Materi Transistor dan Diagram Kerja

TRANSISTOR

            I.  TEORI DASAR TRANSISTOR

Komponen elektronika merupakan sebuah alat yang menjadi pendukung atau bagian dari rangkaian elektronik yang bisa bekerja sesuai dengan fungsinya..

Komponen elektronika terdiri dari satu atau lebih bahan elektronika yang terdiri dari satu atau lebih bahan-bahan elektronika yang disatukan.

Transistor merupakan salah satu komponen elektronika, karena sebagian besar komponen rangkaian elektronik memiliki transistor maka dari itu seorang yang belajar ilmu elektronika harus mempelajari terlebih dahulu komponen-komponen elektronika salah satunya adalah transistor.

Transistor ditemukan pertama kali oleh William Shockley, John Barden, dan W. H Brattain pada tahun 1948. Mulai dipakai secara nyata dalam praktek mereka pada tahun 1958. Sebelum transistor ditemukan, teknologi pada masa itu menggunakan sebuah alat berbentuk tabung berukuran ibu jari tangan orang dewasa yang di dalamnya terdapat ruang vakum yang disebut dengan vacum tubes. Teknologi tersebut sudah dipergunakan pada komputer pertama di dunia.

Pengertian Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya.

Transistor terdiri dari dua macam dioda, dan banyak dibuat dari bahan-bahan seperti germanium, silikon dan garnium arsenide. 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).

Di kehidupan nyata transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Pada rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog dapat berupa pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Pada rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi dan beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, dan memori.

Jenis-Jenis Transistor

Sama halnya dengan komponen elektronika yang lain, transistor juga memiliki jenis yang berbeda-beda. Jenis-Jenis Transistor yang paling umum di bedakan menjadi dua jenis, yaitu Transistor Bipolar dan Transistor Efek Medan”. Jenis transistor tersebut sangat mempengaruhi rangkaian yang terdapat pada transistor tersebut, beberapa rangkaian yang sangat dipengaruhi oleh jenis transistor yang digunakan atau dipasang adalah rangkaian amplifier, rangkaian audio, rangkaian saklar , rangkaian tegangan tinggi dan lain-lain.

1.      Transistor Bipolar (Transistor Dwikutub)

Transistor jenis ini banyak sekali digunakan pada peralatan-peralatan elektronik di sekitar. Transistor ini memiliki 3 kaki yang berbeda-beda kaki pertama diberi nama Basis atau biasanya dengan kode (B), kaki Emitor atau (E), dan kaki Kolektor (K).

Gambar 1.1 Transistor

Transistor bipolar ini terdiri dari dua jenis apabila di tinjau dari jenis susunan lapisan yang ada di dalam transistor tersebut.

1.      Transistor Jenis PNP

Transistor jenis ini terdiri dari dua lapis bahan semi konduktor jenis P dan satu lapis bahan konduktor jenis N.  Arus kecil yang meninggalkan basis pada mode tunggal emitor dikuatkan pada keluaran kolektor”. Dengan kata lain transistor jenis PNP akan hidup atau bekerja saat Basis lebih rendah dari pada Emitor. Lambang transistor ini memiliki tanda panah yang menunjuk ke dalam pada kaki Emitor (E).

Gambar 1.2 Transistor PNP

2.         Transistor Jenis NPN

Transistor NPN terdiri dari dua lapis bahan semi konduktor jenis N, dan satu lapis bahan semi konduktor jenis P. Transistor jenis ini banyak digunakan karena pergerakan elektron pada bahan semi konduktor lebih tinggi sehingga memungkinkan operasi arus besar dan kecepatan tinggi. Cara kerja transistor ini berlawanan dengan transistor jenis PNP, atau dengan kata lain transistor jenis NPN akan bekerja saat Basis lebih tinggi daripada Emitor. Lambang transistor ini memiliki tanda panah yang menunjuk ke luar pada kaki Emitor.

Gambar 1.3 Transistor NPN

3.         Transistor Efek Medan (Transistor FET)

Transistor jenis ini bekerja dengan prinsip mengalirkan aliran elektron dari tegangan. FET beroperasi dengan efek medan listrik pada aliran elektron melalui satu jenis bahan semikonduktor”. Sama dengan transistor bipolar, transistor efek medan ini memiliki 3 kaki yang diberi nama Drain (D), Source (S) dan Gate (G). Sistem kerja dari transistor ini adalah dengan cara mengendalikan arus aliran elektron dari terminal Source ke Drain melalui saluran dengan menggunakan tegangan yang diberikan oleh terminal Gate. Saluran tersebut terbuat dari bahan semikonduktor jenis N dan P.

Transistor FET ini memiliki 2 jenis yaitu Enhancement Mode dan Depletion Mode. Kedua jenis transistor FET tersebut menandakan polaritas tegangan pada Gate dibandingkan dengan Source saat transistor menghantarkan listrik. Contoh pada depletion mode Gate negatif dibandingkan dengan Source, sedangkan pada enhancement mode Gate positif. Apabila tegangan pada Gate di rubah menjadi positif maka aliran arus kedua mode di antara Source dan Drain akan meningkat.

