transistor

Transistor merupakan komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan memegang peranan penting dalam suatu rangkaian elektronika. Pada umumnya transistor digunakan sebagai penguat (amplifier) dan transistor juga dapat berfungsi sebagai sakelar.

Menurut dari prinsip kerjanya transistor dibagi menjadi dua jenis yaitu; Transistor Bipolar (dwi kutub) dan Transistor Efek Medan (FET – Field Effect Transistor).

Transistor Bipolar (Dwikutub)

Transistor Bipolar adalah transistor yang paling umum digunakan di dunia elektronika. Transistor ini terdiri dari 3 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.

Seperti terlihat pada gambar diatas transistor memiliki tiga kaki yang masing-masing diberi nama B (Basis), K (Kolektor), dan E (Emiter). Perbedaan fungsi dari jenis transistor ini (PNP atau NPN) terletak pada polaritas pemberian tegangan bias dan arah arus listrik yang selalu berlawanan.

Fungsi dari transistor bipolar itu sendiri 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) berdasarkan pada jumlah arus listrik yang diberikan pada kaki Basis.

Nama Bipolar diambil karena elektron yang mengalir pada transistor ini melewati dua tipe material semikonduktor dengan polaritas P (Positif) dan N (Negatif). Jika tidak ada arus listrik yang mengalir pada kaki Basis, maka transistor akan dalam keadaan tertutup sehingga tidak ada arus yang mengalir pada kaki Kolektor ke Emiter atau sebaliknya. Sedangkan jika arus listrik diberikan pada kaki Basis maka transistor akan kembali terbuka sehingga arus dapat mengalir dari Kolektor ke Emiter atau sebaliknya, sifat transistor ini banyak digunakan dalam rangkaian elektronika sebagai sakelar elektronik.

Transistor Efek Medan (Field Effect Transistor (FET))

FET memiliki tiga kaki terminal yang masing-masing diberi nama Drain (D), Source (S), dan Gate (G). FET beroperasi dengan cara mengendalikan aliran elektron dari terminal Source ke Drain melalui tegangan yang diberikan pada terminal Gate.

Perbedaan mendasar antara FET dan transistor bipolar 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.

Prinsip Kerja Transistor

Cara terbaik untuk mengetahui bagaimana sebenarnya transistor bekerja adalah dengan cara melakukan eksperimen, eksperimen dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan menggunakan komponen elektronika sebenarnya atau dengan menggunakan program simulasi komputer. Disini akan dilakukan eksperimen dengan menggunakan program simulasi komputer karena dapat mempersingkat waktu, aman, dan murah tentunya.

Rangkaian yang digunakan pada simulasi seperti ter-gambar pada gambar diatas. Pada rangkaian diatas nilai R2 = 0Ω sehingga tegangan pada Vbe = 0V otomatis tidak ada arus listrik yang mengalir ke kaki Basis (Ib = 0A) dan juga arus Ic = 0A. Sekarang perhatikan rangkaian berikut.

Dengan mengubah nilai R1 menjadi 3kΩ dan R2 menjadi 2kΩ kemudian hasil yang terukur adalah;
Vbe = 828mV
Ib = 976,152uA
Ic = 48,580mA.
Ie = 49,557mA
Sekali lagi dengan mengubah nilai R1 menjadi 2kΩ dan R2 menjadi 3kΩ

Diperoleh hasil;
Vbe = 846mV
Ib = 1,794mA
Ic = 48,766mA.
Ie = 50,56mA

Agar memudahkan perbandingan data antara tiga eksperimen diatas maka data-data hasil simulasi di-masukan kedalam tabel berikut;

Dari semua hasil simulasi yang dibandingkan pada tabel diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa arus pada Kolektor (Ic) berubah seiring berubah-nya arus pada Basis (Ic), dan semakin besar tegangan Basis-Emiter (Vbe) semakin besar pula arus pada Kolektor (Ic), dan jika Vbe = 0 maka Ib, Ic, dan Ie akan sama dengan 0 (nol).

Dari simulasi diatas pula terdapat fakta bahwa;

Ie = Ib + Ic

Hubungan perbandingan antara besarnya arus listrik yang mengalir pada kaki Kolektor (Ic) dan besarnya arus listrik pada kaki Basis (Ib) disebut sebagai Koefisien Penguatan Arus pada transistor dan di simbol-kan sebagai hFE, persamaan hFE adalah sebagai berikut;

Dimana;
hFE = Koefisien Penguatan Arus Transistor
Ic = Arus Kolektor dalam Ampere (A)
Ib = Arus Basis dalam Ampere (A)

Sumber Referensi

• Lesson In Electric Circuits, Volume III – Semiconductors, By Tony R. Kuphaldt, Fifth Edition. (http://openbookproject.net/electricCircuits)
• The ARRL Handbook For Radio Communications 2009.
• Understanding Electronic Components - Transistors, http://www.mikroe.com/en/books/keu/04.htm.
• www.wikipedia.org