Pengertian Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, pemotong (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau 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. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen lainnya.

...file lama zaman kuliah...

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 dirubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut.

 

...file lama zaman kuliah...

Jenis Jenis Transistor

Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:

1. Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide
2. Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain
3. Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.
4. Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel
5. Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power
6. Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain
7. plikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain

 

B J T

BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah salah satu dari dua jenis transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua dioda yang terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).

Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguat elektronik. Rasio antara arus pada koletor dengan arus pada basis biasanya dilambangkan dengan ß atau hFE. ß biasanya berkisar sekitar 100 untuk transistor-transisor BJT.

 

F E T

FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET (JFET) dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET (MOSFET). Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk sebuah dioda dengan kanal (materi semikonduktor antara Source dan Drain). Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda antara antara grid dan katode. Dan juga, keduanya (JFET dan tabung vakum) bekerja di “depletion mode”, keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input. FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dari tegangan gate dibandingkan dengan source saat FET menghantarkan listrik. Jika kita ambil N-channel FET sebagai contoh: dalam depletion mode, gate adalah negatif dibandingkan dengan source, sedangkan dalam enhancement mode, gate adalah positif. Untuk kedua mode, jika tegangan gate dibuat lebih positif, aliran arus di antara source dan drain akan meningkat. Untuk P-channel FET, polaritas-polaritas semua dibalik. Sebagian besar IGFET adalah tipe enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe depletion mode.

 

M O S F E T

MOSFET, singkatan dari Metal Oxyde Semi Conductor atau Transistor efek medan, adalah jenis transistor yang bekerja dengan adanya modulasi dari medan listrik di dalam bahan semikonduktor. Antara FET dan MOSFET tidak ada perbedaan, hanya yang membedakan:

Adanya lapisan S1O2 yang mambatasi gate dan channel.
Arus listrik yang masuk sangat kecil sekali.
Jenis-jenis transistor efek medan adalah MOSFET, JFET, MESFET, HEMT, dan TFT.

 

I G B T

Transistor IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) adalah piranti semikonduktor yang setara dengan gabungan sebuah transistor bipolar (BJT) dan sebuah transistor efek medan (MOSFET).

Input dari IGBT adalah terminal Gate dari MOSFET, sedang terminal Source dari MOSFET terhubung ke terminal Basis dari BJT. Dengan demikian, arus drain keluar dan dari MOSFET akan menjadi arus basis dari BJT. Karena besarnya tahanan masuk dari MOSFET, maka terminal input IGBT hanya akan menarik arus yang kecil dari sumber. Di pihak lain, arus drain sebagai arus keluaran dari MOSFET akan cukuo besar untuk membuat BJT mencapai keadaan saturasi. Dengan gabungan sifat kedua elemen tersebut, IGBT mempunyai perilaku yang cukup ideal sebagai sebuah sakelar elektronik. Di satu pihak IGBT tidak terlalu membebani sumber, di pihak lain mampu menghasilkan arus yang besar bagi beban listrik yang dikendalikannya.

Komponen utama di dalam aplikasi elekronika daya (power electronics) dewasa ini adalah sakelar zat padat (solid-state switches) yang diwujudkan dengan peralatan semikonduktor seperti transistor bipolar (BJT),transistor efek medan (MOSFET), maupun Thyristor. Sebuah sakelar ideal di dalam aplikasi elektronika daya akan mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

pada saat keadaan tidak menghantar (OFF), sakelar mempunyai tahanan yang besar sekali, mendekati nilai tak berhingga. Dengan kata lain, nilai arus bocor struktur sakelar sangat kecil
Sebaliknya, pada saat keadaan menghantar (ON), sakelar mempunyai tahanan menghantar (R_on) yang sekecil mungkin. Ini akan membuat nilai tegangan jatuh (voltage drop) keadaan menghantar juga sekecil mungkin, demikian pula dengan besarnya daya lesapan (power dissipation) yang terjadi, dan kecepatan pensakelaran (switching speed) yang tinggi.
Sifat nomor (1) umumnya dapat dipenuhi dengan baik oleh semua jenis peralatan semikonduktor yang disebutkan di atas, karena peralatan semikonduktor komersial pada umumnya mempunyai nilai arus bocor yang sangat kecil.
Untuk sifat nomor (2), BJT lebih unggul dari MOSFET, karena tegangan jatuh pada terminal kolektor-emitter, VCE pada keadaan menghantar (ON) dapat dibuat sekecil mungkin dengan membuat transitor BJT berada dalam keadaan jenuh (saturasi).
Sebaliknya, untuk unsur kinerja nomor (3) yaitu kecepatan switching, MOSFET lebih unggul dari BJT, karena sebagai divais yang bekerja berdasarkan aliran pembawa muatan mayoritas (majority carrier), pada MOSFET tidak dijumpai aruh penyimpanan pembawa muatan minoritas pada saat proses pensakelaran, yang cenderung memperlamnat proses pensakelaran tersebut.
Sejak tahun 1980-an telah muncul jenis divais baru sebagai komponen sakelar untuk aplikasi elektronika daya yang disebut sebagai Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT).

