Pengenalan Transistor

Transistor adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai tiga elektroda (triode) yaitu dasar (basis), pengumpul (kolektor) dan pemancar (emitor). Dengan ketiga elektroda (terminal) tersebut, tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya.

Pengertian transistor berasal dari perpaduan dua kata, yakni “transfer” yang artinya pemindahan dan “resistor” yang berarti penghambat. Dengan demikian transistor dapat diartikan sebagai suatu pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi penghantar pada suhu atau keadaan tertentu.

Jenis-jenis Transistor dari Fungsi Transistor

Transistor ditemukan pertama kali oleh William Shockley, John Barden, dan W. H Brattain pada tahun 1948. Mulai dipakai secara nyata dalam praktik mereka pada tahun 1958. Transistor termasuk komponen semi konduktor yang bersifat menghantar dan menahan arus listrik.Ada 2 jenis transistor yaitu transistor tipe P – N – P dan transistor jenis N – P – N. Transistor NPN adalah transistor positif dimana transistor dapat bekerja mengalirkan arus listrik apabila basis dialiri tegangan arus positif. Sedangkan transistor PNP adalah transistor negatif,dapat bekerja mengalirkan arus apabila basis dialiri tegangan negatif.

Macam-macam Transistor dari Fungsi Transistor

Fungsi transistor sangatlah besar dan mempunyai peranan penting untuk memperoleh kinerja yang baik bagi sebuah rangkaian elektronika. Dalam dunia elektronika, fungsi transistor ini adalah sebagai berikut:

• Sebagai sebuah penguat (amplifier).
• Sirkuit pemutus dan penyambung (switching).
• Stabilisasi tegangan (stabilisator).
• Sebagai perata arus.
• Menahan sebagian arus.
• Menguatkan arus.
• Membangkitkan frekuensi rendah maupun tinggi.
• Modulasi sinyal dan berbagai fungsi lainnya.

Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog ini meliputi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa diantara transistor dapat juga dirangkai sedemikian rupa sehingga fungsi transistor menjadi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen lainnya.

JENIS-JENIS TRANSISTOR

Jenis-Jenis Transistor dan cara kerja transistor pada umumnya dibagi menjadi dua jenis yaitu; Transistor Bipolar (dwi kutub) dan Transistor Efek Medan (FET – Field Effect Transistor).

      Transistor Bipolar adalah jenis transistor yang paling banyak di gunakan pada rangkaian elektronika. Jenis-Jenis Transistor ini terbagi atas 3 bagian lapisan material semikonduktor yang terdiri dari dua formasi lapisan yaitu lapisan P-N-P (Positif-Negatif-Positif) dan lapisan N-P-N (Negatif-Positif-Negatif). Sehingga menurut dua formasi lapisan tersebut transistor bipolar dibedakan kedalam dua jenis yaitu transistor PNP dan transistor NPN.

      Masing-masing dari ketiga kaki jenis-jenis transistor ini di beri nama B(Basis), K (Kolektor), dan E (Emitor). Fungsi transistor bipolar ini adalah sebagai pengatur arus listrik (regulator arus listrik), dengan kata lain transistor dapat membatasi arus yang mengalir dari Kolektor ke Emiter atau sebaliknya (tergantung jenis transistor, PNP atau NPN).

Di bawah ini Gambar dan jenis-jenis transistor :

Ganbar 1. jenis-jenis transistor

      T sistor Efek Medan (FET – Field Effect Transistor) merupakan jenis transistor yang juga memiliki 3 kaki terminal yang masing-masing diberi nama Drain (D), Source (S), dan Gate (G). Cara kerja transistor ini adalah mengendalikan aliran elektron dari terminal Source ke Drain melalui tegangan yang diberikan pada terminal Gate.

      Perbedaan antara transistor bipolar dan transistor FET adalah jika transistor bipolar mengatur besar kecil-nya arus listrik yang melalui kaki Kolektor ke Emiter atau sebaliknya melalui seberapa besar arus yang diberikan pada kaki Basis, sedangkan pada FET besar kecil-nya arus listrik yang mengalir pada Drain ke Source atau sebaliknya adalah dengan seberapa besar tegangan yang diberikan pada kaki Gate.

      Selain di gunakan sebagai penguat, transistor digunakan sebagai saklar.Caranya adalah dengan memberikan arus yang cukup besar pada basis transistor hingga mencapai titik jenuh. Pada kondisi seperti ini kolektor dan emitor bagai kawat yang terhubung atau saklar tertutup, dan sebaliknya jika arus basis teramat kecil maka kolektor dan emitor bagai saklar terbuka.

      Fungsi transistor adalah sebagai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal.

Transistor mempunyai 3 jenis yaitu :

1.     Uni Junktion Transistor (UJT)

2.     Field Effect Transistor (FET)

3.     MOSFET

1. Uni Junktion Transistor (UJT)

Gambar 2. symbol dan gambar transistor type UJT

Uni Junktion Transistor (UJT) adalah transistor yang mempunyai satu kaki emitor dan dua basis. Kegunaan transistor ini adalah terutama untuk switch elektronis. Ada Dua jenis UJT ialah UJT Kanal N dan UJT Kanal P.

2. Field Effect Transistor (FET)

Gambar 3. symbol dan gambar transistor type FET

Beberapa Kelebihan FET dibandingkan dengan transistor biasa ialah antara lain penguatannya yang besar, serta desah yang rendah. Karena harga FET yang lebih tinggi dari transistor, maka hanya digunakan pada bagian-bagian yang memang memerlukan.

Bentuk fisik FET ada berbagai macam yang mirip dengan transistor. Jenis FET ada dua yaitu Kanal N dan Kanal P. Kecuali itu terdapat pula macam FET ialah Junktion FET (JFET) dan Metal Oxide Semiconductor FET(MOSFET).

3. MOSFET

Gambar 4.symbol dan gambar  transistor type  MOSFET

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) adalah suatu jenis FET yang mempunyai satu Drain, satu Source dan satu atau dua Gate. MOSFET mempunyai input impedance yang sangat tinggi. Mengingat harga yang cukup tinggi, maka MOSFET hanya digunakan pada bagian bagian yang benar-benar memerlukannya. Penggunaannya misalnya sebagai RF amplifier pada receiver untuk memperoleh amplifikasi yang tinggi dengan desah yang rendah. Dalam pengemasan dan perakitan dengan menggunakan MOSFET perlu diperhatiakan bahwa komponen ini tidak tahan terhadap elektrostatik, mengemasnya menggunakan kertas timah, pematriannya menggunakan jenis solder yang khusus untuk pematrian MOSFET. Seperti halnya pada FET, terdapat dua macam MOSFET ialah Kanal P dan Kanal N.

CARA KERJA SEMIKONDUKTOR

Pada dasarnya, transistor dan tabung vakum memiliki fungsi yang serupa; keduanya mengatur jumlah aliran arus listrik.

Untuk mengerti cara kerja semikonduktor, misalkan sebuah gelas berisi air murni. Jika sepasang konduktor dimasukan kedalamnya, dan diberikan tegangan DC tepat dibawah tegangan elektrolisis (sebelum air berubah menjadi Hidrogen dan Oksigen), tidak akan ada arus mengalir karena air tidak memiliki pembawa muatan (charge carriers). Sehingga, air murni dianggap sebagai isolator. Jika sedikit garam dapur dimasukan ke dalamnya, konduksi arus akan mulai mengalir, karena sejumlah pembawa muatan bebas (mobile carriers, ion) terbentuk. Menaikan konsentrasi garam akan meningkatkan konduksi, namun tidak banyak. Garam dapur sendiri adalah non-konduktor (isolator), karena pembawa muatanya tidak bebas.

