Materi Transistor

          Transistor merupakan dioda denga dua sambungan (junction). Sambungan tersebut membentuk transistor PNP maupun NPN. Ujung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base dan kolektor. Base selalu berapa di tengah di antara emitor dan kolektor. Transistor ini disebut transistor bipolar, karena struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kututb negatif mengisi kekurangan elektron (hole) di kutub pisitif. Bi = 2 dan polar = kutup. Adalah William schockley pada tahun 1951 yang pertama kali menemukan transistor bipolar.

 Gambar 4.1

Transistor npn dan pnp

Dimana transistor adalah komponen yang bekerja sebagai saklar (switch on/off) dan juga sebagai penguat (amplifier).transistor bipolar merupakkan inovasi yang menggantikan transistor tabung (vacuum tube). Selain dimensi transistor bipolar yang relatif lebih kecil, disipasi dayanya juga lebih kecil sehingga dapat bekerja pada suhu yanglebih dingin. Dalam beberapa aplikasi, transistor tabung masih digunakan terutama pada aplikasi audio, untuk untuk mendapatkan kualitas suara yang baik, namun konsumsi daya sangat besar. Sebab untuk dapat melepaskan elektronn, teknik yang digunakan adala pemanasan filament seperti pada lampu pijar.

Bias DC

                Transistor bipolar memiliki dua junction yang dapat disamakan dengan penggabungan dua buah dioda. Emitor-Base adalah satu junction dan Base-Coektor junction lainnya. Seperti pada dioda, arus akan mengalir hanya jika diberi bias positif, yaitu hanya jika tegangan pada al P lebih positif dari pada al N (forward bias). Pada gambar ilustrasi transistor NPN berikut ini, junction Base-Emitor diberi bias positif sedangkan Base-Colektor mendapat bias negatif (reverse bias).

 

Gambar 4.2

Arus electron transistor npn

Karena base-emitor mendapat bias positif maka seperti pada dioda, elektron mengalir dari emitor menuju base. Kolektor pada rangkaian ini lebih positif sebab mendapat tegangan positif, sehingga aliran elektron bergerak menuju kutub ini. Misalnya tidak ada kolektor, aliran elektron seluruhnya akan menuju base seperti pada dioda. Tetapi karena lebar base yang sangat tipis, hanya sebagian elektron yang dapat bergabung dengan hole yang ada pada base. Sebagian besar akan menembus lapisan base menuju kolektor.  Inilah alasannya mengapa jika dua dioda digabungkan, tidak dapat menjadi sebuah transistor, karena persyaratannya adalah lebar base harus sangat tipis sehingga dapat diterjang oleh elektron.

Jika misalnya tegangan base-emitor dibalik (reverse bias), maka tidak akan terjadi aliran elektron dari emitor menuju kolektor. Jika pelan-pelan ‘keran’ base diberi bias maju (forward bias), elektron mengalir menuju kolektor dan besarnya sebanding dengan besarnya arus bias base yang diberikan. Dengan kata lain, arus base mengatur banyaknya elektron yang mengalir dari emitor menuju ke kolektor. Ini yang dinamakan efek penguatan transistor, karena arus base yang kecil menghasilkan arus emitor-colektor yang lebih besar. Istilah amplifier (penguatan) menjadi salah kaprah, karena dengan penjelasan diatas sebenarnya yang terjadi bukan penguatan, melainkan arus yang lebih kecil mengontrol aliran arus yang lebih besar. Juga dapat dijelaskan bahwa base mengatur membuka dan menutup aliran arus emitor-kolektor (switch on/off).

                Pada transistor PNP, fenomena yang sama dapat dijelaskan dengan memberikan bias seperti pada gambar berikut.  Dalam hal ini yang disebut perpindahan arus adalah arus hole.

 

Gambar 4.3

Arus hole transistor pnp

Untuk memudahkan pembahasan prinsip bias transistor lebih lanjut, berikut adalah terminology parameter transistor. Dalam ini arus adalah dari potensial yang lebih besar ke potensial yang lebih kecil.

 Gambar 4.4

Arus potensial

1C : arus kolektor =

IB : arus base

IE: arus emitor

VC: tegangan kolektor

VB : tegangan base

VE : tegangan emitor

VCC : tegangan pada kolektor

VCE : tegangan jepit kolektor-emitor

VEE : tegangan pada emitor

VBE : tegangan jepit base-emitor

ICBO: arus base-kolektor

 VCB : tegangan jepit kolektor base

                Perlu di ingat, walaupun tidak ada perbedaan pada doping bahan pembuat emitor dan kolektor, namun pada prakteknya emitor dan kolektor tidak dapat dibalik.

 

Gambar 4.5

Penampang transistor bipolar

                Dari suatubahan silikon (monolithic), emitor dibuat terlebih dahulu, kemudian base dengan doping yang berbeda dan terakhir adalah kolektor. Terkadang dibuat juga efek dioda pada terminal-terminalnya sehingga arus hanya akan terjadi pada arah yang dikehendaki.