Gambar 1.4 Transistor Efek Medan (FET)

II. DIAGRAM TRANSISTOR

Analisa Rangkaian Transistor

Ada 3 macam rangkaian transistor yang umum digunakan yaitu :

1.      Common Emitor (C-E), emitor yang digroundkan

2.      Common collector (C-C), kolektor yang digroundkan

3.      Common Basis (C-B), basis yang digroundkan

Rangkaian Common Emitor

Pada pembahasan ini, akan dibahas tentang rangkaian transistor common emitor. Rangkaiancommon emitor adalah rangkaian yang paling umum dan mudah untuk dianalisa. Berikut ini adalah contoh rangkaian common emitor yang paling sederhana.

Gambar 9 rangkaian common emittor

Pada rangkaian common emitor seperti pada gambar 9, kaki emitor dihubungkan ke ground. Rangkaian ini mempunyai 2 loop yaitu loop kolektor-emitor (loop ce) dan loop basis-emitor (loop be).

Pada loop be transistor mendapat tegangan bias maju (forward bias) dari basis ke emitor. Arus listrik basis (i_b ) dapat diatur besarnya dengan mengubah besar nilai resistor pembatas arus R_b. Mengubah arus listrik basis (i_b) juga akan mengubah besar arus listrik kolektor (i_c). Artinya arus listrik kolektor (i_c) dapat dikontrol dengan mengubah – ubah arus listrik basis (i_b). Besar arus basis jauh lebih kecil dibandingkan dengan arus kolektor.

Pada loop ce sumber tegangan V_cc memberikan tegangan balik (backward) ke kolektor – emitor pada transistor melalui R_C. Dalam kondisi tanpa bias maju pada loop be, transistor tidak akan bekerja. Transistor baru akan bekerja jika ada arus basis. Karena transistor memiliki 3 kaki, maka terdapat 3 tegangan pada transistor yaitu :

V_ce = tegangan antara kaki kolektor dengan kaki emitor (V_ce = V_c – V_e)

V_cb = tegangan antara kaki kolektor dengan kaki basis (V_cb = V_c – V_b )

V_be = tegangan antara kaki basis dengan kaki emitor (V_be = V_b – V_e)

Loop be

Kaki basis ke emitor dapat dianggap sebagai sebuah dioda seperti pada gambar berikut ini.

Gambar 11 kaki basis ke emitor dapat dianggap sebagai sebuah dioda

Dengan menggunakan hukum 2 Kirchoff , maka arus basis dapat dihitung. Gambar 13 memperlihatkan loop be.

Menurut hukum ke 2 kirchoff dalam rangkaian tertutup, maka jumlah tegangan harus sama dengan nol, sehingga didapat :

Loop CE

Gambar 14 berikut ini memperlihatkan loop CE pada transistor common emitor.

Gambar 14 loop ce transistor

Sama dengan loop be, loop ce juga dapat dianalisa dengan menggunakan hukum ke 2 Kirchoff yaitu :

Hubungan, I_b, i_c dan V_ce dapat digambar sebagai sebuah kurva karakteristik transistor

Pada saat arus basis 0, maka arus kolektor masih ada sedikit yang mengalir. Namun arus ini tidak dapat berpengaruh apa-apa. Daerah kurva pada saat i_b = 0 disebut cut-off region dan arus kolektor yang lewat pada zona cut-off region disebut arus cut-off kolektor.

Arus cut-off kolektor ini terjadi karena pada dioda kolektor terdapat kebocoran arus, tapi kebocoran arus ini sangat kecil sehingga dalam perhitungan dapat diabaikan.

Gambar 16 kurva karakteristik transistor

III. APLIKASI PENGGUNAAN TRANSISTOR

Contoh Rangkaian Elektronik Menggunakan Transistor:

Gambar 1.7 transistor Sebagai Gerbang NOT

Gambar 1.8 Transistor Sebagai Gerbang AND

Fungsi Transistor

Transistor memiliki beberapa fungsi di antaranya adalah :

  Amplifier : Penguat

  Mixer : Mencampur Frekuensi

   Rectifier : Penyearah

  Switcher : Penghubung (saklar)

  Oscilater : Pembangkit getaran

DAFTAR REFERENSI

Dasarelektronika.com, Pengertian dan Fungsi Transistor, (Online), (http://dasarelektronika.com/pengertian-dan-fungsi-transistor/), diakses pada 25 November 2013

Fathi M, Jenis-Jenis Transistor, (Online), (http://instrumenhouse.blogspot.com/2013/04/jenis-jenis-transistor_1.html?m=1), diakses pada 20 November 2013

Fajar, Transistor dan Penjelasannya (Dasar-Dasar Elektronika), (Online), (http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2018083-transistor-dan-penjelasannya-dasar-dasar/#ixzz2ltVEf9ML), diakses pada 27 November 2013

Komponenelektronika.org, Mengenal Field Effect Transistor (FET) / Transistor Efek Medan, (Online), (http://komponenelektronika.org/mengenal-field-effect-transistor-fet-transistor-efek-medan.htm), diakses pada 27 November 2013