Memahami Cara Kerja Transistor


Cara Kerja Dan Fungsi Transistor – Dalam pelajaran yang berkaitan dengan elektronika, ada banyak sekali komponen yang bisa dipelajari. Hal ini membuat kita tahu bahwa sebuah perangkat elektronik dibuat dari begitu banyak komponen. Salah satunya adalah transistor. Pasti Anda pernah mendengarnya walaupun Anda bukan orang yang ahli di bidang elektronika.

Lalu apa itu transistor? Untuk menjawab pertanyaan tersebut kami sajikan pembahasan lengkap mengenai transistor. Kami bahas mulai dari pengertian dari komponen elektronika tersebut, fungsi, hingga cara kerja transistor. Silakan simak pembahasan selengkapnya di bawah ini.

Pengertian Transistor

Transistor adalah salah satu komponen elektronika yang dipakai untuk beberapa keperluan. Mulai dari untuk stabilitas tegangan, penguat, sirkuit pemutus atau penyambung, modulasi sinyal, dan lain sebagainya. Transistor juga mempunyai julukan lain, yakni kran listrik. Sebab komponen ini bisa mengalihkan listrik yang akurat dari sumber listrik berdasarkan tegangan inputnya.

Transistor merupakan salah satu komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor. Selain fungsi yang telah disebutkan di atas, transistor juga mempunyai fungsi turunan lain yang bermacam-macam sesuai dengan desain rangkaian elektronika yang diperlukan.

Untuk beberapa perangkat jenis yang dipakai masih transistor tabung. Terlebih pada perangkat audio. Tujuannya tidak lain untuk memperoleh kualitas suara yang baik. Hanya saja konsumsi daya transistor jenis ini lebih besar. Alasannya untuk melepas elektron teknik yang dipakai adalah pemanasan filamen seperti pada lampu pijar.

Maka dari itu perlahan transistor tabung tergantikan oleh jenis lainnya, yakni transistor bipolar atau juga disebut Bipolar Junction Transistor (BJT). Transistor ini mempunyai dimensi yang cenderung lebih kecil. Tidak hanya itu, disipasi daya yang terjadi juga lebih kecil sehingga bisa bekerja pada suhu yang lebih dingin.

Dilihat dari rancangannya, umumnya transistor mempunyai tiga kaki atau tiga elektroda. Ketiga bagian tersebut antara lain basis, kolektor, dan emitor. Ketiga kaki trsebut mempunyai fungsi yang berbeda-beda. Hanya saja ketiganya tidak dapat dipisahkan. Dapat dikatakan bahwa transistor ini merupakan keran arus yang bisa mengalirkan atau menghambat arus listrik sesuai dengan kontrol yang diberikan pada komponen tersebut.

Baca juga: Cara Menggunakan Multimeter

Sejarah Singkat

Komponen elektronika transistor ditemukan oleh William Shockley, John Bardeen, dan Walter Brattain di tahun 1947. Pada saat itu ketiga ilmuwan Fisika asal Amerika itu menemukan transistor bipolar.

Awalnya transistor ini dibuat untuk menggantikan tabung hampa yang sudah dipakai sejak lama. Seperti yang telah disebutkan di atas, tabung hampa pada dasarnya memiliki prinsip kerja yang mirip dengan transistor. Akan tetapi ukuran komponen yang memiliki nama lain vacuum tube ini lebih besar dibandingkan dengan transistor. Serta membutuhkan tegangan tinggi agar komponen tersebut bisa bekerja.

Tabung hampa memanfaatkan elemen cahaya sebagai filamen dan tegangan tinggi agar bisa bekerja. Berbeda dengan transistor yang memanfaatkan bahan semikonduktor yang lebih efisien sebab mempunyai ukuran fisik yang sangat kecil dan hanya membutuhkan tegangan rendah agar bisa beroperasi.

Berkat hadirnya transistor seluruh peralatan elektronika pada zaman tersebut bisa dibuat lebih ringkas atau kecil dengan kemampuan yang lebih baik. Tak terkecuali peralatan elektronika lainnya. Tak mengherankan jika transistor menjadi komponen yang sangat penting dan selalu ada pada rangkaian elektronika.

