Mengenal Lebih Jauh Transistor

SEMIKONDUKTOR

Solid-state transistor (biasanya hanya disebut transistor) pertama kali ditemukan oleh Shockley, Bardeen, dan Brattain, ketiganya ilmuwan Bell Laboratories di Amerika Serikat, pada tahun 1948. Tidaklah berlebihan untuk mengatakan bahwa transistor merupakan salah satu penemuan terpenting di abad ke-20 sejajar dengan penemuan struktur DNA dan teknologi internet. Kemajuan di bidang teknologi pengolahan bahan (material processing) selalu diiringi oleh makin canggihnya (makin kompak, cepat, rendahnya konsumsi daya listrik) mikroprocessor, yang merupakan otak dari komputer. Sebagai contoh, dalam chip Pentium tahun 1993 dapat ditemukan 3,1 juta transistor sedangkan Pentium M tahun 2003 mempunyai sekitar 77 juta transistor.

Pada umumnya, solid-state transistor yang digunakan dalam rangkaian elektronika terbuat dari bahan semikonduktor, terutama silikon. Selain dipakai untuk fungsi-fungsi elektronik, bahan semikonduktor, terutama jenis senyawa golongan III dan V (compound semiconductor), juga dapat dipakai untuk membuat piranti solid-state yang mengeluarkan cahaya seperti laser dan LED (Light Emitting Diode). Bersama dengan silikon, semikonduktor yang terbuat dari unsur-unsur golongan III-V juga merupakan salah satu teknologi kunci di bidang teknologi informasi belakangan ini.

Keunikan semikonduktor dibanding bahan lainnya ialah semikonduktor bisa diubah konduktivitasnya (konduktivitas adalah kemampuan bahan untuk membawa arus listrik) dengan cara sengaja memasukkan elemen lain ke dalam kristal semikonduktor. Teknik ini disebut doping. Kristal silikon yang 100% murni mempunyai muatan yang netral karena semua elektron valensi dari silikon (keseluruhannya ada 4 buah) berpasangan dengan elektron valensi atom silikon lainnya. Oleh karena kristal silikon murni mempunyai muatan netral, maka supaya dapat memiliki muatan atau menghantarkan arus listrik, kristal silikon harus dibuat tidak murni dengan cara memasukkan atom-atom dari elemen lainnya. Bila di-doping dengan atom golongan III seperti boron, kristal silikon mempunyai total muatan yang positif dan jika di-doping oleh atom golongan V seperti fosfor, maka total muatannya negatif. Kristal silikon yang total muatannya positif disebut tipe p, dan yang negatif disebut tipe n.

Orbital valensi kristal silikon tipe N

Jika potensial listrik dikenakan pada kristal silikon, arah arus listrik pada tipe n dan tipe p akan berlawanan satu sama lain. Menempatkan tipe n d an tipe p secara bersebelahan akan menghasilkan piranti yang disebut dioda, yang dapat digunakan sebagai switch elektronik. Berbeda dengan dioda yang mempunyai 2 buah terminal (p dan n), transistor mempunyai 3 buah (n-p-n atau p-n-p) dan dapat digunakan sebagai switch (seperti tombol on/off) atau sebagai amplifier arus listrik (seumpama volume control pada radio). Saat ini sebagian besar transistor yang terdapat dalam rangkaian digital, seperti mikroprocessor di dalam PC, merupakan transistor jenis MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor) yang terbuat dari perunggu (metal), silikon dioksida (oxide) dan silikon (semiconductor) yang telah di-dope. Dalam pembuatan integrated circuit (IC), pertama-tama perancang chip mendesain rangkaian berdasarkan spesifikasi yang telah ditentukan. Desain ini biasanya dilakukan dengan bantuan komputer. Kemudian desain akan dikirim ke pabrik IC, di mana IC akan di-fabrikasi di dalam suatu ruangan bersih (clean room) yang jumlah partikel udaranya telah dikontrol melalui filter. Akhirnya IC yang telah jadi akan di-package dalam kemasan yang kita kenal sebelum dipasang di atas papan rangkaian.

