Mengenal Transistor, Si Kecil Pendobrak Zaman | Fisika Kelas 12

Artikel kali ini membahas tentang transistor. Sebuah benda yang ternyata memiliki manfaat besar untuk kehidupan kita di tengah berkembangnya teknologi. Seperti apa penjelasan selengkapnya? Baca artikel ini sampai selesai ya.

—

Apakah kamu pernah membayangkan bagaimana jika komputer yang kita gunakan besarnya itu sama dengan rumah yang kamu tempati sekarang? Atau kebayang ngga jika komputer kamu beratnya itu mencapai 30 ton?

Untungnya, ada perangkat elektronik yang bernama transistor. Transistor ini merupakan perangkat elektronik yang berukuran kecil, namun mampu mengubah zaman hingga menjadi seperti apa yang kita lihat hari ini lho!

Kecil-kecil cabe rawit juga ya transistor ini!

Nah, kemunculan transistor ini menandakan awal mula era perkembangan teknologi yang masih berlangsung hingga saat ini.

Prediksi Gordon Moore ini akhirnya kita kenal sebagai hukum Moore yang memprediksi perkembangan jumlah transistor yang digunakan dalam suatu rangkaian elektronik secara eksponensial.

Transistor sendiri merupakan komponen yang memiliki fungsi utama sebagai saklar digital atau switch dalam suatu rangkaian elektronik. Transistor juga dapat kita gunakan untuk mengatur besar kecilnya arus listrik yang melewati suatu rangkaian elektronik.

Baca Juga: Kenapa Pulang dari Pantai Kulit Jadi Belang?

Kamu tahu? Banyak sekali loh jenis-jenis dari transistor yang berkembang saat ini! Transistor yang cukup umum digunakan dalam suatu rangkaian elektronik adalah transistor bipolar atau transistor BJT yang merupakan singkatan dari Bias Junction Transistor.

Transistor bipolar atau transistor BJT ini memiliki dua tipe, yaitu NPN dan PNP. Bahan penyusun transistor tersebut adalah keping-keping semikonduktor tipe-P (Positif) dan tipe-N (Negatif) yang digabungkan.

Misalnya pada transistor bipolar NPN, bahan semikonduktor tipe-P nya ditempatkan di antara dua bahan semikonduktor tipe-N nya.

Jadi, NPN itu maksudnya adalah semikonduktor tipe-N, semikonduktor tipe-P, semikonduktor tipe-N, atau negatif-positif-negatif yang digabungkan! Nah, transistor bipolar tipe NPN ini terdiri dari atas emitor, basis, dan kolektor

(sumber foto: beetrona.com)

Sekarang kita mulai serius ya membahas cara kerjanya!

Keping semikonduktor tipe-P yang terdapat pada transistor ini memiliki holes bebas yang tidak ditempati oleh elektron, sedangkan pada keping semikonduktor tipe-N nya mengandung elektron-elektron valensi bebas yang tidak menempati holes. Keping semikonduktor tipe-P di sini memuat atom-atom Boron.

Lapisan dari keping semikonduktor tipe-P nya di sini sengaja dibuat lebih tipis dari pada keping semikonduktor tipe-N agar jumlah atom boron yang dapat diberikan ke dalamnya juga lebih sedikit, sehingga holes yang terbentuk juga menjadi lebih sedikit.

Oleh karenanya, saat transistor bipolar NPN nya ini bagian ujung-ujungnya dihubungkan ke sebuah baterai, maka pasti salah satu bagiannya, akan selalu mengalami panjar mundur dan menghalangi aliran elektron-elektron bebas yang berasal dari baterainya. Jadinya, tidak akan ada arus listrik yang dihasilkan.

Dengan kata lain, dalam kondisi seperti ini, transistor bipolar NPN nya akan berada dalam keadaan mati (saklar off).

Lalu, bagaimana ya cara mengoperasikan transistor bipolar ini agar dapat bekerja dengan semestinya?

Caranya adalah kita hubungkan transistornya ini dengan baterai yang kedua.