Cara Kerja Transistor

Cara kerja transistor (singkatan dari transfer resistor) yaitu arus yang mengalir pada output sirkuit akan ditentukan oleh arus yang mengalir pada rangkaian output. Transistor sendiri dapat dibedakan menjadi dua kategori, yaitu BJT (Bipolar Junction Transistor) dan FET (Field Effect Transistors).

Untuk lebih jelasnya, berikut ini kita akan membahas secara lebih lengkap mengenai cara kerja komponen transistor BJT (Bipolar Junction Transistor) dan juga FET (Field Effect Transistor)

Cara Kerja Transistor BJT (Bipolar Junction Transistors)

cara kerja transistor bipolar

Jenis transistor ini memiliki fungsi untuk menguatkan sinyal listrik dan biasa digunakan pada saklar digital. BJT (Bipolar Junction Transistor) merupakan sebuah komponen semikonduktor yang dibuat dengan tiga terminal kaki semikonduktor yaitu basis, kolektor, dan emitor.

Pada umumnya kaki atau terminal basis dan emitor mempunyai penghalang kurang lebih sekitar 0,5 sampai 0,7 V, hal ini berarti dibutuhkan tegangan listrik setidaknya 0,5 sampai 0,7 volt supaya arus listrik bisa mengalir melewati kaki emitor menuju basis (basis ke emitor) ataupun kolektor ke basis (basis ke kolektor).

cara kerja transistor bipolar

Transistor sendiri merupakan komponen aktif yang memiliki tiga terminal, dimana ketiganya dibuat dari bahan semikonduktor yang berbeda dan bisa berperan sebagai isolator ataupun konduktor menggunakan tegangan dan sinyal yang kecil. Karena memiliki kemampuan ini maka komponen ini sering digunakan pada saklar (elektronika digital) atau penguat (elektronika analog).

Cara Kerja JFET (Junction Field Effect Transistor)

JEFT atau Junction Field Effect Transistor merupakan sebuah komponen transistor yang menggunakan tegangan pada terminal inputnya, dimana hal seperti ini dalam dunia elektronika biasa disebut dengan gerbang (gate). Gerbang ini bekerja dengan mengontrol arus yang mengalir melewati kaki terminal transistor sehingga bisa menghasilkan arus keluaran yang sama dengan tegangan input. Maka dari itu, komponen ini juga biasa disebut sebagai transistor yang mampu mengatur tegangan.

Cara Kerja Junction Field Effect Transistor

Transistor JEFT atau FET ini memiliki tiga kaki terminal semikonduktor dengan satu arah. Karakteristik yang dimiliki oleh transistor ini juga tidak jauh berbeda dengan transistor BJT, yaitu efisiensi kerja yang tinggi, penggunaan yang sangat praktis, mampu tahan lama, murah, dan bisa digunakan pada semua perangkat elektronika. Bahkan FET memiliki fungsi yang bisa menggantikan fungsi transistor BJT.

Transistor FET memiliki ukuran yang lebih kecil jika dibandingkan dengan transistor BJT, konsumsi dayanya lebih kecil dan disipasi daya (berubahnya arus listrik menjadi energi panas dalam satuanĀ  waktu) yang rendah. Inilah yang membuat komponen transistor FET sangat cocok sekali untuk digunakan pada rangkaian logika digital.

