FET - Field Effect Transistor - Apakah perbedaannya dengan BJT ?

Pada tulisan kali ini kita akan belajar secara singkat tentang transistor efek medan (Field Effect) FET yang merupakan perangkat tiga terminal dimana menggunakan medan listrik untuk mengontrol aliran arus melalui  perangkat dan sangat berguna dalam banyak aplikasi.

Bahkan saat ini sebagian besar sirkuit terpadu (IC), termasuk komputer, dirancang menggunakan FET ini. Ketiga terminal FET dikenal sebagai gerbang drain dan source dengan analogi aliran arus yg diumpamakan sebagai aliran antara saluran pembuangan dan terminal sumber, dan arus ini dapat dikontrol dengan menerapkan tegangan antara gerbang (gate) dan terminal sumber (Source). Sehingga tegangan yang diberikan ini menghasilkan medan listrik di dalam perangkat dan dengan mengendalikan medan listrik ini atau dengan cara mengontrol tegangan ini kita dapat mengontrol aliran arus melalui perangkat.

Pada dasarnya didalam transistor FET, dengan mengontrol medan listrik di dalamnya maka kita dapat  mengontrol aliran arus dan itulah sebabnya ia dikenal sebagai transistor efek medan. Jadi transistor efek medan ini adalah perangkat kontrol tegangan yang berarti tegangan input antara gerbang dan terminal sumber mengontrol arus keluaran di ujung yang lain.

Jika anda melihat  pada BJT atau transistor junction bipolar, itu adalah perangkat yang dikendalikan saat di mana arus basis input mengontrol arus kolektor ke output. Jadi ini adalah salah satu perbedaan mendasar antara transistor efek medan dan transistor bipolar. Perbedaan kedua adalah FET itu Unipolar sedangkan perangkat BJT sesuai namanya bipolar yang berarti bahwa BJT bergantung pada dua jenis muatan elektron bebas dan lubang / hole. Disisi lain pengoperasian FET bergantung pada lubang atau elektron.

Sekarang dalam hal aplikasinya, FET dapat digunakan  hampir semua aplikasi di mana transistor BJT digunakan, misalnya digunakan sebagai penguat atau osilator dan di banyak aplikasi. Selain itu juga digunakan sebagai analog switch dalam banyak aplikasi. Tetapi perbedaan terbesar antara transistor efek medan dan BJT adalah bahwa impedansi input dari transistorFET sangat tinggi dan karena itu mereka digunakan sebagai penguat penyangga /buffer di banyak aplikasi.

Selain itu FET secara umum berukuran lebih kecil dibandingkan dengan BJT (dalam hal penggunaan silikon bukan secara fisik / package seperti pada gambar diatas ) dan itulah mengapa mereka umum digunakan dalam sirkuit terpadu selain itu sekarang jika kita berbicara dalam hal konsumsi daya konsumsi daya FET kurang dari BJT dan itulah mengapa mereka  lebih disukai di banyak aplikasi daya tinggi serta dalam aplikasi komputasi terutama di mana konsumsi daya yang dibutuhkan harus minimum.

Jadi ini adalah beberapa perbedaan mendasar antara FET dan BJT sekarang mari kita lihat berbagai jenis FET. Pada dasarnya ada dua  jenis  treansistor FET, yang pertama adalah transistor efek medan junction atau  JFET dan jenis kedua adalah IGFET atau dikenal sebagai  transistor efek medan terinsulasi pada gerbang. MOSFET adalah jenis IGFET yang paling umum dan mari kita bahas secara singkat tentang kedua jenis FET ini.

Seperti yang saya bahas sebelumnya FET memiliki tiga terminal, Gate Drain Source dan arus mengalir antara terminal Drain dan terminal Source. Pada transistor efek medan ini jalur yang dilalui aliran pembawa muatan ini dikenal sebagai saluran /channel dan jika saluran ini terdiri dari semikonduktor tipe-n maka transistor efek medan dikenal sebagai N Channel FET.  Demikian juga jika saluran terbuat dari bahan tipe-p maka dikenal sebagai P Channel FET. Sedangkan terminal gerbang / Gate ditempatkan sangat dekat dengan saluran ini sehingga dapat mengontrol aliran arus yang melalui saluran ini.

