Bengkeltv.id – Jenis Jenis Transistor : Apa Itu dan Bagaimana Cara Kerjanya?. Transistor adalah semikonduktor tiga lapis yang digunakan untuk mengontrol aliran arus listrik dalam suatu sirkuit elektronik. Ditemukan pada tahun 1947 oleh John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley di Bell Labs, transistor telah menjadi komponen utama dalam sirkuit elektronik modern.
Ada tiga jenis transistor utama: transistor bipolar, MOSFET (transistor efek medan metal-oksida), dan JFET (transistor efek medan sambungan pn). Mari kita bahas masing-masing Jenis Jenis Transistor ini secara lebih detail.
Apa Itu Transistor
Transistor ialah sebuah komponen elektronik yang terbuat dari bahan semikonduktor yang berfungsi sebagai penguat sinyal, saklar atau penyambung sirkuit (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi.
Dalam dunia elektronik, kita sering menjumpai rangkaian yang menggunakan transistor. Hampir semua perangkat elektronik yang sering digunakan sehari-hari seperti televisi, laptop, amplifier audio, dan bahkan telepon selular juga menggunakan transistor dalam rangkaian mereka.
Transistor memainkan peran yang sangat penting dalam dunia elektronik, baik itu dalam sistem analog maupun digital. Pada sistem digital, transistor bisa dijadikan sebagai saklar yang bekerja pada kecepatan tinggi dan bahkan bisa dirangkai menjadi sebuah gerbang logika.
Fungsi Transistor
Transistor biasanya digunakan sebagai saklar elektronik yang mengontrol motor DC dan sebagai penguat arus listrik pada rangkaian elektronika. Fungsi dasar dari transistor adalah mengatur arus elektron dari emitor ke kolektor melalui basisnya.
Emitor bertanggung jawab untuk menghasilkan aliran elektron, sedangkan kolektor akan mengalirkan elektron keluar dari transistor. Secara ringkas, fungsi utama transistor adalah untuk memperkuat arus listrik yang masuk ke dalam suatu rangkaian elektronika.
Karena itu, transistor dapat digunakan sebagai rangkaian power supply. Selain itu, transistor juga dapat digunakan sebagai saklar dengan mengatur bias sampai mencapai jenuh.
Di dalam ponsel pintar, transistor digunakan untuk memperkuat sinyal yang diterima oleh perangkat seluler. Transistor juga dapat menyimpan data dan arus listrik pada rangkaian listrik di dalam smartphone.
Jenis Jenis Transistor Secara Umum
Secara umum, transistor terdiri dari dua jenis berdasarkan struktur semikonduktor yang digunakan, yaitu Transistor Bipolar atau yang disebut juga dengan Bipolar Junction Transistor (BJT), dan Transistor Efek Medan atau Field Effect Transistor (FET).
Transistor bipolar terbagi lagi menjadi dua jenis, yaitu NPN dan PNP, yang ditentukan oleh struktur bahan semikonduktor yang digunakan. Sedangkan FET terdiri dari dua jenis, yaitu Junction FET (JFET) dan Metal Oxide Semiconductor (MOSFET).
1. Transistor Bipolar
Transistor bipolar adalah jenis transistor yang paling populer dan paling banyak digunakan dalam rangkaian elektronika. Transistor bipolar terdiri dari tiga kaki, yaitu kolektor, emitor, dan basis. Transistor ini memiliki dua jenis berdasarkan struktur bahan semikonduktor yang digunakan, yaitu transistor PNP dan transistor NPN. Cara kerja dari transistor PNP dan NPN telah dijelaskan dalam artikel terpisah.
Prinsip kerja transistor bipolar adalah menghambat atau mengalirkan aliran arus melalui basis secara terkontrol. Pada jenis transistor NPN, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor ketika basis diberikan arus positif, sedangkan pada jenis transistor PNP, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor ketika basis diberikan arus negatif.
Selain itu, salah satu karakteristik dari transistor bipolar adalah memiliki impedansi input yang rendah dan impedansi output yang tinggi. Hal ini dapat menjadi kelebihan dan kekurangan pada transistor bipolar. Misalnya, impedansi input yang rendah dapat menyebabkan pembebanan pada sirkuit, namun dapat diatasi dengan menggunakan rangkaian tambahan agar impedansi input dapat ditingkatkan.
Pada prinsipnya, transistor bipolar memiliki tiga daerah fungsi saat bekerja pada suatu rangkaian elektronika, yaitu daerah cut-off (cut-off region), daerah aktif (active region), dan daerah saturasi (saturation region).
Transistor bipolar memiliki tiga daerah fungsi saat bekerja pada suatu rangkaian elektronika.
- Daerah cut off: Pada kondisi ini, transistor berada dalam keadaan OFF, di mana arus dari kolektor tidak mengalir ke emitor (mengambang).
- Daerah Aktif: Pada kondisi ini, transistor berada pada kondisi “menguatkan” atau amplifikasi. Biasanya, transistor yang berada pada daerah aktif banyak digunakan pada rangkaian amplifier.