Bagian Dalam Chip Pentium III ( 28 juta transistor )

Selain silikon, senyawa semikonduktor seperti GaAs juga digunakan dalam pembuatan LED atau dioda laser. Terobosan di bidang material engineering akhir-akhir ini telah menghasilkan LED warna biru menggunakan senyawa GaN, setelah dimungkinkannya untuk men-dope GaN tipe p. Dengan penemuan ini, sekarang LED telah tersedia dalam berbagai warna, dari biru (senyawa GaN) sampai merah (senyawa InGaAlP). Di Jepang, dalam sepuluh tahun ke depan rambu-rambu lalu lintas direncanakan akan diganti dari lampu biasa menjadi LED. Dibanding lampu biasa, LED mempunyai daya tahan lebih, konsumsi daya yang lebih rendah, dan intensitas cahaya yang lebih terang sehingga cocok untuk aplikasi seperti rambu lalu lintas. Disamping LE D, laser dioda digunakan dalam sistem transmisi serat optik. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan bandwidth internet, sistem serat optik diperkirakan akan menjadi infrastruktur tulang punggung dalam teknologi IT masa depan.

Dari contoh-contoh di atas, kita bisa melihat bagaimana piranti solid-state dapat dipakai untuk meningkatkan kualitas hidup kita sehari-hari.

Kemajuan di bidang nanoteknologi belakangan ini telah memungkinkan para ilmuwan untuk mengontrol bahan secara super akurat dalam skala nanometer. Tahun lalu, ilmuwan dari Universitas Cornell di AS berhasil membuat single-atom transistor (transistor atom tunggal), yang dibuat oleh ahli kimia bersama dengan insinyur material setempat. Apabila tegangan listrik dikenakan ke transistor tersebut, elektron mengalir di antara elektroda melalui atom kobalt (pada gambar berwarna biru tua, tengah) yang disanggah oleh molekul pyridine (biru muda). Di masa depan terobosan-terobosan di bidang nanoteknologi seperti ini akan dapat menghasilkan aplikasi-aplikasi baru.

Oleh Jesse Darja, Mahasiswa program doktor University of Tokyo

Transistor bipolar

TRANSISTOR BIPOLAR ( BJT )

Transistor Bipolar (BJT) adalah suatu jenis transistor, alat penguat atau pemilih yang dibuat dari semikonduktor yang dikotori. Transistor bipolar adalah gabungan dari bagian yang dikotori secara berbeda, bisa NPN atau PNP. N berarti negatif, dan P berarti positif transformer.

Transistor Bipolar tersusun atas 3 semikonduktor ekstrinsik yang disusun berselang seling . Jika semikonduktor yang ditengah adalah jenis P dan diapit semikonduktor jenis n, maka transistor tersebut dinamakan transistor npn. Sebaliknya disebut transistor PNP.

Input Tegangan DC
( Basis-Emitor dan Colector-Emitor )

Transistor dapat bekerja jika basis – emitor pada sambungan p-n diberi panjar maju. Pada rangkaian npn , dengan memberi tegangan DC antara kutub emitor – kolektor dan basis – emitor maka kita dapat mengaktifkan transistor npn tersebut.

A. Transistor Sebagai Peguat

B. Transistor Sebagai Saklar

C. Contoh Soal

1. Sebagai Penguat

2. Sebagai Saklar

D. Lambang Transistor

Teknik Ukur Dengan AVO Meter

Mengukur Resistansi

Pilih jangkah pada OHM, kemudian ujung kabel penyidik merah dan hitam disentuhkan dan lakukan zero seting dengan memutar tombol nol..

Mengukur Arus (Searah)

Rangkaian yang akan diukur diputuskan pada salah satu titik, dan melalui kedua titik yang terputus tadi arus dilewatkan melalui avometer.

Mengukur Tegangan DC

Perkirakan tegangan yang akan diukur, letakkan jangkah pada skala yang lebih tinggi. penyidik merah pada positif dan hitam pada negative.

Mengukur Tegangan AC

Seperti halnya pada pengukuran VDC, perkirakan tegangan yang akan diukur, letakkan jangkah pada skala yang lebih tinggi. Pada umumnya avometer hanya dapat mengukur arus berbentuk sinus dengan frekuensi antara 30 Hz­ - 30 KHz. Hasil pengukuran adalah tegangan efektif (Veff).

Mengukur Daya

Daya di hitung dari perkalian arus dan tegangan dari hasil pengukuran arus dan tegangan.

Menguji Kapasitor / Kondensator

Sebelumnya muatan kondensator didischarge. Dengan jangkah pada OHM, tempelkan penyidik merah pada kutub POS dan hitam pada MIN.

Bila jarum menyimpang ke KANAN dan kemudian secara berangsur-­angsur kembali ke KIRI, berarti kondensator baik. Bila jarum tidak bergerak, kondensator putus dan bila jarum mentok ke kanan dan tidak balik, kemungkinan kondensator bocor.