Sekarang kita bahas JFET dimana pada Terminal Gate menggunakan PN Junction ini, jadi jika Anda melihat n-type JFET terdapat 2 area dengan tipe p (kecil) dibuat di dekat saluran ini dan karena itu PN nunction terbentuk di dekat saluran ini dan setiap kali PN Junction ini bias terbalik maka daerah penipisan PN Junction ini mengisolasi terminal gerbang dari saluran. Ini mengakibatkan hanya sejumlah kecil arus saturasi balik yang digunakan untuk mengalir di antara kedua daerah ini.

Sehingga dengan cara bias balik ini PN Junction mengisolasi gerbang  terminal dari saluran dan itulah sebabnya transistor efek medan jenis ini dikenal sebagai FET atau transistor efek medan persimpangan. sekarang seperti yang saya katakan sebelumnya jika saluran ini terdiri dari semikonduktor tipe-n maka dikenal sebagai N channel  JFET dan juga jika terbuat dari semikonduktor tipe-p maka JAF dikenal sebagai P Channel JFET. Jadi dengan cara ini ada dua jenis JFET saluran-n dan saluran-p JFET.

Sekarang  mari kita bicara tentang jenis kedua IG-FET yang menggunakan lapisan terisolasi antara terminal gerbang dan channel dan biasanya lapisan terisolasi ini terbentuk dari lapisan oksida semikonduktor. IG-FET mengacu pada semua jenis FET yang memiliki gerbang terisolasi. Dalam bentuk paling umum dari IG-FET adalah MOSFET sehingga dalam MOSFET ini gerbang terdiri dari lapisan logam dan lapisan isolasi terbuat dari silikon dioksida. 

Sekarang ini MOSFET dapat diklasifikasikan lebih lanjut menjadi dua jenis jenis penipisan / depletion dan jenis peningkatan/ enhancement jadi mari kita pahami secara singkat tentang kedua jenis ini. Sekarang ketika kita menerapkan tegangan di terminal gerbang maka karena medan listrik dapat menguras atau meningkatkan sejumlah muatan pembawa di saluran yang diberikan ini. Sehingga dengan penerapan tegangan jika jumlah pembawa muatan habis di saluran ini maka itu dikenal sebagai jenis Depletetion type FET dan jika jumlah pembawa muatan meningkat maka itu dikenal sebagai jenis Enhancement type FET. Jadi struktur ini yang ditunjukkan dalam diagram diatas ini adalah tipe penipisan MOSFET di mana tegangan yang diberikan pada terminal gerbang mengulangi pembawa muatan di saluran N ini.

Sementara struktur ini  yang ditunjukkan pada diagram adalah jenis enhancement MOSFET sehingga pada jenis MOSFET ini saluran terbentuk antara dua daerah n ini  setiap kali kita menerapkan tegangan di terminal gerbang. Jadi ini adalah dua jenis MOSFET dan kedua jenis ini  MOSFET dapat diklasifikasikan lebih lanjut baik sebagai MOSFET n-channel atau p-channel. 

Ini adalah tipe dasar dari beberapa FET dan tentu saja ada tipe FET lain seperti Fin FET  dan CMOS dan akan kita bahas terpisah. Semoga Anda mengerti apa itu FET dan apa saja jenis Transistor FET. Jika Anda memiliki pertanyaan atau saran, beri tahu saya di bagian komentar di bawah dan bagikan ke teman-teman yg membutuhkan.

Read More

Kenapa Komunikasi Infra Merah Untuk Remote Menggunakan Modulasi 38Khz ?

Radiasi Infra Red atau disingkat  IR merupakan cahaya yang tidak dapat kita lihat, yang membuatnya bagus untuk media komunikasi. Sumber IR ada di sekitar kita contohnya : Matahari, bola lampu, atau apa pun yg mengeluarkan panas atau berpendar sangat terang dalam spektrum IR. 

Saat Anda menggunakan remote TV, LED IR digunakan untuk mengirimkan informasi ke TV Anda. 

Jadi, bagaimana penerima IR di TV Anda mengambil sinyal dari remote Anda di antara semua IR sekitar? Jawabannya adalah bahwa sinyal IR dimodulasi. Memodulasi sinyal seperti menetapkan pola ke data Anda, sehingga penerima menjadi tahu apa yg disampaikan..

Skema modulasi umum untuk komunikasi IR adalah sesuatu yang disebut modulasi 38kHz. Ada sangat sedikit sumber alami yang memiliki keteraturan sinyal 38kHz, sehingga pemancar IR yang mengirimkan data pada frekuensi tersebut akan menonjol di antara IR sekitar. Data IR termodulasi 38kHz adalah yang paling umum, tetapi frekuensi lain dapat digunakan.