Dimana, kutub positif dari baterai yang kedua ini dihubungkan ke bagian semikonduktor tipe-P, yang tidak lain adalah bagian basisnya, dan kutub negatifnya ke bagian ke semikonduktor tipe-N pada bagian emitor dari transistornya.

Sehingga, pada bagian transistor yang dihubungkan dengan baterai yang kedua, akan menjadi mengalami kondisi panjar maju.

Mari kita fokus pada bagiannya ini, saat elektron-elektron bebas yang berasal dari baterainya mengalir menuju semikonduktor tipe-N nya, maka akan terjadi aliran elektron-elektron dari semikonduktor tipe-N ke semikonduktor tipe-P nya. Dan elektron-elektronnya ini akan saling menempati holes yang tersedia di semikonduktor tipe-P nya.

Selanjutnya, elektron-elektronnya ini, secara bergantian, akan senantiasa berpindah-pindah ke holes di sebelahnya, hingga dapat melintasi dan keluar dari semikonduktor tipe-P nya untuk kembali ke baterainya.

Namun, ternyata elektron-elektron bebas yang mengalir dari baterai hingga sampai ke semikonduktor tipe-P nya, masih lebih banyak dibandingkan dengan yang keluar dan kembali ke baterainya dari semikonduktor tipe-P.

Kemanakah elektron bebas yang tersisa ini?

Nah, ternyata elektron-elektron bebas yang masih tersisa di dalam semikonduktor tipe-P nya ini akan mengalir ke semikonduktor tipe-N yang satunya lagi yang akhirnya keluar dan menuju ke baterai yang pertama! Sehingga aliran elektron dapat terjadi pada transistor tersebut dan arus listrik dapat dihasilkan.

Jadi dapat disimpulkan ya, agar transistor bipolar NPN ini dapat bekerja dengan semestinya, maka transistor ini perlu dihubungkan dengan baterai kedua yang dihubungkan ke bagian emitor dan basisnya.

Dengan mengatur besar kecilnya tegangan sumber tegangan yang kedua, maka kita bisa secara otomatis mengatur besar kecilnya arus listrik yang keluar dari emitornya. Karena, kalau sumber tegangan yang kedua semakin besar, maka makin besar juga arus listrik yang keluar dari emitornya, begitupun sebaliknya ya

Lalu bagaimana dengan transistor bipolar PNP?

Nah, transistor bipolar PNP sebenarnya merupakan kebalikannya saja dari transistor bipolar NPN.

Jadi transistor jenis ini tersusun atas gabungan bahan-bahan semikonduktor dengan menempatkan lapisan tipis keping semikonduktor tipe-N di antara dua lapisan keping semikonduktor tipe-P yang lebih tebal.

Sehingga, PNP itu maksudnya adalah semikonduktor tipe-P, semikonduktor tipe-N, semikonduktor tipe-P, atau positif-negatif-positif yang digabungkan! Berbeda dengan transistor bipolar NPN sebelumnya, transistor bipolar PNP memiliki prinsip kerjanya sendiri.

Baca Juga: Manfaat Sinar Inframerah di Kehidupan Sehari-hari

Pada transistor bipolar PNP, baterainya tidak langsung dipasangkan ke bagian emitor (semikonduktor tipe-P) dan kolektornya (semikonduktor tipe-P), seperti pada kasus transistor bipolar NPN.

Namun, sama seperti transistor bipolar NPN, transistor bipolar PNP juga memerlukan dua sumber tegangan agar bisa berfungsi atau bekerja dengan sebagaimana mestinya. Pada transistor bipolar PNP ini, kutub positif baterai yang pertama dihubungkan ke bagian emitornya (semikonduktor tipe-P) dan kutub negatifnya dihubungkan ke bagian basisnya (semikonduktor tipe-N).

(sumber foto: ebay.co.uk)

Lalu, kutub positif baterai yang kedua dihubungkan ke bagian basisnya (semikonduktor tipe-N) dan kutub negatifnya dihubungkan ke bagian kolektornya (semikonduktor tipe-P). Kita sebut baterai yang dihubungkan ke bagian emitor sebagai V_E dan baterai yang dihubungkan ke bagian kolektornya sebagai V_C. Nah, dengan rangkaian yang seperti ini, transistor bipolar PNP dapat bekerja sebagaimana mestinya.

