Transistor dan Contoh Aplikasinya

I0321076/Najwa Mumtaz/Teknik Industri/Universitas Sebelas Maret

Gambar 1 Struktur dan Simbol Transistor Bipolar

    Transistor adalah suatu komponen yang bersifat menguatkan. Transistor adalah komponen semikonduktor yang terdiri atas tipe-P yang diapit oleh dua tipe-N (transistor NPN) atau terdiri dari tipe-N diapit oleh dua tipe-P (transistor PNP). Transistor mempunyai tiga terminal yang dikenal dengan Emitor (E), Basis (B), dan Kolektor (C). Transistor terdiri dari tiga lapisan material semikonduktor yang berbeda. Beberapa lapisan tersebut ditambahkan elektron tambahan atau biasa yang disebut doping dan lapisan lain yang hilang atau biasa disebut holes (tidak adanya elektron). Tingkatan doping mulai dari tingkat yang sangat rendah, yaitu basis, lalu kolektor tingkat sedang, dan emitor tingkat tinggi. Semakin rendah tingkat doping suatu bahan, maka semakin kecil konduktivitasnya.   

    Simbol transistor bipolar ditunjukkan pada gambar 1 di mana pada kaki emitor terdapat tanda panah yang merupakan arah arus konvensional. Pada transistor NPN tanda panahnya menuju keluar sedangkan transistor PNP tanda panahanya menuju ke dalam. 

Sistem Kerja Transistor

    Sistem kerja pada transistor yaitu jika pada terminal transistor tidak diberi tegangan bias dari luar, maka semua arus bernilai nol atau tidak ada yang mengalir. Pada persambungan emiter dan basis (JE) serta pada persambungan basis dan kolektor (JC) terdepata daerah pengosongan. 

Gambar 2 Diagram Potensial Pada Transistor Tanpa Bias

    Pada gambar 2 dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan potensial antara kaki emitor dan basis sebesar Vo. Pada saat transistor tidak diberi tegangan bias, maka arus tidak akan mengalir. Apabila terminal emitor dan basis  diberi tegangan bias maju (emitor positif dan basis negatif) serta terminal basis dan elektor diberi bias mundur (basis positif dan kolektor negatif), maka transistor tersebut mendapat bias aktif seperti pada gambar 3.

    

    Daerah pengosongan pada persambungan emitor-basis menjadi semakin sempit karena mendapatkan bias maju. Sedangkan daerah pengosongan pada persambungan baris-kolektor menjadi semakin melebar karena mendapatkan bias mundur. 

Gambar 3 Transistor Dengan Tegangan Bias Aktif

Gambar 4 Diagram Potensial Pada Transistor Dengan Bias Aktif

 Mode Kerja Transistor

    Terdapat 4 mode kerja transistor, yaitu sebagai berikut:

• Saturasi adalah kondisi di mana transistor bertindak sebagai short circuit, sehingga arus mengalir bebas dari kolektor ke emitor.
• Cut-off adalah kondisi di mana transistor bertindak sebgaia open circuit, sehingga tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor.
• Active (Forward-Active) adalah arus yang mengalir dari kolektor ke emitor sebanding dengan arus yang mengalir ke basis.
• Reverse-Active atau dapat dikatakan mode aktif adalah arus yang mengalir sebanding dengan arus basis, tetapi mengalir secara terbalik sehingga arus mengalir dari emitor ke kolektor. 

Gambar 5 Grafik Kuadran Mode Kerja Transistor
Source : https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiRtciAj_KzAQ2i3-QfKjM7lULPp5854uVKE_k0EWro4lqAY29UPnSzhPpV-qnfy-KC9fkO1nfxo2_LthrrO5-vo0vi1vgyIL6JmoP1kERlZXoL8QmABUuwv4mslPkUW2j9OyFgSgk8MWI/s1600/Gambar-Hubungan-Tegangan-Pin-Transistor.png

Transistor Mode Saturasi

Gambar 6 Mode Saturasi
Source : https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjPDb7YHGjh6JcnY3S_sSPIVI1sdqqIFbF459P0zEK4idalDzB3FG9TbUKhWRms90tO6gw8etuN2ghm1g4KHzO9Sndh76XR0K22s3sEF14DOb_5ci5lZS-HgJseQOiwMWU9u7K0KuXDgTY/s320/Gambar-Transistor-Saturasi-.png

    Dalam mode saturasi kedua "dioda" dalam transistor adalah bias maju. VBE dan VBC harus lebih besar dari 0. Nilai ini biasanya sekitar 0,05 - 0,2 V. Dengan demikian, VB harus lebih tinggi dari pada VE dan VC. Lembar data transistor mendefiniskan tegangan ini sebagai tegangan saturasi CE VCE (SAT) yaitu di mana tegangan dari kolektor ke emitor diperlukan untuk saturasi.

Transistor Mode Cut-Off

    Mode Cut-Off adalah kebalikan dari mode saturasi di mana tidak ada arus kolektor sehingga tidak ada pula arus ke emitor. Dalam metode ini tegangan basis harus lebih kecil dari tegangan emitor dan kolektor di mana VBC dan VBE harus negatif. VBE di antara 0V dan Vth (~0,6 V) untuk mencapau mode cutoff. 

Gambar 7 Mode Cut-Off

Transistor Mode Active/Forward Active

    Mode aktif adalah mode transistor yang paling kuat karena dapat mengubah suatu perangkat menjadi amplifier, di mana arus yang masuk ke pin basis menguatkan arus yang mengalir masuk ke kolektor dan mengeluarkan ke emitor. 

Notasi untuk gain (faktor amplifikasi) dari transistor adalah β. β secara linear menghubungkan arus kolektor (IC) ke arus basis (IB):

IC = β IB

Nilai aktual dari β tergantung transistornya, biasanya sekitar 100, tetapi kadang berkisar antara 50 sampai 2000, semua tergantung pada transistor yang digunakan serta banyaknya arus yang melewatinya.

Gambar 8 Mode Active

Transistor Mode Reverse-Active

    Mode reverse active adalah kebalikan dari mode active. Dalam mode reverse active mengalirkan serta menguatkan arus, tetapi arah arus mengalir berlawanan yaitu arus mengalir dari emitor ke kolektor. Karena kebalikan dari mode active maka β memiliki nilai jauh lebih kecil. Dalam metode ini tegangan emitor lebih besar dari basis dan harus lebih besar dari kolektor. Pada mode ini biasanya digunakan untuk menggerakkan transistor, tetapi sangat jarang untuk digunakan pada sebuah peralatan. 

Perbedaan Transistor NPN dan PNP

Gambar 9 Perbedaan Transistor NPN dan PNP

Contoh Aplikasi Transistor
- Transistor dapat digunakan sebagai saklar (switch)

 Switch electric didapatkan dari sifat saturasi dan cutoff. Dalam kondisi saturasi maka tegangan collector akan melalui emitor. Namun sebaliknya, jika dalam kondisi cutoff maka tegangan tidak akan melewati dari collector ke emitor.

- Transistor dapat digunakan sebagai penguat (amplifier)

Referensi

Admin. (2019). Transistor - Pengertian, Fungsi, Jenis dan Aplikasinya. Diperoleh dari              https://www.webstudi.site/2019/09/Transistor-adalah.html.

Jimmy Sitepu. (2018). Rangkaian Transistor Sebagai Saklar. Diperoleh dari       https://mikroavr.com/rangkaian-transistor-saklar/

Surjono, H. D. (2007). Elektronika : Teori dan Penerapan. Jember: Penerbit Cerdas Ulet Kreatif