Saat Anda menekan tombol pada remote, transmisi LED IR akan berkedip sangat cepat selama sepersekian detik, mentransmisikan data yang disandikan ke peralatan Anda.

Setiap pulsa dihidupkan dan dimatikan pada frekuensi 38kHz

Jika Anda menghubungkan osiloskop ke LED IR remote TV Anda, Anda akan melihat sinyal yang mirip dengan sinyal di atas. Sinyal termodulasi ini persis seperti yang dilihat oleh sistem penerima. Namun, tujuan dari perangkat penerima adalah untuk mendemodulasi sinyal dan mengeluarkan bentuk gelombang biner yang dapat dibaca oleh mikrokontroler. Ketika Anda membaca pin OUT dari TSOP382 dengan gelombang dari atas, Anda akan melihat sesuatu seperti ini:

Dengan mengontrol jarak antara sinyal termodulasi yang ditransmisikan, bentuk gelombang dapat dibaca oleh pin input pada mikrokontroler dan diterjemahkan sebagai aliran bit serial.

Di bawah ini adalah pandangan konseptual tentang cara kerja pasangan penerima pemancar IR.

Terima kasih kepada SBProjects.com untuk gif dan sumber daya IR yang luar biasa!

Arduino atau mikrokontroler lainnya dapat dihubungkan ke salah satu ujung sistem untuk mengirimkan data (sisi kiri) atau menerima data (sisi kanan).

Sumber: sparkfun

Read More

[ Komponen ] LED - Dasar dan Cara Penggunaan Yang Benar

Pada akhir tahun 1800an, Thomas Edison menemukan bola lampu pertama yang layak dan kemudian dapat dikomersilkan. Bola lampu seperti ini bekerja dengan mengalirkan arus dengan jumlah besar melalui sebuah filamen tipis yang pada dasarnya adalah hanya sebuah kabel. Filamen menjadi begitu panas sehingga mulai berpijar dan memancarkan cahaya. Proses ini sangat tidak efisien - kurang dari 5% energi yang dihasilkan bola lampu berubah  menjadi cahaya - sisanya berubah menjadi panas.

Sumber cahaya yang jauh lebih efisien dari bohlam adalah dioda pemancar cahaya (Light Emiting Diode) atau LED.  LED pada dasarnya mengandung dua semikonduktor khusus yang ditempel bersama, dan ketika Anda mengalirkan  tegangan yang cukup besar, cahaya akan terpancar dalam proses yang disebut elektroluminesensi.

Memang ada sedikit panas yang dihasilkan, tapi keseluruhannya proses ini jauh lebih efisien dan Anda dapat  mendapatkan banyak sekali cahaya dari alat yang kecil sekali. Rata-rata, ini bertahan selama lebih dari 10 tahun digunakan terus-menerus, sehingga Anda dapat melihat  mengapa mereka begitu populer. Kini kita punya senter LED, lampu jalan LED, papan iklan LED bahkan bola lampu LED.  Tapi Anda tidak perlu menjadi sebesar Sony untuk membuat sirkuit LED.

Tulisan saya akan menunjukkan Anda dasar bagaimana menggunakan LED dalam praktek keseharian  Pertama, dapatkan sejumlah LED yang Anda dapat membelinya di penjual elektronik mana saja, tapi kini online shop menjual dengan amat murah dan Anda  dapat mendapat beragam jenis hanya dengan beberapa rupiah, paling sebiji cuman 150 rupiah untuk ukuran 1.5 mm.

Saya sarankan untuk membeli resistor 330 ohm sejumlah yg sama  LED sebagai pengaman arus berlebih. Jadi setiap LED mempunyai 3 hal penting yang perlu Anda ketahui :  Polaritas, tegangan maju dan tingkat arus maksimal.  

Mari mulai dengan polaritas, pada dasarnya ini berarti bagaimana cara Anda memasang LED di  sirkuit. Semua LED mempunyai dua kaki, sebuah "anoda" dan sebuah "katoda", Anoda dan katoda kadang-kadang disingkat A dan K. Anoda adalah sisi arus konvensional  akan mengalir ke dalam LED. Dengan kata lain, Anda menyambung sisi positif sumber tenaga / baterai  ke anoda.  Katoda adalah di mana arus konvensional keluar dari dalam LED. Jadi Anda akan menyambung sisi negatif sumber tegangan dengan katoda.