- Daerah saturasi: Pada kondisi ini, transistor berada pada kondisi ON sepenuhnya. Daerah saturasi pada transistor banyak dipakai untuk keperluan saklar elektronik atau transistor berfungsi sebagai saklar. Daerah saturasi juga disebut dengan istilah daerah jenuh.
2. Transistor Efek Medan (Field Effect Transistors)
Transistor efek medan atau Field Effect Transistors (FET) memiliki tiga daerah yang sama dengan transistor bipolar, namun dengan penamaan yang berbeda, yaitu gerbang (gate), sumber (source), dan pembuangan (drain). Nama daerah ini tertera pada simbol dengan G, D, dan S. FET memiliki karakteristik unik, yaitu mengalirkan arus dari daerah source ke drain dikendalikan dengan tegangan tertentu pada daerah gate. Gate berfungsi untuk mengontrol aliran arus dari source ke drain.
Berbeda dengan transistor bipolar, FET memiliki impedansi masukan yang sangat tinggi karena berkisar MΩ, sehingga arus yang diserap dari source ke drain menjadi lebih kecil. Hal ini menjadi kelebihan FET karena menyerap arus dari catu daya yang lebih kecil dibandingkan dengan transistor bipolar dan tidak membebani sirkuit lainnya. Oleh karena itu, banyak perangkat pre-amp atau rangkaian pre-amp high-end menggunakan transistor jenis FET.
Namun, FET memiliki beberapa kelemahan dibandingkan dengan transistor bipolar, salah satunya adalah jumlah penguatan yang lebih kecil dibandingkan dengan transistor bipolar.
FET terdiri dari dua jenis berdasarkan struktur bahan semikonduktornya, yaitu Junction Field Effect Transistor (JFET) dan Metal Oxide Semikonductor Field Effect Transistors (MOSFET).
JFET merupakan FET generasi awal dengan struktur yang sederhana. JFET banyak digunakan pada rangkaian saklar elektronik, penguat, dan sebagai resistansi elektronik. JFET tidak membutuhkan tegangan bias seperti transistor bipolar karena bersifat unipolar. Tegangan kontrol pada gate mengakibatkan arus listrik dari source ke drain mengalir. JFET memiliki dua tipe, yaitu JFET tipe P dan JFET tipe N, sehingga disebut juga sebagai transistor unipolar.
MOSFET juga memiliki karakteristik khusus dan memiliki empat saluran yang terdiri dari source, drain, gate, dan body atau substrat. MOSFET menawarkan impedansi masukan yang sangat tinggi dengan impedansi masukan yang rendah. MOSFET banyak diaplikasikan sebagai penguat high-end, regulator tegangan, atau perancangan Integrated Circuit (IC) yang mengutamakan efisiensi. MOSFET memiliki dua tipe, yaitu tipe N dan tipe P, sama seperti JFET.
Jenis Jenis Transistor ditinjau Berdasarkan Fungsinya
Setelah mengetahui Jenis Jenis Transistor berdasarkan bahan semikonduktor yang digunakan, selanjutnya akan dijelaskan jenis-jenis transistor berdasarkan fungsinya pada rangkaian elektronika.
Secara umum, Jenis Jenis Transistor berdasarkan fungsinya terbagi menjadi lima, yaitu small signal transistor, small switching transistor, power transistor, high frequency transistor, dan phototransistor.
1. Transistor untuk sinyal kecil (Small Signal Transistors)
Transistor jenis small signal merupakan transistor serba guna yang memiliki arus kolektor antara 80mA hingga 600mA dan penguatan hFE antara 10 hingga 500. Transistor ini digunakan pada rangkaian elektronika untuk menguatkan sinyal kecil dan kadang-kadang juga sebagai saklar.
Meskipun transistor ini kecil, namun umumnya memiliki efisiensi yang lebih baik tergantung pada konstruksi rangkaian elektronika yang digunakan. Transistor small signal mampu bekerja pada frekuensi maksimal hingga 300 MHz.
2. Transistor untuk saklar arus kecil (Small Switching Transistors)
Transistor saklar arus kecil memiliki spesifikasi yang mirip dengan transistor sinyal kecil pada datasheet transistor. Namun, small switching transistor memiliki kecepatan perpindahan arus yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan transistor universal, sehingga sangat cocok digunakan sebagai saklar elektronik.
Nilai penguatan hFE pada small switching transistor berkisar antara 10 hingga 200 saja, dengan arus kolektor maksimum sebesar 1000mA. Meskipun transistor jenis ini dapat digunakan sebagai penguat, nilai penguatan arus yang kecil (hingga 200) menjadikannya lebih cocok digunakan dengan rangkaian penguatan bertingkat.
3. Transistor daya tinggi (Power transistors)
Transistor daya tinggi adalah jenis transistor yang cocok digunakan sebagai penguat daya baik itu arus maupun tegangan. Kemasan transistor daya tinggi atau power transistor umumnya dilengkapi dengan lempengan logam di belakangnya yang berfungsi untuk memindahkan panas pada saat transistor bekerja. Hal ini dikarenakan transistor daya tinggi dapat menghasilkan panas yang tinggi akibat bekerja dengan arus yang besar.