Sesuai dengan yang tercermin dari namanya, divais baru ini merupakan divais yang menggabungkan struktur dan sifat-sifat dari kedua jenis transistor tersebut di atas, BJT dan MOSFET. Dengan kata lain, IGBT mempunyai sifat kerja yang menggabungkan keunggulan sifat-sifat kedua jenis transistor tersebut. Terminal gate dari IGBT, sebagai terminal kendali juga mempunyai struktur bahan penyekat (insulator) sebagaimana pada MOSFET.

Dengan demikian, terminal masukan IGBT mempunyai nilai impedansi yang sangat tinggi, sehingga tidak membebani rangkaian pengendalinya yang umumnya terdiri dari rangkaian logika. Ini akan menyederhanakan rancangan rangkaian pengendali (controller) dan penggerak (driver) dari IGBT.

Di samping itu, kecepatan pensakelaran IGBT juga lebih tinggi dibandingkan divais BJT, meskipun lebih rendah dari divais MOSFET yang setara. Di lain pihak, terminal keluaran IGBT mempunyai sifat yang menyerupai terminal keluaran (kolektor-emitter) BJT. Dengan kata lain, pada saat keadaan menghantar, nilai tahanan menghantar (R_on) dari IGBT sangat kecil, menyerupai R_on pada BJT.

Dengan demikian bila tegangan jatuh serta resapan dayanya pada saat keadaan menghantar juga kecil. Dengan sifat-sifat seperti ini, IGBT akan sesuai untuk dioperasikan pada arus yang besar, hingga ratusan amper, tanpa terjadi kerugian daya yang cukup berarti. IGBT sesuai untuk aplikasi pada perangkat Inverter maupun Kendali Motor Listrik (Drive).

 

...file lama zaman kuliah...

Pengertian dan Cara Kerja Dioda Rectifier

Dioda rectifier adalah dioda penyearah yaitu dioda yang berfungsi untuk mengubah arus bolak balik atau Alternating Current (AC) ke arus searah atau Direct Current (DC). dioda ini biasa digunakan pada rangkaian catu daya DC, dan dapat kita temui hampir disetiap perangkat elektronik.  saya gak akan membahas secara mendetail tapi bahasan saya ini cukup koq untuk mengenal dioda rectifier.

 

 

1. Forward Bias ( Bias Maju )

 

forward bias adalah suatu keadaan dimana anoda diberi muatan positif (+) dan katoda mendapat tegangan negatif (-) maka akan ada arus yang mengalir atau arus dapat mengalir  melalui dioda.

2. Reverse Bias ( Bias Mundur )

Reverse Bias adalah suatu keadaan dimana anoda mendapat tegangan negatif (-) sementara dioda mendapat tegangan positif (+), maka tidak akan ada arus yang mengalir melalui dioda rectifier tersebut.

semoga bermanfaat.

...file lama zaman kuliah...

Prinsip Kerja Dioda

Dalam berbagai rangkaian elektronika komponen semikonduktor dioda  sering kita jumpai jenis dan type yang berbeda beda tergantung dari model dan tujuan penggunaan rangkaian tersebut  dibuat. Kata dioda berasal dari pendekatan kata  yaitu dua elektroda yang mana (di berarti dua) mempunyai dua buah elektroda yaitu anoda dan katoda. Anoda digunakan untuk polaritas positif dan katoda untuk polaritas negatip. Didalam dioda terdapat junction (pertemuan) dimana daerah semikonduktor type-p dan semi konduktor type-n  bertemu.

Dioda semikonduktor hanya dapat melewatkan arus pada satu arah saja, yaitu pada sat dioda memperoleh catu arah maju (forward bias). Pada kondisi ini dioda dikatakan bahwa dioda dalam keadaan konduksi atau menghantar  dan mempunyai tahanan dalam dioda relative kecil. Sedangkan bila dioda diberi catu arah terbalik (Reverse bias) maka dioda tidak bekerja dan pada kjondisi ini dioda mempunyai tahanan dalam yang tinggi sehingga arus sulit mengalir. Dari kondisi tersebut maka dioda hanya digunakan pada beberapa pemakain saja antara lain sebagai penyearah gelombang (rectifier), disamping kegunaan-kegunaan lainya misalnya sebagai Klipper, Clamper , pengganda tegangan dan lain-lain.

 

Sifat-Sifat Dioda

a.    Dioda Silikon: 

1.    menghantar dengan tegangan maju kira-kira 0.6 Volt

2.    perlawanan maju cukup kecil

3.    perlawanan terbalik sangat tinggi, dapat mencapai beberapa Mega ohm

4.    Arus maju maksimum yang dibolehkan cukup besar, sampai 1000 A 

5.    Tegangan terbalik maksimum yang dibolehkan cukup tinggi, dapat mencapai 1000 V

 

b.    Dioda Germanium:

1.    Menghantar dengan teganagnmaju kira-kira 0,2 Volt

2.    Perlawanan maju agak besar

3.    Perlawanan terbalik kurang tinggi ( kurang dari 1 M ohm)

4.    Arus maju maksimum yang dibolehkan kurang besar

5.    Tegangan terbalik masimum yang dibolehkan kurang tinggi

 

Source: Modul ELKA-MR.UM.002.A

Rangkaian Pengisi Baterai Otomatis

Gambar 2.1 Rangkaian pengisi baterai otomatis

Pada dasarnya rangkaian pengisi baterai otomatis memiliki cara kerja yang sangat sederhana, dimana rangkaian tersebut dirancang supaya tidak terjadi short circuit atau hubungan pendek antara tegangan power supply dengan baterai yang akan di-charge. Memang benar jika ada salah seorang ingin mencoba untuk mengghubungkan langsung antara power supply dengan baterai maka batere bisa dipastikan akan terisi. Tetapi arus yang mengalir melalui baterai yang dicharge tidak bisa  dikontrol serta jika baterai sudah penuh maka batere tersebut akan rusak atau soak jika tetap pada kondisi hubungan pendek.

Pada saat batere kosong kita pasang pada terminal pengisian, transistor Q1 akan langsung aktif dikarenakan arus akan mengalir melalui R1 dan akan memicu basis transistor Q1. Pada kondisi ini arus yang akan mengisi batere sebagian besar berasal dari kolektor Q1 yang terhubung langsung dengan terminal positif supply. Kemudian selama proses pengisian berlangsung kenaikan tegangan pada batere akan memperbesar arus yang mengalir pada basis Q2 melalui R5 10 Kohm, VR1 dan dioda D2. VR1 merupakan komponen yang digunakan sebagai kalibrasi awal untuk menentukan posisi yang tepat dalam perencanaan proses switching rangkaian. Untuk VR1 kita bisa menggunakan trimpot atau potensio sesuai dengan selera kita. Pada awal pengisian, aturlah potensiometer pada posisi led indikator D3 pada kondisi mati, serta arus yang mengalir masuk pada kolektor Q1 tidak terlalu besar dan tidak terlalu kecil.

 

Jika batere sudah terisi penuh maka led indikator secara otomatis akan menyala dikarenakan kenaikan tegangan pada baterai yang di charge akan menyebabkan kenaikan arus yang mengalir pada basis transistor Q2 serta akan memutuskan siklus pengisian akibat transistor Q1 mengalami cut-off dikarenakan kekurangan arus basis. Mengapa pada kondisi tersebut Q1 akan mengalami kekurangan arus basis hal ini dikarenakan hampir semua arus yang mengalir pada R1 10 Kohm akan berpindah ke dioda D1 yang secara logika terhubung langsung dengan ground akibat Q2 mengalami jenuh.

Transistor memiliki daerah kerja transistor yaitu; pertama, Daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, dimana arus I_C konstans terhadap berapapun nilai V_CE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus I_C hanya tergantung dari besar arus I_B. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah linear (linear region). Kedua, Daerah saturasi adalah mulai dari V_CE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt (transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang mana tegangan V_CE belum mencukupi untuk dapat menyebabkan aliran elektron. Ketiga, Daerah Cut-Off, Jika kemudian tegangan V_CC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE tertentu tiba-tiba arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cut-off yaitu dari keadaan saturasi (OFF) lalu menjadi aktif (ON). Perubahan ini dipakai pada system digital yang hanya mengenal angka biner 1 dan 0 yang tidak lain dapat direpresentasikan oleh status transistor OFF dan ON.

...file lama zaman kuliah...