Untuk LED 5mm standar seperti ini, ada dua cara mudah untuk mengetahui polaritas  Anoda memiliki kaki yang lebih panjang dan katoda memiliki kaki yang lebih pendek. Kalau Anda juga perhatikan dengan hati-hati, Anda akan melihat satu sisi plastik diasah rata / mendatar.  Sisi yang rata adalah katoda dan sisi yang bundar adalah anoda.  Jadi pada contoh ini saya sambung sisi positif catu daya ke anoda dan  sisi negatif catu daya ke katoda dan LED menyala sesuai harapan.

Jika Anda mendapati polaritas LED di sirkuit keliru, jangan khawatir, untuk proyek tegangan rendah  LED yang terbalik menghalangi aliran arus dan tidak menyala. 

Mari lanjut kita bahas tentang tegangan maju / forward sebuah LED. Semua LED perlu tegangan tertentu untuk dapat melewatinya, dengan arah yang benar. Sebelum setiap arus listrik dapat mengalir dan mulai memancarkan cahaya,  LED putih superbright yang saya gunakan di gambar diatas mempunyai tegangan maju 3 volt, jadi kita perlu sekitar  3 volt sebelum LED dapat melakukan hal yang menarik yaitu menyala. 

Dengan suplai diatur ke 0 volt, LED tetap padam  Dengan suplai diatur ke 1,5 volt, masih tidak cukup untuk menyalakan LED  Tapi seiring kita mendekati 3 volt, LED mencapai kecerahan penuh.

Setiap LED punya tegangan maju yang sedikit berbeda dan di sini ada beberapa  panduan kasar besar tegangan yang dapat digunakan dari LED yang berbeda. Ketika LED menyala, akan ada penurunan tegangan konstan relatif di dalamnya.

Berikutnya, mari bicara soal batas arus maksimal LED. Misalnya percobaan saya diatas, saya menggunakan fitur spesial catu daya saya untuk membatasi arus yang mengalir  melalui LED hingga maksimal 30mA, yang kira-kira sebesar arus yang dapat ditanggung LED ini. Tapi apa yang terjadi jika saya melewati batas?  

Saya akan mengatur catu daya hingga 7,5 volt dan saya akan hilangkan semua batas arus. Mari kita lihat apa yang terjadi!  Jadi jika Anda melewati angka tengangan maju secara signifikan, arus dalam jumlah sangat besar  akan mengaliri LED dan tidak ada yang dapat menghentikannya dari meledakkan dirinya sendiri.  

Jelas jangan lakukan ini di rumah, sebenarnya mungkin bagi LED untuk meledak, melontarkan serpihan  plastik dan logam kecil ke wajah Anda. Anda tidak ingin berakhir tampak seperti ini! Jadi sebuah baterai kotak 9 volt cukup untuk  membunuh LED secara instan - ada sesuatu yang diperlukan untuk membatasi arus hingga batas aman. 

Angka arus setiap LED dapat berbeda-beda  Misalnya, modul LED berdaya tinggi ini dapat menanggung 100 miliampere, tapi umumnya  LED 5mm standar yang biasanya anda gunakan di rumah memiliki nilai 20 miliampere.  Jadi apa yang Anda lakukan jika Anda ingin membatasi arus dan tak punya catu daya bagus yang dapat diatur? Anda dapat gunakan benda yang disebut resistor! Untuk LED sebagai lampu indikator perangkat tegangan digital TTL, yang biasanya ada pada level 5 volt maka resistro 330 ohm lazim digunakan. Untuk baterai 9V dan catuan aki motor anda 12 volt maka resistor yg dipilih adalah 1 Kilo Ohm. Jangan salah pilih ya, karena sangat berpengaruh pada tingkat kecerahan dan keawetan LED. 

Read More

Bagaimana Transistor Bekerja ? Begini Teorinya - part 2

Sebelum lanjut membaca ada baiknya simak dulu penjelasan sebelumnya di sini. Untuk memahami cara kerja transistor kamu dapat membayangkan air mengalir melalui pipa dan mengalir dengan bebas sampai kita memblokirnya sebuah cakram. 

Sekarang hubungkan pipa yang lebih kecil ke pipa  utama dan menempatkan gerbang ayun di dalam pipa yang kecil ini. Kita bisa memindahkan cakram menggunakan katrol yang terhubung ke pintu ayun, dan ketika lebih jauh pintu ayun terbuka semakin banyak air yang dibiarkan mengalir di pipa utama. Gerbang ayun ternyata agak berat, jadi jika di pipa kecil mengalir sedikit air, tidak akan cukup untuk membukanya.

