Pengantar Transistor:
Sebelumnya, komponen kritis dan penting dari perangkat elektronik adalah tabung vakum yang digunakan untuk tabung elektron mengontrol arus listrik . Tabung vakum berfungsi tetapi ukurannya besar, memerlukan tegangan operasi yang lebih tinggi, konsumsi daya yang tinggi, menghasilkan efisiensi yang lebih rendah, dan bahan pemancar elektron katoda digunakan dalam pengoperasian. Jadi, itu berakhir sebagai panas yang memperpendek umur tabung itu sendiri. Untuk mengatasi masalah ini, John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley menemukan transistor di Bell Labs pada tahun 1947. Perangkat baru ini adalah solusi yang jauh lebih elegan untuk mengatasi banyak keterbatasan mendasar dari tabung vakum.
Transistor adalah perangkat semikonduktor yang dapat menghantarkan dan mengisolasi. Transistor dapat bertindak sebagai sakelar dan penguat. Ini mengubah gelombang audio menjadi gelombang elektronik dan resistor, mengendalikan arus elektronik. Transistor memiliki umur yang sangat panjang, ukurannya lebih kecil, dapat beroperasi pada suplai tegangan rendah untuk keamanan yang lebih baik, dan tidak memerlukan arus filamen. Transistor pertama dibuat dengan germanium. Transistor melakukan fungsi yang sama seperti triode tabung vakum tetapi menggunakan sambungan semikonduktor sebagai pengganti elektroda yang dipanaskan dalam ruang vakum. Ini adalah blok bangunan fundamental dari perangkat elektronik modern dan ditemukan di mana saja dalam sistem elektronik modern.
Dasar Transistor:
Transistor adalah perangkat tiga terminal. Yaitu,
- Basis: Ini bertanggung jawab untuk mengaktifkan transistor.
- Kolektor: Ini adalah petunjuk positif.
- Emitor: Ini adalah lead negatif.
Ide dasar di balik transistor adalah memungkinkan Anda mengontrol aliran arus melalui satu saluran dengan memvariasikan intensitas arus yang jauh lebih kecil yang mengalir melalui saluran kedua.
Jenis Transistor:
Ada dua jenis transistor yang ada yaitu transistor junction bipolar (BJT), transistor efek medan (FET). Arus kecil mengalir antara basis dan emitor, terminal basis dapat mengontrol aliran arus yang lebih besar antara kolektor dan terminal emitor. Untuk transistor efek medan, ia juga memiliki tiga terminal, yaitu gate, source, dan drain, dan tegangan pada gate dapat mengontrol arus antara source dan drain. Diagram sederhana BJT dan FET ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Transistor Persimpangan Bipolar (BJT)
Transistor Efek Medan (FET)
Seperti yang Anda lihat, transistor hadir dalam berbagai ukuran dan bentuk yang berbeda. Satu hal yang sama dari semua transistor ini adalah mereka masing-masing memiliki tiga kabel.
- Transistor Bipolar Junction:
Transistor Persimpangan Bipolar (BJT) memiliki tiga terminal yang terhubung ke tiga daerah semikonduktor yang di-doped. Muncul dengan dua tipe, P-N-P dan N-P-N.
Transistor P-N-P, terdiri dari lapisan semikonduktor N-doped antara dua lapisan bahan P-doped. Arus basis yang memasuki kolektor diperkuat pada keluarannya.
Saat itulah transistor PNP ON ketika basisnya ditarik rendah relatif terhadap emitor. Tanda panah pada transistor PNP melambangkan arah aliran arus ketika perangkat dalam mode aktif penerusan.
Transistor N-P-N terdiri dari lapisan semikonduktor berdoping-P antara dua lapisan material yang didoping-N. Dengan memperkuat arus basis kita mendapatkan arus kolektor dan emitor tinggi.
Saat itulah transistor NPN ON ketika basisnya ditarik rendah relatif terhadap emitor. Ketika transistor dalam keadaan ON, aliran arus berada di antara kolektor dan emitor transistor. Berdasarkan pembawa minoritas di wilayah tipe-P, elektron berpindah dari emitor ke kolektor. Ini memungkinkan operasi arus yang lebih besar dan lebih cepat karena alasan ini, sebagian besar transistor bipolar yang digunakan saat ini adalah NPN.
- Transistor Efek Medan (FET):
Transistor efek medan adalah transistor unipolar, FET saluran-N atau FET saluran-P digunakan untuk konduksi. Tiga terminal FET adalah source, gate, dan drain. FET n-channel dan p-channel dasar ditunjukkan di atas. Untuk FET saluran-n, perangkat dibuat dari bahan tipe-n. Antara sumber dan saluran, material tipe kemudian bertindak sebagai resistor.
Transistor ini mengontrol pembawa positif dan negatif mengenai lubang atau elektron. Saluran FET dibentuk dengan memindahkan pembawa muatan positif dan negatif. Saluran FET yang terbuat dari silikon.
Ada banyak jenis FET, MOSFET, JFET, dll. Aplikasi FET dalam penguat noise rendah, penguat buffer, dan sakelar analog.