Silikon murni sendiri adalah sebuah isolator, namun jika sedikit pencemar ditambahkan, seperti Arsenik, dengan sebuah proses yang dinamakan doping, dalam jumlah yang cukup kecil sehingga tidak mengacaukan tata letak kristal silikon, Arsenik akan memberikan elektron bebas dan hasilnya memungkinkan terjadinya konduksi arus listrik. Ini karena Arsenik memiliki 5 atom di orbit terluarnya, sedangkan Silikon hanya 4. Konduksi terjadi karena pembawa muatan bebas telah ditambahkan (oleh kelebihan elektron dari Arsenik). Dalam kasus ini, sebuah Silikon tipe-n (n untuk negatif, karena pembawa muatannya adalah elektron yang bermuatan negatif) telah terbentuk.

Selain dari itu, silikon dapat dicampur dengan Boron untuk membuat semikonduktor tipe-p. Karena Boron hanya memiliki 3 elektron di orbit paling luarnya, pembawa muatan yang baru, dinamakan "lubang" (hole, pembawa muatan positif), akan terbentuk di dalam tata letak kristal silikon.

Dalam tabung hampa, pembawa muatan (elektron) akan dipancarkan oleh emisi thermionic dari sebuah katode yang dipanaskan oleh kawat filamen. Karena itu, tabung hampa tidak bisa membuat pembawa muatan positif (hole).

Dapat dilihat bahwa pembawa muatan yang bermuatan sama akan saling tolak menolak, sehingga tanpa adanya gaya yang lain, pembawa-pembawa muatan ini akan terdistribusi secara merata di dalam materi semikonduktor. Namun di dalam sebuah transistor bipolar (atau diode junction) dimana sebuah semikonduktor tipe-p dan sebuah semikonduktor tipe-n dibuat dalam satu keping silikon, pembawa-pembawa muatan ini cenderung berpindah ke arah sambungan P-N tersebut (perbatasan antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n), karena tertarik oleh muatan yang berlawanan dari seberangnya.

Kenaikan dari jumlah pencemar (doping level) akan meningkatkan konduktivitas dari materi semikonduktor, asalkan tata-letak kristal silikon tetap dipertahankan. Dalam sebuah transistor bipolar, daerah terminal emiter memiliki jumlah doping yang lebih besar dibandingkan dengan terminal basis. Rasio perbandingan antara doping emiter dan basis adalah satu dari banyak faktor yang menentukan sifat penguatan arus (current gain) dari transistor tersebut.

Jumlah doping yang diperlukan sebuah semikonduktor adalah sangat kecil, dalam ukuran satu berbanding seratus juta, dan ini menjadi kunci dalam keberhasilan semikonduktor. Dalam sebuah metal, populasi pembawa muatan adalah sangat tinggi; satu pembawa muatan untuk setiap atom. Dalam metal, untuk mengubah metal menjadi isolator, pembawa muatan harus disapu dengan memasang suatu beda tegangan. Dalam metal, tegangan ini sangat tinggi, jauh lebih tinggi dari yang mampu menghancurkannya. Namun, dalam sebuah semikonduktor hanya ada satu pembawa muatan dalam beberapa juta atom. Jumlah tegangan yang diperlukan untuk menyapu pembawa muatan dalam sejumlah besar semikonduktor dapat dicapai dengan mudah. Dengan kata lain, listrik di dalam metal adalah inkompresible (tidak bisa dimampatkan), seperti fluida. Sedangkan dalam semikonduktor, listrik bersifat seperti gas yang bisa dimampatkan. Semikonduktor dengan doping dapat diubah menjadi isolator, sedangkan metal tidak.

Gambaran di atas menjelaskan konduksi disebabkan oleh pembawa muatan, yaitu elektron atau lubang, namun dasarnya transistor bipolar adalah aksi kegiatan dari pembawa muatan tersebut untuk menyebrangi daerah depletion zone. Depletion zone ini terbentuk karena transistor tersebut diberikan tegangan bias terbalik, oleh tegangan yang diberikan di antara basis dan emiter. Walau transistor terlihat seperti dibentuk oleh dua diode yang disambungkan, sebuah transistor sendiri tidak bisa dibuat dengan menyambungkan dua diode. Untuk membuat transistor, bagian-bagiannya harus dibuat dari sepotong kristal silikon, dengan sebuah daerah basis yang sangat tipis.