Untuk menguji elco 10 F jangkah pada x10 k atau 1 k. Untuk kapasitas sampai 100 F jangkah pada x100, di atas 1000 F, jangkah x1 dan menguji kondensator non elektrolit jangkah pada x10 k. Menguji Hubungan Pada Circuit / Rangkaian

Suatu circuit atau bisa juga kumparan trafo diperiksa resistansinya, dan koneksi baik bila resistansinya menunjukkan angka NOL.

Menguji Dioda

Dengan jangkah OHM x1 k atau x100 penyidik merah ditempel pada katoda (ada tanda gelang) dan hitam pada anoda, jarum harus ke kanan. Penyidik dibalik ialah merah ke anoda dan hitam ke katoda, jarum harus tidak bergerak. Bila tidak demikian berarti kemungkinan diode rusak.

Cara demikian juga dapat digunakan untuk mengetahui mana anoda dan mana katoda dari suatu diode yang gelangnya terhapus.

Dengan jangkah VDC, bahan suatu dioda dapat juga diperkirakan dengan circuit pada gambar 10. Bila tegangan katoda­ anoda 0.2 V, maka kemungkinan dioda germanium, dan bila 0.6V kemungkinan dioda silicon.

Menguji Transistor

Transistor ekivalen dengan dua buah dioda yang digabung, sehingga prinsip pengujian dioda diterapkan pada pengujian transistor. Untuk transistor jenis NPN, pengujian dengan jangkah pada x100, penyidik hitam ditempel pada Basis dan merah pada Kolektor, jarum harus meyimpang ke kanan. Bila penyidik merah dipindah ke Emitor, jarum harus ke kanan lagi

Kemudian penyidik merah pada Basis dan hitam pada Kolektor, jarum harus tidak menyimpang dan bila penyidik hitam dipindah ke Emitor jarum juga harus tidak menyimpang.
Selanjutnya dengan jangkah pada 1 k penyidik hitam ditempel pada kolektor dan merah, pada emitor, jarum harus sedikit menyimpang ke kanan dan bila dibalik jarum harus tidak menyimpang. Bila salah satu peristiwa tersebut tidak terjadi, maka kemungkinan transistor rusak.

Untuk transitor jenis PNP, pengujian dilakukan dengan penyidik merah pada Basis dan hitam pada Kolektor, jarum harus meyimpang ke kanan. Demikian pula bila penyidik merah dipindah ke Emitor, jarum arus menyimpang ke kanan lagi. Selanjutnya analog dengan pangujian NP

Kita dapat menggunakan cara tersebut untuk mengetahui mana Basis, mana Kolektor dan mana Emitor suatu transistor dan juga apakah jenis transistor PNP atau NPN. Beberapa jenis multimeter dilengkapi pula fasilitas pengukur hFE, ialah salah parameter penting suatu transistor.

Dengan circuit seperti pada gambar, dapat diperkirakan bahan transistor. Pengujian cukup dilakukan antara Basis dan Emitor, bila voltage 0.2 V germanium dan bila 0.6 V maka kemungkinan silicon.

Menguji FET

Penentuan jenis FET dilakukan dengan jangkah pada x100 penyidik hitam pada Source dan merah pada Gate. Bila jarum menyimpang, maka janis FET adalah kanal­P dan bila tidak, FET adalah kanal­ N.

Kerusakan FET dapat diamati dengan rangkaian pada gambar. Jangkah diletakkan pada x1k atau x10k, potensio pada minimum, resistansi harus kecil. Bila potensio diputar ke kanan, resistansi harus tak terhingga. Bila peristiwa ini tidak terjadi, maka kemungkinan FET rusak.

Menguji UJT

Cara kerja UJT (Uni Junktion Transistor) adalah seperti switch, UJT kalau masih bisa on­ off berarti masih baik.

Jangkah pada 10 VDC dan potensio pada minimum, tegangan harus kecil. Setelah potensio diputar pelan­-pelan jarum naik sampai posisi tertentu dan kalau diputar terus jarum tetap disitu. Bila jarum diputar pelan-­pelan ke arah minimum lagi, pada suatu posisi tertentu tiba-­tiba jarum bergerak ke kiri dan bila putaran potensio diteruskan sampai minimum jarum tetap disitu. Bila peristiwa tersebut terjadi, maka UJT masih baik.

Sumber :Sunarto YB0VS/SK