Biasing Transistor Persimpangan Bipolar
Transistor adalah perangkat aktif semikonduktor terpenting yang penting untuk hampir semua rangkaian. Mereka digunakan sebagai sakelar elektronik, amplifier, dll di sirkuit. Transistor dapat berupa NPN, PNP, FET, JFET, dll. Yang memiliki fungsi berbeda dalam rangkaian elektronik. Agar rangkaian berfungsi dengan baik, transistor perlu dibiaskan menggunakan jaringan resistor. Titik operasi adalah titik pada karakteristik keluaran yang menunjukkan tegangan Collector-Emitter dan arus Collector tanpa sinyal masukan. Titik operasi juga dikenal sebagai titik Bias atau Titik Q (Titik diam).
Biasing mengacu pada menyediakan resistor, kapasitor, atau tegangan suplai, dll untuk memberikan karakteristik operasi yang tepat dari transistor. Biasing DC digunakan untuk mendapatkan arus kolektor DC pada tegangan kolektor tertentu. Nilai tegangan dan arus ini dinyatakan dalam Q-Point. Dalam konfigurasi penguat transistor, IC (maks) adalah arus maksimum yang dapat mengalir melalui transistor dan VCE (maks) adalah tegangan maksimum yang diterapkan di seluruh perangkat. Untuk menjalankan transistor sebagai penguat, resistor beban RC harus dihubungkan ke kolektor. Biasing mengatur tegangan dan arus operasi DC ke level yang benar sehingga sinyal input AC dapat diperkuat dengan benar oleh transistor. Titik bias yang benar berada di antara keadaan transistor ON atau OFF penuh. Titik pusat ini adalah Titik-Q dan jika transistor bias dengan benar, titik-Q akan menjadi titik operasi pusat transistor. Ini membantu arus keluaran untuk naik dan turun saat sinyal masukan berayun melalui siklus lengkap.
Untuk mengatur Q-Point yang benar dari transistor, resistor kolektor digunakan untuk mengatur arus kolektor ke nilai konstan dan stabil tanpa sinyal apapun di basisnya. Titik operasi DC yang stabil ini ditentukan oleh nilai tegangan suplai dan nilai resistor bias basis. Resistor bias basis digunakan dalam ketiga konfigurasi transistor seperti konfigurasi basis umum, kolektor umum, dan emitor umum.
Mode bias:
Berikut adalah berbagai mode bias basis transistor:
1. Biasing saat ini:
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, dua resistor RC dan RB digunakan untuk mengatur bias basis. Resistor ini menetapkan wilayah operasi awal transistor dengan bias arus tetap.
Transistor bias maju dengan tegangan bias basis positif melalui RB. Penurunan tegangan basis-emitor maju adalah 0,7 volt. Oleh karena itu arus yang melalui RB adalah IB= (VDC- VMENJADI) / IB
2. Biasing umpan balik:
Gbr. 2 menunjukkan bias transistor dengan menggunakan resistor umpan balik. Bias dasar diperoleh dari tegangan kolektor. Umpan balik kolektor memastikan bahwa transistor selalu bias di wilayah aktif. Ketika arus kolektor meningkat, tegangan pada kolektor turun. Ini mengurangi penggerak dasar yang pada gilirannya mengurangi arus kolektor. Konfigurasi umpan balik ini ideal untuk desain penguat transistor.
3. Bias Umpan Balik Ganda:
Gbr.3 menunjukkan bagaimana bias dicapai dengan menggunakan resistor umpan balik ganda.
Dengan menggunakan dua resistor RB1 dan RB2 meningkatkan kestabilan mengenai variasi Beta dengan meningkatkan aliran arus melalui resistor bias basis. Dalam konfigurasi ini, arus dalam RB1 sama dengan 10% arus kolektor.
4. Bias Pembagi Tegangan:
Gbr.4 menunjukkan bias pembagi tegangan di mana dua resistor RB1 dan RB2 dihubungkan ke basis transistor membentuk jaringan pembagi tegangan. Transistor mendapat bias dengan penurunan tegangan pada RB2. Konfigurasi biasing semacam ini digunakan secara luas di rangkaian penguat.
5. Biasing Basis Ganda:
Gbr.5 menunjukkan umpan balik ganda untuk stabilisasi. Ini menggunakan umpan balik dasar Emitter dan Collector untuk meningkatkan stabilisasi dengan mengendalikan arus kolektor. Nilai resistor harus dipilih untuk mengatur penurunan tegangan pada resistor Emitter 10% dari tegangan suplai dan arus melalui RB1, 10% dari arus kolektor.
Keuntungan Transistor:
- Sensitivitas mekanis yang lebih kecil.
- Biaya lebih rendah dan ukurannya lebih kecil, terutama di sirkuit sinyal kecil.
- Tegangan pengoperasian rendah untuk keamanan yang lebih baik, biaya lebih rendah, dan jarak yang lebih ketat.
- Hidup sangat panjang.
- Tidak ada konsumsi daya oleh pemanas katoda.
- Peralihan cepat.
Ini dapat mendukung desain sirkuit simetri-komplementer, sesuatu yang tidak mungkin dilakukan dengan tabung vakum. Jika Anda memiliki pertanyaan tentang topik ini atau kelistrikan dan proyek elektronik tinggalkan komentar di bawah.