Karakteristik Transistor BJT dan Transistor FET

Cara kerja transistor BJT dan transistor FET memang hampir sama, tetapi keduanya memiliki karakteristik yang berbeda. Adapun karakteristik dari transistor BJT dan transistor FET adalah sebagai berikut:

  • Konversi: Transistor BJT memiliki karakteristik yang dapat mengkonversikan arus menjadi arus, sementara transistor FET dapat mengkonversikan tegangan menjadi arus.
  • Arus Input: Transistor BJT membutuhkan arus input, sedangkan transistor FET tidak membutuhkan arus input.
  • Input dan output: Hubungan input dan output pada transistor BJT umumnya adalah linear (ini akan di representasikan jika dalam grapik yang dapat dilihat pada osiloskop berupa garis lurus), namun linear tidak berlaku pada jenis sinyal yang besar atau memiliki tegangan tinggi. Hal ini bisa menyebabkan terjadinya distorsi pada sinyal yang besar kemudian di teruskan menuju transistor FET.
  • Kecepatan: FET mampu menjalankan proses pensaklaran (switch) secara lebih cepat dibandingkan transistor BJT. Namun meski demikian kedua jenis komponen transistor ini sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan besar aplikasi rangkaian elektronika.
  • Resitor Input: Transistor FET tidak membutuhkan komponen resistor di depan kaki terminal gatenya, inilah yang membuat rangkaiannya terlihat lebih sederhana.
  • Tahanan atau Hambatan Ouput: Sebagian besar komponen transistor FET memiliki tahanan yang sangat rendah ketika sedang dalam kondisi aktif, umumnya kurang dari 1 ohm, hal ini membuat komponen transistor ini sangat cocok sekali untuk digunakan pada rangkaian skalar resistor.

Fungsi Transistor

Sebelumnya sudah dijelaskan secara singkat apa saja yang menjadi fungsi dari transistor. Nah, sekarang kita akan bahas secara lebih detail lagi mengenai masing-masing fungsi transistor. Berikut di bawah ini ulasan selengkapnya:

Sebagai Saklar

Transistor bisa dimanfaatkan sebagai saklar elektronik. Tentu saja prinsip kerjanya berbeda dengan saklar sederhana atau saklar elektromekanik pada relay. Saklar elektronik yang terdapat pada transistor dikontrol secara elektrik dan bisa dikondisikan tanpa adanya komponen mekanik. Dari prinsip kerja inilah saklar yang memiliki transistor dikenal dengans sebutan saklar elektronik.

Kelebihan saklar elektronik dengan transistor terletak pada kemampuan dalam proses On maupun Off yang sangat cepat. Di samping itu komponen ini tidak dapat aus sehingga bisa dipakai lebih lama dibandingkan dengan saklar mekanik.

Sebagai Penguat

Transistor juga berfungsi sebagai amplifier atau penguat. Fungsi yang satu ini biasanya diaplikasikan pada perangkat audio. Bisa sebagai penguat radio frekuensi (RF), penguat audio, penguat arus, dan lain-lain.

Untuk fungsi ini ada sejumlah konfigurasi rangkaian yang dipakai. Seperti pengikut common base, common collector, dan common emitor. Penguat transistor biasanya terdiri dari dua parameter yang dikuatkan. Kedua parameter tersebut adalah penguatan arus dan penguatan sinyal.

Sebagai Pembangkit Sinyal

Transistor juga bisa berfungsi sebagai pembangkit sinyal atau osilator. Osilator adalah rangkaian elektronika yang mampu menghasilkan sinyal dengan frekuensi dan amplitudo tertentu.

Untuk menghasilkan resonansi tertentu digunakan komponen L-R-C sebagai pembangkit getaran frekuensi. Komponen ini merupakan hasil kombinasi dari induktor, kapasitor dan resistor. Hanya saja LRC masih kurang jika ingin membangkitkan frekuensi. Dibutuhkan sebuah komponen aktif transistor.

Sebagai Gerbang Logika

Dalam sebuah rangkaian digital gerbang logika menjadi rangkaian yang paling dasar. Sebuah IC yang bisa ditemui pada perangkat CPU, RAM, dan perangkat-perangkat lainnya sebagian besar terdiri dari gerbang logika yang jumlahnya bisa sampai jutaan atau bahkan lebih. Rangkaian gerbang logika ini dibuat dengan memakai transistor.

Konfigurasi gerbang logika pada teknik digital terbagi menjadi beberapa macam. Di antaranya gerbang AND, gerbang NOT, gerbang OR, gerbang NAND, gerbang NOR, dan lain sebagainya.

