SEMESTER 1
Pelajaran Elektronika Kelas
XI IPA
TRANSISTOR
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching),
stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor
dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT)
atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat
akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Pada umumnya, transistor memiliki 3
terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu
terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang
lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus
output Kolektor.
Transistor merupakan komponen yang sangat penting
dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan
dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber
listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam
rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklarberkecepatan tinggi.
Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi
sebagai logic gate, memori dan fungsi
rangkaian-rangkaian lainnya.
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.
CARA KERJA TRANSISTOR
Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya
ada dua tipe dasar transistor, bipolar
junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect
transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara
berbeda.
Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal
konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan
lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus
melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan
ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran
arus utama tersebut.
FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan
satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam
FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan
depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana
daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah
perbatasan ini dapat diubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk
mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar