Teori Transistor, Jenis, Simbol, Fungsi dan Karakteristik

Teori Transistor

Termasuk dalam komponen semikonduktor aktif adalah transistor, Transistor sebenarnya kepanjangan dari Transfer dan Varistor. Mengenal karakteristiknya transistor terbagi dua kategori ialah  Bipolar Junction Transistor (BJT)  dan Unipolar Transistor. Kerja transistor pada dasarnya difungsikan sebagai saklar elektronik (Switching) dan penguat sinyal (Amplifier).

Sekitar tahun 1947an, Tiga orang ilmuwan fisika asal Amerika yaitu William Shockley beserta rekannya John Barden, dan W. H Brattain yang tergabung sebagai peneliti pada sebuah laboratorium milik perusahaan AT&T Bell, merekalah yang berhasil pertama kali menemukan Transistor.  

Transistor adalah nama yang diberikan oleh ilmuwan John Robinson karena sifat kerjanya komponen ini yang dapat menghantarkan energi dengan kekuatan daya hantar dapat ditentukan dengan cara mengatur nilai tahanan pada bias pengontrolnya. Pernyataan ini sesuai dengan kepanjangan kata dari transistor yaitu Transfer (Pemindahan) dan Varistor (Variable Resistor).

Dan sekitar tahun 1958an, komponen transistor mulai digunakan pada rangkaian elektronik dalam projek-projek penelitian para ilmuwan tersebut.

 Jenis dan Simbol Transistor

1. Bipolar Junction Transistor (BJT)

Bi artinya dua dan Polar asal kata dari polarity yang artinya polaritas, dengan kata lain bipolar junction transistor (BJT) adalah jenis Transistor yang memiliki dua polaritas yaitu hole (lubang) atau elektron sebagai carier (pembawa) untuk menghantarkan arus listrik. Prinsip dasar konstruksinya disusun seperti dari dua buah dioda yang disambungkan pada kutub yang sama yaitu Anoda dengan anoda sehingga menghasilkan transistor jenis NPN atau Katoda dengan katoda yang menjadi transistor jenis PNP. kaki pada transistor BJT ada 3 yaitu kaki Basis sebagai titik pertemuan dua dioda dan dua kaki lainnya adalah kolektor dan emiter. Perhatikan gambar berikut:

Simbol Transistor Bipolar

Konstruksi sambungan pada transistor BJT terdiri dari 2 lapisan penyangga atau sering disebut depletion layer, lapisan penyangga pertama yaitu antara kaki basis dan kolektor dan yang kedua lapisan penyangga antara basis dan emiter. Untuk membuat sambungan antara basis dengan emiter maka lapisan penyangga dibuat lebih tebal dibanding dengan lapisan penyangga untuk sambungan kolektor dan basis, tetapi ketebalan masing-masing lapisan ini dapat berubah sesuai besar arus pada yang diberikan pada kaki basis.

Seperti kita ketahui bahwa komponen dioda memiliki tegangan drop, itu juga terjadi untuk transistor, dimana tegangan drop ini tergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan. umumnya untuk transistor berbahan silicon memiliki tegangan drop 0,7V. Tegangan drop ini adalah minimal tegangan yang bisa menembus lapisan penyangga pada transistor. Transistor BJT bekerja berdasarkan besar arus pada kaki basis sebagai biasnya, semakin besar arus bias pada kaki basis maka semakin besar juga arus yang dapat dihantarkan antara emiter ke kolektor..

Jika dijadikan sebagai rangkaian penguat atau amplifier, ada 3 konfigurasi rangkaian dasar penguatan transistor antara lain:

1. Rangkaian penguat basis bersama (Common base), pada konfigurasi ini tegangan yang akan diperkuat.
2. Rangkaian penguat kolektor bersama (Common Colector), Arus yang akan diperkuat pada konfigurasi ini.
3. Rangkaian emiter bersama (Common eiter), Konfigurasi ini akan menghasilkan penguatan arus dan tegangan.

Artikel lainnya akan membahas lebih detail dari masing-masing konfigurasi rangkaianb diatas.

2. Unipolar Junction Transistor (UJT)

Uni artinya satu Polar artinya polaritas. Pada transistor UJT hanya satu polaritas saja yang dijadikan carier/pembawa muatan arus listrik, yaitu elektron saja atau hole/lubangnya saja, tergantung dari jenis transistor UJT tersebut. Karena prinsip kerjanya transistor ini berdasarkan dari efek medan listrik, maka transistor UJT lebih dikenal dengan nama FET (Field Efect Transistor) atau Transistor Efek Medan. Sama seperti transistor Bipolar FET juga memiliki 3 kaki tetapi dengan nama yang berbeda yaitu Gate (G) seperti basis pada transistor BJT, Drain (D) seperti koleltor dan Source (S) seperti emiter . .

Simbol Field Efect Transistor (FET)

Berbeda dengan BJT, Arus Output pada kaki Drain ini dikontrol oleh besar tegangan pada kaki gate, Perubahan besar tegangan pada gate akan merubah besar arus pada kaki drain, efek membesar atau mengecilnya arus pada kaki drain ini ditentukan oleh konstruksi FETnya. FET dibagi dua jenis yaitu kanal P seperti BJT jenis NPN  dan FET kanal N seperti BJT jenis PNP, dan keluarga FET  yang sering digunakan yaitu JFET kepanjangan dari Junction-Field Efect Transistor dan MOSFET kepanjangan dari Metal Oxide Semiconductor-Field Efect Transistor . Cara kerja mosfet ada dua model dan ini ditentukan oleh konstruksinya yaitu Enhancement mode (mode penebalan) dan Depletion mode (mode penipisan), sedangkan cara kerja JFET hanya pada mode Depletion saja.

Untuk penjelasan masing-masing jenis FET dibahas pada artikel lain secara detail..

Karakteristik Transistor

Transistor bipolar dan Unipolar memiliki perbedaan karakteristik dari cara kerjanya, Ada kekurangan dan kelebihan dari keduanya.. Perbedaan tersebut dapat dilihat dari tabel karakteristik transistor dibawah ini:

Karakteristik Transistor

Cara kerja  J-FET dan cara kerja  MOSFET juga berbeda, dilihat dari tabel dibawah ini.

Cara Kerja FET

Dari tabel diatas dapat dijelaskan sebagai berikut:

• Pada FET dengan mode penebalan atau enhancement modes, Jika tegangan pada Gate bukan (0V) maka kondisi FET sama dengan "OFF" atau seperti switch yang terbuka, danFET akan "ON" seperti switch tertutup jika tegangan pada Gate diberi  (+V) untuk kanal-N. Dan proses sebaliknya terjadi untuk FET dengan jenis kanal-P

• Sebaliknya pada FET deplestion mode (mode penipisan), jika gate tegangannya bukan (0V) maka FET pada kondisi "ON" (close switch). Dan akan "OFF" (close switch) jika tegangan untuk Gate diberi polaritas negatif (-V) prose ini berlaku untuk jenis FET kanal-N dan proses sebaliknya untuk FET jenis kanal-P