Jenis Transistor

Diatas sudah disinggung bahwa transistor sebenarnya dibagi menjadi dua kategori utama, yakni Bipolar Junction Transistor (BJT) dan Field Effect Transistor (FET). Namun jika dilihat berdasarkan bahan baku semikonduktor yang digunakan dalam komponen transistor (silikon atau germanium) dan bidang aplikasinya (seperti misalnya tujuan umum, frekuensi tinggi, switching, dan lain sebagainya) jenis transistor terbagi menjadi beberapa macam yaitu:

  1. Transistor frekuensi rendah: transistor ini dibuat khusus untuk aplikasi audio dan frekuensi rendah di bawah 100 kHz.
  2. Transistor frekuensi tinggi: sesuai dengan namanya, transistor ini dibuat untuk aplikasi radio dan frekuensi wideband di atas 100 kHz.
  3. Transistor saklar: transistor saklar atau switching dibuat untuk aplikasi switching, termasuk switching daya ataupun power.
  4. Transistor driver: transistor jenis ini beroperasi pada daya maupun tegangan tingkat menengah.
  5. Transistor daya: transistor power atau daya dapat beroperasi pada tingkat daya yang signifikan. Biasanya transistor jenis ini dibagi menjadi jenis audio atau frekuensi radio.
  6. Transistor tegangan tinggi: transistor high voltage dibuat khusus untuk rangkaian elektronika bertegangan tinggi.
  7. Transistor low noise: transistor ini mempunyai karakteristik low-noise, sesuai dengan namanya. Selain itu transistor ini juga dipakai untuk sinyal amplitudo rendah.

Baca juga: Transistor Sebagai Saklar

Prinsip Kerja Transistor

Seperti yang diketahui transistor terbuat dari bahan semikonduktor. Pada dasarnya komponen ini mempunyai tingkat konduktivitas listrik yang sangat rendah. Akan tetapi tingkat konduktivitasnya dapat meningkat signifikan saat diberikan sebuah bahan impuriti atau doping.

Semikonduktor pada transistor terdiri dari 4 buah atom yang saling berdekatan, di mana di antara keempat atom tersebut terikat oleh elektron. Elektron ini berfungsi mengikat elektron-elektron yang ada pada atom lain yang saling berdekatan yang kemudian disebut pita valensi.

Agar atom dapat menyerap energi dan menyalurkannya, maka elektron-elektron yang mengikat atom tersebut harus menyerap energi dan berubah menjadi elektron bebas. Saat bahan semikonduktor diberikan arus listrik yang bertujuan mengaktifkan bahan doping, maka semikonduktor yang awalnya bersifat konduktasi sangat rendah, akan berubah menjadi konduktor yang baik, tergantung banyaknya doping yang aktif akibat penyerapan energi yang diberikan.

Bisa diartikan bahwa fungsi doping tersebut untuk meningkatkan tingkat konduktivitas dari suatu semikonduktor. Saat keempat elemen atau valensi dari sebuah atom yang saling terikat diberikan doping, maka saat salah satu atom yang mempunyai empat valensi digantikan dengan doping, satu elemen yang terikat akan mengalami perubahan.

Ilustrasinya adalah sebagai berikut:

Pada gambar di atas, semikonduktor yang diberikan doping tipe P (warna biru) dan doping tipe N (warna kuning), ketika diberikan sebuah energi listrik, maka secara cepat elektron bebas di tipe N akan berpindah dan mengisi hole yang terdapat pada tipe P.

Jadi semikonduktor yang asalnya memiliki tingkat konduktivitas yang rendah, ketika diberikan energi listrik, maka tingkat konduktivitas dari semikonduktor akan meningkat secara signifikan sesuai dengan besarnya energi listrik yang diberikan.

Pada sebuah dioda, prinsip perpindahan elektron ini disebut dengan bias maju atau forward bias. Sedangkan pada prinsipnya cara kerja transistor adalah dua buah dioda yang dipasangkan saling berlawanan.



Loading...

Leave a Comment