Oke, sekarang mari kita analisis cara kerjanya berdasarkan prinsip holes dan elektron ya!

Nah, saat baterai V_E ini dihubungkan ke emitor dan basis, maka dari kutub negatifnya akan mengalirkan elektron-elektron bebas ke bagian basisnya.

Kemudian, elektron-elektron bebasnya ini akan tertampung di semikonduktor tipe-N nya, yang selanjutnya akan bergerak maju menempati holes yang tersedia di semikonduktor tipe-P nya, sama seperti prinsip panjar maju.

Sehingga, elektron-elektron bebasnya mampu melintasi semikonduktor tipe-P nya dan keluar untuk kembali ke baterai V_E nya.

Namun ternyata, elektron-elektron bebas yang mengalir dari semikonduktor tipe-N ke semikonduktor tipe-P nya dan kembali ke baterai V_E nya masih lebih sedikit dibandingkan dengan elektron-elektron bebas yang berasal dari baterai V_Enya.

Lalu, kemanakah elektron-elektron bebas ini dialirkan?

Nah, ternyata selain ke semikonduktor tipe-N, elektron-elektron bebasnya secara otomatis atau spontan juga mengalir ke kutub positif baterai VC nya.

Kemudian, karena elektron-elektron bebasnya mengalir dari semikonduktor tipe-N, yang berada di bagian basis, ke semikonduktor tipe-P yang berada di bagian emitor, tidak terlalu banyak, ini juga menyebabkan secara otomatis atau secara spontan, masih ada sejumlah holes yang belum ditempati oleh elektronnya.

Nah, kalau semua kejadiannya kita kumpulkan, yaitu elektron bebas yang mengalir ke kutub positif baterai V_C dan ada sejumlah holes yang belum ditempati oleh elektronnya, maka ini akan memperbesar kemungkinan terjadinya perpindahan elektron-elektron bebas yang berasal dari baterai V_C nya untuk dapat melintasi semikonduktor tipe-N pada bagian basisnya.

Sehingga, hal yang akan terjadi adalah elektron-elektron bebasnya dapat mengalir kembali menuju kutub positif baterai V_C nya, yang juga sekaligus dapat berpindah atau mengalir melintasi semikonduktor tipe-P pada bagian emitornya yang pada akhirnya akan keluar dari emitornya dan sampai di kutub positif baterai V_E nya.

Oleh karenanya, aliran elektron dapat terjadi pada transistor tersebut dan arus listrik dapat dihasilkan. Jadi dapat disimpulkan ya, agar transistor bipolar PNP ini dapat bekerja dengan semestinya, maka transistor ini perlu dihubungkan dengan dua sumber tegangan. Yang mana kutub positif dari sumber tegangan pertama dihubungkan ke bagian emitornya dan kutub negatifnya ke bagian basisnya.

Lalu, kutub positif sumber tegangan keduanya dihubungkan ke bagian basisnya dan kutub negatifnya dihubungkan ke bagian bagian kolektornya. Dengan mengatur besar kecilnya tegangan pada sumber tegangan yang pertama, maka kita bisa secara otomatis mengatur besar kecilnya arus listrik yang keluar dari kolektornya. Karena, kalau sumber tegangan yang pertama semakin besar, maka semakin besar juga arus listrik yang keluar dari kolektornya, begitupun sebaliknya ya!

 

Wah! Mantap juga ya penjelasan si kecil transistor ini!

Nah, sekarang kita sudah mulai terbayang mengenai transistor bipolar tipe NPN dan tipe PNP ini ya! Begitu juga dengan cara kerjanya!

—

Kak Dimas adalah Master Teacher Fisika Ruangguru. Pemilik hobi membaca buku dan sangat menyukai nasi goreng ini siap menemani belajar kamu di video ruangbelajar lho. Mau belajar Fisika lebih seru bareng Kak Dimas? Yuk, langganan ruangbelajar sekarang juga.