Transistor power memiliki penguatan daya antara 10 hingga 300 watt dan dapat bekerja pada frekuensi hingga 100 MHz. Ada juga transistor daya tinggi yang khusus dirancang untuk menguatkan frekuensi tinggi hingga 350 MHz.
Arus kolektor maksimum yang dapat diserap transistor daya tinggi bervariasi antara 1 hingga 100 A tergantung pada jenis dan tipe transistor yang digunakan sesuai dengan datasheet. Jenis transistor daya tinggi bisa berupa NPN atau PNP, atau kombinasi keduanya seperti transistor Darlington.
4. Transistor frekuensi tinggi (High Frequency Transistors)
Transistor jenis ini dirancang khusus untuk mengoperasikan rangkaian pada frekuensi tinggi (RF). Selain itu, transistor jenis ini juga memiliki kemampuan switching yang baik pada frekuensi tinggi.
High frequency transistors umumnya digunakan pada rangkaian radio, televisi, dan smartphone. Beberapa contoh penggunaan high frequency transistors meliputi penguat HF, VHF, UHF, MATV, dan pembangkit frekuensi (osilator).
Arus maksimum pada high frequency transistors bervariasi antara 10 hingga 600mA untuk penguatan kecil, dengan frekuensi maksimum mencapai 2000 mHz.
5. Transistor Photo (Phototransistors)
Transistor foto atau phototransistor adalah jenis transistor yang memiliki fungsi yang unik karena sensitif terhadap cahaya. Secara fisik, transistor foto mirip dengan transistor biasa, namun memiliki kaca pada bagian tengah atau pinggirannya yang dapat dilalui oleh cahaya.
Transistor foto hanya memiliki 2 kaki, yaitu kolektor dan emitor, karena bagian basisnya akan dipengaruhi oleh cahaya. Ketika permukaan yang dapat dilewati cahaya dalam keadaan gelap, transistor akan berada dalam keadaan cut-off, artinya tidak ada aliran arus dari kolektor ke emitor.
Namun ketika permukaan dilalui cahaya, arus dapat mengalir dari kolektor ke emitor. Karakteristik unik ini menjadikan transistor foto seakan-akan dapat menjadi transistor bipolar atau transistor efek medan karena memiliki tingkat cut-off yang tinggi saat tidak dilewati cahaya dan tidak memerlukan tegangan bias.
Bagaimana Cara Mengukur Transistor
Pemeriksaan atau pengukuran transistor dapat dilakukan dengan menggunakan multimeter. Hal ini penting untuk diketahui selain memahami apa itu transistor dan fungsinya. Untuk mengecek kondisi transistor, dapat dilakukan dengan mengukur tahanan pada kaki basis, emitor, dan kolektor.
Contoh pengukuran transistor PNP dan NPN yaitu dengan mengatur saklar pada posisi OHM pada multimeter. Selanjutnya, hubungkan probe berwarna merah ke kaki basis dan probe hitam ke kaki emitor.
Apabila jarum pada multimeter bergerak ke kanan dan menunjukkan nilai tertentu, maka resistor masih berfungsi. Selanjutnya, hubungkan probe hitam ke kaki kolektor. Apabila jarum pada multimeter bergerak ke kanan dan menunjukkan nilai resistansi, maka transistor masih berfungsi.
Peran Transistor pada Kehidupan Modern
Transistor merupakan komponen penting dalam dunia elektronik. Beberapa transistor dirangkai sedemikian rupa untuk menjalankan perannya sebagai gerbang logika, memori, serta fungsi rangkaian lainnya.
Dari pembahasan mengenai transistor dan fungsinya tersebut, dapat dikatakan bahwa transistor sangat berperan penting dalam barang-barang elektronik. Bahkan hampir semua barang elektronik menggunakan transistor untuk mengatur pengoperasiannya seperti laptop, ponsel, dan perangkat elektronik lainnya.
Baca Juga :
Kesimpulan
Dapat disimpulkan bahwa transistor merupakan komponen penting pada dunia elektronik yang dapat digunakan untuk berbagai macam fungsi dan keperluan. Berdasarkan bahan semikonduktor yang digunakan, transistor dapat dibagi menjadi beberapa jenis seperti bipolar dan efek medan.
Selain itu, transistor juga dapat dikelompokkan berdasarkan fungsinya pada rangkaian elektronik seperti small signal transistor, small switching transistor, power transistor, high frequency transistor, dan phototransistor.
Pengetahuan tentang Jenis Jenis Transistor ini sangatlah penting untuk para penggiat elektronik, terutama dalam merancang, memperbaiki, atau mengoperasikan perangkat elektronik. Semoga informasi dari bengkeltv.id mengenai Jenis Jenis Transistor bermanfaat bagi para pembaca yang ingin memperdalam pengetahuan tentang dunia elektronik dan jenis-jenis transistor.
