 |
| Transistor |
Pengertian Transistor
Pengertian Transistor, Jenis, dan Karakteristik. Transistor adalah salah satu komponen yang selalu ada di setiap rangkaian elektronika, seperti radio, televisi, handphone, lampu flip-flop dll. Fungsi dari komponen ini sangatlah penting. Kebanyakan, transistor digunakan untuk kebutuhan penyambungan dan pemutusan (switching), seperti 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 fungsi transistor ini adalah dari pemilihan jenis transistor atau dengan cara perangkaian sirkit transistor itu 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, adalah
memiliki 3 kaki utama, yaitu Base
(B), Collector, (C) dan Emitter (E). dimana base terdapat arus yang
sangat kecil, yang berguna 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, adalah
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 dapat dirangkai sedemikian rupa
sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian
lainnya.
Sejarah transistor
Di pertengahan 1940-an sekelompok ilmuwan yang bekerja di Bell Telephone Labs di Murray Hill, New Jersey, merintis penemuan divais untuk menggantikan teknologi tabung hampa (vacuum tube) saat itu. Tabung hampa menjadi satu-satunya teknologi saat 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 spesialis dalam sifat menghantarkan elektron dari semikonduktor. Brattain (Ph.D., ahli 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 dapat dibeda-bedakan berdasarkan
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) adalah jenis transistor
yang memiliki tiga kaki, yaitu (Basis, Kolektor, dan Emitor) dan di pisah
menjadi dua arah aliran, positif dan negatif. Aliran positif dan negatif diantara Basis dan Emitor terdapat tegangan
dari 0v sampai 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 daerah negatif yang dipisah dengan satu daerah
positif. Dan PNP, terdapat dua daerah positif yang dipisah dengan daerah
negatif.
NPN
 |
| Transistor NPN |
Pada transistor jenis NPN terdapat arah arus aliran 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 positif (+) pada kaki basis. Cara kerja NPN adalah 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 karena 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 daerah kerja
Transistor BJT digunakan untuk 3 penggunaan berbeda: mode
cut off, mode linear amplifier, dan mode saturasi. Penggunaan fungsi transistor
bisa menggunakan karakteristik dari masing-masing daerah kerja ini. Selain untuk membuat
fungsi daripada transistor, karakteristik transistor juga dapat digunakan untuk
menganalisa arus dan tegangan transistor
 |
| Karakteristik daerah kerja transistor |
Karakteristik dari masing-masing daerah operasi transistor
tersebut dapat 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 adalah 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, menyebabkan Transistor menjadi
komponen yang tidak dapat dikendalikan. Untuk menghindari daerah ini, Dioda
Kolektor harus diberi prateganan mundur, dengan tegangan melebihi VCE(sat),
yaitu tegangan yang menyebabkan Dioda Kolektor saturasi.
• Daerah
Aktif
Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda Kolektor diberi
prategangan mundur. Terjadi sifat-sifat yang diinginkan, dimana:
atau
• Daerah
Breakdown
Dioda Kolektor diberiprategangan mundur yang melebihi
tegangan Breakdown-nya, BVCEO (tegangan breakdown dimana tegangan Kolektor ke
Emiter saat Arus Basis adalah nol). Sehingga arus Kolektor, IC, melebihi
spesifikasi yang dibolehkan. Transistor dapat mengalami kerusakan.
Contoh sederhana penggunaan transistor tipe NPN dengan
fungsi switching
 |
| contoh penggunaan transistor NPN |
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 mengakibatkan lampu menyala, karena lampu berada pada aliran tertutup
(close circuit).
Field Effect Transistor (FET)
Field Effect Transistor adalah jenis transistor yang dapat 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 adalah bahwa dalam transistor bipolar
arus output (Ic) dikendalikan oleh arus input (Ib). Sedangkan dalam FET arus
output (ID) dikendalikan oleh tegangan input (Vgs), karena arus input adalah
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
mudah dari transistor bipolar, sehingga amat bermanfaat untuk pembuatan keping
rangkaian terpadu. FET bekerja atas aliran pembawa mayoritas 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 adalah JFET dan MOFET
Junction Field Effect Transistor (JFET)
Keluarga FET yang penting lainnya adalah JFET (Junction
Field Efect Transistor) dan MOSFET (Metal-Oxide Semiconduktor Field-Effect
Transistor). JFET terdiri atas kanal-P dan Kanal N. JFET adalah komponen tiga
terminal dimana salah satu terminal dapat 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 penjelasan tentang JFET
adalah kanal-N, karena kanal-P adalah kebalikannya.
 |
| Transistor JFET |
JFET terdiri dari suatu channel (saluran) yang terbuat dari
sekeping semikonduktor (misalnya tipe N). pada saluran ini ditempelkan dua
bagian yang terbuat dari semikonduktor jenis yang berbeda (misalnya tipe P).
bagian ini disebut Gate. Dan pada bagian 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 seperti hukum GGL. dimana
beda potensial tinggi ke potensial rendah. Dan jika channel ini menyempit, maka
aliran elektron akan berkurang atau berhenti sama sekali. Lebar channel sangat
ditentukan oleh Vgs (Tegangan antara Gate dengan Source). Ilustrasinya seperti
gambar berikut
Drain harus lebih positif 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-kadang 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 sampai ratusan Mega OHM)
 |
| Contoh pemasangan JFET |
Penggunaan JFET sangat sesuai untuk aplikasi yang
membutuhkan resistansi masukan yang tinggi. Sedangkan kekurangannya adalah
untuk menghasilkan perubahan Id yang besar, diperlukan perubahan Vg yang besar.
Metal Oxide Semiconduktor Field Effect Transistor (MOSFET)
 | |
| Transistor MOSFET |
MOSFET (Metal Oxide Semiconduktor Field Effect Transistor)
adalah suatu transistor dari bahan semiconduktor (silicon) dengan tingkat
konsentrasi ketidakmurnian tertentu. Tingkat dari ketidak murnian ini akan
menentukan 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
dibuat sedemikian rupa agar 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 dapat 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 memiliki saluran
antara drain dan source nya karena 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 dapat dikelompokkan
menjadi tiga, antara lain:
1. NMOS
2. PMOS
3. CMOS
Semoga
ilmu tentang pengertian transistor ini, dapat berguna dan mempunyai manfaat
yang lebih. Trimakasih
tags: pengertian transistor, jenis-jenis transistor, transistor dan karakteristik, pengertian BJT, NPN dan PNP, pengertian transistor JFET MOSFET, daerah kerja transistor, field effect transistor, cara memasang transistor