Jumlah air yang diperlukan untuk memaksa gerbang terbuka semakin banyak dan air yang mengalir di pipa kecil membuat katup terbuka lebih jauh dan memungkinkan semakin banyak air mengalir di pipa utama. Ini pada dasarnya dapat di analogikan bagaimana transistor npn bekerja. Jadi di rangkaian transistor npn ini kita berasumsi bahwa arus sedang mengalir dari baterai positif ke kolektor dan pin basis dan kemudian keluar dari pin emitor. Kita bisa saja selalu menggunakan petunjuk ini untuk mendesain sirkuit, namun sebenarnya bukan itu yang terjadi terjadi jika dilihat dari sisi aliran elektron. 

Kenyataannya elektron mengalir dari negatif ke positif dari baterai, ini dibuktikan oleh joseph thompson yang melakukan beberapa percobaan saat melakukan penemuannya mengenai elektron dan juga membuktikan bahwa elektron mengalir di arah sebaliknya. Jadi pada kenyataannya elektron mengalir dari negatif ke dalam emitor dan kemudian keluar dari kolektor dan pin basis. Kita menyebutnya aliran elektron yang akan saya tempatkan ini berdampingan sehingga anda dapat melihat perbedaan kedua teori tersebut.

Ingat kita selalu mendesain sirkuit elektronik menggunakan metode arus konvensional. Akan tetapi para ilmuwan dan insinyur tahu bahwa aliran elektron adalah cara kerja sesungguhnya. Jadi kini kita tahu bahwa listrik adalah aliran elektron melalui kawat penghantar. Kawat tembaga adalah konduktor dan karet adalah isolator. Elektron dapat mengalir dengan mudah melalui tembaga tetapi mereka tidak dapat mengalir melalui isolator karet.

Jika kita melihat model dasar file atom dari konduktor logam, ini memiliki inti di tengah dan ini dikelilingi oleh sejumlah cangkang orbital yang menahan elektron. Di setiap cangkang memiliki jumlah elektron maksimum dan elektron harus memiliki  jumlah energi tertentu untuk dapat diterima di setiap shell / cangkang. Elektron yang terletak paling jauh dari inti mengandung energi terbesar. Tangkapan energi paling banyak pada kulit terluar dikenal sebagai kulit valensi. 

Sebuah konduktor memiliki antara satu sampai tiga elektron dalam valensinya. Kulit elektron ditahan oleh inti tetapi ada cangkang lain yang dikenal sebagai pita konduksi. Jika sebuah elektron bisa mencapai ini maka itu bisa membebaskan diri dari atom dan pindah ke atom lain. Dengan atom logam seperti tembaga, kulit valensi dan pita konduksi saling tumpang tindih dan sangat mudah elektron bergerak. 

Dengan sebuah isolator kulit terluar jadi dikemas dan di sana sangat sedikit atau tidak ada ruang untuk elektron bergabung. Nukleus mengikat dengan erat si elektron dan pita konduksi terlalu jauh, jadi elektron tidak bisa mencapai ini atau melarikan diri. Karena itu listrik tidak dapat mengalir melalui bahan isolator ini.  

Namun ada material lain yang disebut sebagai semikonduktor, dan silikon adalah contoh semikonduktor dengan sifat materi ini. Ada terlalu banyak elektron di kulit valensi agar menjadi sebuah konduktor. Jadi ini bertindak sebagai isolator tetapi karena pita konduksi cukup dekat dan jika kita memberikan beberapa energi eksternal elektron akan mendapatkan energi yang cukup untuk melakukan lompatan ke konduksi band dan menjadi bebas.

Oleh karena itu materi ini dapat berfungsi sebagai keduanya sebuah isolator dan konduktor. Silikon murni memiliki hampir tidak ada elektron bebas, jadi yang dilakukan para insinyur adalah menyuntikkan silikon dengan sedikit bahan lain yang mengubah sifat listriknya dan kita menyebutnya doping tipe-p dan tipe-n, yang kita gabungkan untuk membentuk sambungan PN. 

Kita bisa menyatukannya untuk membentuk sebuah npn atau transistor pnp di dalam sebuah transistor. Kini kita memiliki pin kolektor dan emitor diantaranya. Dalam transistor npn kita memiliki dua lapis material tipe-n dan satu lapisan tipe-p, dan kabel basis terhubung ke lapisan tipe-p.  Dalam transistor pnp ini cukup dikonfigurasi kebalikan dari semuanya dan tertutup resin untuk melindungi bahan internal.

