebar channel sangat ditentukan oleh Vgs (Tegangan antara Gate dengan Source). Ilustrasinya menyerupai gambar berikut

Drain harus lebih konkret dari source sedangkan gate harus lebih negatif dari source. Jika tegangan gate cukup negatif, maka lapisan pengosongan akan saling bersentuhan sehingga saluran akan terjepit sehingga Id = 0. Tegangan Vgs ini kadang kala disebut sebagai tegangan pinch-off (pinch-off voltage) dan besarnya tegangan ini ditentukan oleh karakteristik JFET.

Sambungan gate dengan source merupakan diode silicon yang diberi prategangan terbalik sehingga idealnya tidak ada arus yang mengalir. Dengan demikian maka Is = Id. Karena tidak ada arus yang mengalir ke gate maka resistansi masukan JFET sangat tinggi (puluhan hingga ratusan Mega OHM)

Contoh pemasangan JFET

Penggunaan JFET sangat sesuai untuk aplikasi yang membutuhkan resistansi masukan yang tinggi. Sedangkan kekurangannya ialah untuk menghasilkan perubahan Id yang besar, diharapkan perubahan Vg yang besar.

Metal Oxide Semiconduktor Field Effect Transistor(MOSFET)          

Transistor MOSFET

MOSFET (Metal Oxide Semiconduktor Field Effect Transistor) ialah suatu transistor dari materi semiconduktor (silicon) dengan tingkat konsentrasi ketidakmurnian tertentu. Tingkat dari ketidak murnian ini akan memilih jenis transistor tersebut, yaitu transistor MOSFET tipe–N (NMOS) dan transistor MOSFET tipe-P (PMOS). 

Bahan silicon digunakan sebagai landasan (subsrat) dari penguras (drain), dan sumber (source), dan gerbang (gate). Selanjutnya transistor dibentuk sedemikian rupa biar antara subsrat dan gerbangnya dibatasi oleh oksida silicon yang sangat tipis. Oksida ini diendapkan diatas sisi kiri dari kanal, sehingga transistor MOSFET akan mempunyai kelebihan dibanding dengan transistor BJT (Bipolar Junction Transistor) yaitu menghasilkan daya rendah.

Cara kerja MOSFET dibedakan menjadi dua yaitu:

transistor mode depletion

1.      1. Transistor Mode Pengosongan (Transistor Mode Depletion)

Pada transistor mode depletion, antara drain dan source terdapat saluran yang menghubungkan dua terminal tersebut, dimana saluran tersebut terdapat fungsi sebagai saluran tempat mengalirnya elektron bebas. Lebar dari saluran itu sendiri sanggup dikendalikan oleh tegangan gerbang. Transistor MOSFET mode pengosongan terdiri dari tipe-N dan tipe-P

transistor mode enchancement

2.      2, Transistor Mode Peningkatan (transistor Mode Enchancement)

Transistor mode enchancement ini pada fisiknya tidak mempunyai saluran antara drain dan source nya alasannya lapisan bulk meluas dengan lapisan SiO2 pada terminal gate. Transistor MOSFET mode peningkatan terdiri dari tipe-N dan Tipe-P

Dilihat dari jenis saluran yang digunakan, transistor MOSFET sanggup dikelompokkan menjadi tiga, antara lain:

1. NMOS

2. PMOS

3. CMOS

Semoga ilmu perihal pengertian transistor ini, sanggup mempunyai kegunaan dan mempunyai manfaat yang lebih. Trimakasih

tags: pengertian transistor, jenis-jenis transistor, transistor dan karakteristik, pengertian BJT, NPN dan PNP, pengertian transistor JFET MOSFET, tempat kerja transistor, field effect transistor, cara memasang transistor

Tweet

Subscribe to receive free email updates: