Daerah kerja Transistor

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 Kolektot (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang akan dikuatkan melalui kolektor.Selain digunakan untuk penguat transistor bisa juga digunakan sebagai saklar. Caranya dengan memberikan arus yang cukup besar pada basis transistor hingga mencapai titik jenuh. Pada kondisi seperti ini kolektor dan emitor bagai kawat yang terhubung atau saklar tertutup, dan sebaliknya jika arus basis teramat kecil maka kolektor dan emitor bagai saklar terbuka. Dengan sifat pensaklaran seperti ini transistor bisa digunakan sebagai gerbang atau yang sering kita dengar dengan sebutan TTL yaitu Transistor Transistor Logic.

Prinsip Transistor sebagai Penguat (amplifier): artinya transistor bekerja pada wilayah antara titik jenuh dan kondisi terbuka (cut off), tetapi tidak pada kondisi keduanya. Prinsip Transistor sebagai penghubung (saklar): transistor akan mengalami Cutoff apabila arus yang melalaui basis sangat kecil sekali sehinga kolektor dan emitor akan seperti kawat yang terbuka, dan Transistor akan mengalami jenuh apabila arus yang melalui basis terlalu besar sehingga antara kolektor dan emitor bagaikan kawat terhubung dengan begitu tegangan antara 3 kolektor dan emitor Vce adalah 0 Volt dari cara kerja diataslah kenapa transistor dapat difungsikan sebagai saklar

Transistor Sebagai Saklar maksudnya adalah penggunaan transistor pada salah satu kondisi yaitu saturasi dan cut off. Pengertiannya adalah jika ada sebuah transistor berada dalam keadaan saturasi maka transistor tersebut akan seperti saklar tertutup antara colector dan emiter, sedangkan apabila transistor dalam keadaan cut off transistor tersebut akan berlaku seperti saklar terbuka. Pengertian dari Cut off adalah kondisi transistor di mana arus basis sama dengan nol, arus output pada colector sama dengan nol, sedangkan tegangan pada colector maksimal atau sama dengan tegangan supply. Saturasi adalah kondisi di mana transistor dalam keadaan arus basis adalah maksimal, arus colector adalah maksimal dan tegangan yang di hasilkan colector-emitor adalah minimal. Apabila terdapat rangkaian transistor sebagai saklar banyak menggunakan jenis transistor NPN, maka ketika basis di beri tegangan tertentu. Transistor akan berada dalam kondisi ON, sedangkan besar tegangan pada basis tergantung dari spesifikasi transistor itu sendiri. Dengan cara mengatur bias sebuah transistor menjadi jenuh, maka seolah akan di dapat hubungan singkat antara kaki colector dan emitor. 

Terminal basis akan dengan cepat mengontrol arus yang mengalir dari colector menuju emitor. Arus yang di hasilkan dari tegangan input akan menyebabkan transistor saturasi menjadi saklar tertutup, akibat dari kejadian ini arus akan mengalir dari colector ke emitor. Pada saat kondisi tegangan colector emitor mendekati 0 volt. Sebaliknya jika tegangan transistor sebagai saklar tidak di berikan arus tegangan, maka transistor akan berada dalam kondisi Cut off dan terminal colector emitor terputus seolah sakalar menjadi terbuka. Akibat dari pemutusan ini arus tidak akan mengalir dari colector menuju emitor. Dalam kondisi ini tegangan yang di hasilkan akan maksimal. Kalau misalkan transistor di pakai hanya pada dua titik, yaitu titik putus dan titik saturasi, maka transistor akan di pakai sebagai saklar. Daya yang di serap oleh dua titik ini sangat kecil, tetapi dalam keadaan aktif daya yang di serap transistor akan lebih besar. Sebab pemakaian yang mana 4 menggunakan arus lebih besar harus di upayakan agar daerah yang di lewati aktif, sehingga transistor tidak menjadi terlalu panas. Demikian penjelasan singkat mengenai Transistor Sebagai Saklar, semoga pembahasan transistor kali ini bermanfaat bagi kita semua. Baca juga artikel kami lainnya tentang Fungsi Transistor dan Pengertian Dioda.

Transistor Sebagai Saklar

Salah satu fungsi transistor adalah sebagai saklar yaitu bila berada pada dua daerah kerjanya yaitu daerah jenuh (saturasi) dan daerah mati (cut-off). Transistor akan mengalami perubahan kondisi dari menyumbat ke jenuh dan sebaliknya. Transistor dalam keadaan menyumbat dapat dianalogikan sebagai saklar dalam keadaan terbuka, sedangkan dalam keadaan jenuh seperti saklar yang menutup.

Daerah kerja Transistor

Daerah Jenuh Transistor (Saturasi) Daerah kerja transistor saat jenuh adalah keadaan dimana transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor tersebut seolah-olah short pada hubungan kolektor – emitor. Pada daerah ini transistor dikatakan menghantar maksimum (sambungan CE terhubung maksimum)

Daerah Aktif Transistor (Aktif) Pada daerah kerja ini transistor biasanya digunakan sebagai penguat sinyal. Transistor dikatakan bekerja pada daerah aktif karena transistor selelu mengalirkan arus dari kolektor ke emitor walaupun tidak dalam proses penguatan sinyal, hal ini ditujukan untuk menghasilkan sinyal keluaran yang tidak cacat. Daerah aktif terletak antara daerah jenuh (saturasi) dan daerah mati (Cut off).

Jika hukum Kirchhoff mengenai tegangan dan arus diterapkan pada loop kolektor (rangkaian CE), maka dapat diperoleh hubungan : 

 VCE = VCC - ICRC .............. (6) 

Dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah : 

PD = VCE.IC ............... (7) 

Rumus ini mengatakan jumlah dissipasi daya transistor adalah tegangan kolektor-emitor dikali jumlah arus yang melewatinya. Dissipasi daya ini berupa panas yang menyebabkan naiknya temperatur transistor. Umumnya untuk transistor power sangat perlu untuk mengetahui spesifikasi PDmax. Spesifikasi ini menunjukkan temperatur kerja maksimum yang diperbolehkan agar transistor masih bekerja normal. Sebab jika transistor bekerja melebihi kapasitas daya PDmax, maka transistor dapat rusak atau terbakar.  

Daerah Mati Transistor Daerah cut off merupakan daerah kerja transistor dimana keadaan transistor menyumbat pada hubungan kolektor – emitor. Daerah cut off sering dinamakan sebagai daerah mati karena pada daerah kerja ini transistor tidak dapat mengalirkan arus dari kolektor ke emitor. Pada daerah cut off transistor dapat di analogikan sebagai saklar terbuka pada hubungan kolektor – emitor. 

Misalkan pada rangkaian driver LED di atas, transistor yang digunakan adalah transistor dengan b = 50. Penyalaan LED diatur oleh sebuah gerbang logika (logic gate) dengan arus output high = 400 uA dan diketahui tegangan forward LED, VLED = 2.4 volt. Lalu pertanyaannya adalah, berapakah seharusnya resistansi RL yang dipakai. IC = bIB = 50 x 400 uA = 20 mA Arus sebesar ini cukup untuk menyalakan LED pada saat transistor cut-off. Tegangan VCE pada saat cutoff idealnya = 0, dan aproksimasi ini sudah cukup untuk rangkaian ini. RL = (VCC - VLED - VCE) / IC = (5 - 2.4 - 0)V / 20 mA = 2.6V / 20 mA = 130 Ohm

Grafik Kurva Karakteristik Transistor

Grafik kurva

Untuk membuat transistor menghantar, pada masukan basis perlu diberi tegangan. Besarnya tegangan harus lebih besar dari Vbe (0,3 untuk germanium dan 0,7 untuk silicon). Dengan mengatur Ib>Ic/β kondisi transistor akan menjadi jenuh seakan kolektor dan emitor short circuit. Arus mengalir dari kolektor ke emitor tanpa hambatan dan Vce≈0. Besar arus yang 5 mengalir dari kolektor ke emitor sama dengan Vcc/Rc. Keadaan seperti ini menyerupai saklar dalam kondisi tertutup (ON).

Pada dasarnya prinsip kerja trasistor sebagai saklar adalah memanfaatkan kondisi jenuh dan cutoff suatu transistor, dimana kedua kondisi ini bisa diperoleh dengan pengaturan besarnya arus yang melalui basis transistor. Kondisi jenuh atau saturasi akan diperoleh jika basis transistor diberi arus cukup besar sehingga transistor mengalami jenuh dan berfungsi seperti saklar yang tertutup. Sedangkan kondisi cut-off diperoleh jika arus basis dilalui oleh arus yang sangat kecil atau mendekati nol ampere, sehingga transistor bekerja seperti saklar yang terbuka. Sebenarnya seri dan jenis transistor memiliki spesifikasi yang berbeda-beda mengenai arus yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi jenuh atau cut-off. Tetapi biasanya tidak terlalu jauh berbeda kecuali terbuat dari bahan semikonduktor yang berbeda (silikon atau germanium). Fungsi transistor sebagai saklar berbeda dengan fungsi transistor sebenarnya sebagai penguat. Sebagai penguat transistor akan bekerja pada titik Q atau kondisi kerja transistor. Secara sederhana titik Q ini berada antara kondisi jenuh dan cut-off, jadi pada kondisi ini transistor akan bekerja sebagai penguat.