Mari bayangkan silikonnya belum diolah jadi  dapat disebut silikon murni. Di dalam setiap atom silikon dikelilingi dengan empat atom silikon lain. Yang diinginkan masing-masing atom adalah delapan elektron di kulit valensinya, tetapi atom silikon  hanya memiliki empat elektron di dalamn kulit valensinya. Jadi mereka secara diam-diam berbagi elektron dengan atom tetangga mereka untuk mendapatkan yang mereka inginkan.

Ini diketahui sebagai ikatan kovalen ketika kita menambahkan material tipe-n seperti fosfor itu akan mengambil posisi dari beberapa buah atom silikon yang dimiliki. Atom fosfor memiliki lima elektron dalam cangkang valensinya. Seperti halnya atom silikon  berbagi elektron untuk mendapatkan delapan yang mereka inginkan, mereka tidak butuh yang ekstra ini yang berarti sekarang ada elektron ekstra dalam materi dan ini bebas untuk dibawa-bawa.

Untuk membuat doping tipe-p kita menambahkan bahan seperti aluminium. Atom aluminium ini hanya memiliki tiga elektron di kulit valensinya karena itu tidak dapat menyediakan elektron untuk dibagikan, jadi salah satu dari mereka harus pergi. Ini berarti lubang telah dibuat di mana elektron bisa duduk dan menempati, dan sekarang kita memiliki dua buah silikon yang  satu diolah dengan terlalu banyak elektron  (lubang hijau pada gambar) dan satu dengan tidak cukup elektron (lubang hitam pada gambar).

Kedua bahan tersebut bergabung membentuk sebuah  persimpangan/junction PN. Di persimpangan ini kita mendapatkan apa yang dikenal sebagai daerah penipisan / depletion. Di wilayah ini beberapa kelebihan elektron dari sisi n akan pindah untuk menempati lubang di p. Lokasi migrasi ini akan membentuk penghalang. Dengan penumpukan elektron dan lubang, seberang sisi elektron bermuatan negatif dan lubang dipertimbangkan bermuatan positif. Jadi penumpukan ini menyebabkan ada sedikit wilayah bermuatan negatif dan ada wilayah yang sedikit bermuatan positif. Ini menciptakan medan listrik dan mencegah lebih banyak elektron bergerak menyeberang.

Perbedaan potensial dalam wilayah ini  biasanya sekitar 0,7 volt. Saat kita menghubungkan sebuah sumber tegangan melintasi kedua ujungnya dengan positif terhubung ke material tipe-p, ini akan menciptakan bias maju dan elektron akan mulai mengalir. Sumber tegangan harus lebih besar dari penghalang 0,7 volt. Jika tidak, elektron tidak dapat melakukan lompatan.

Ketika kita membalikkan catu daya sehingga yang positif terhubung ke material tipe-n, elektron ditahan di penghalang dan akan ditarik kembali ke arah positif terminal dan lubang akan ditarik kembali menuju terminal negatif. Ini telah menyebabkan bias terbalik.

Transistor npn memiliki dua lapisan bahan tipe n, jadi kita memiliki dua persimpangan dan karenanya dua penghalang, jadi tidak ada arus yang dapat mengalir melaluinya. Biasanya bahan tipe-n emitor sangat dikotori jadi ada banyak elektron berlebih sini. Tipe-p pada basis dikotori dengan ringan dan ada beberapa lubang di sini. Kolektor tipe-n dikotori sedang, jadi ada beberapa elektron berlebih di sini. 

Jika kita menghubungkan baterai di antara basis dan emitor dengan positif terhubung ke lapisan tipe-p. ini akan menciptakan bias maju sehingga menyebabkan penghalang jatuh selama voltase minimal 0,7 volt. Sehingga penghalang berkurang dan elektron menyerbu untuk mengisi ruang di dalam bahan tipe-p.  Beberapa dari elektron ini akan menempati  lubang dan mereka akan ditarik ke arah terminal positif baterai. 

Lapisan tipe-p ini tipis dan sengaja dikotori, sehingga peluang  elektron jatuh ke dalam lubang rendah. Sisanya akan tetap bebas bergerak bahan oleh karena itu hanya arus kecil yang akan mengalir keluar dari pin basis dan meninggalkan kelebihan elektron yang sekarang berbahan tipe-p. 

Jika kita kemudian menghubungkan baterai lain antara emitor dan kolektor dengan positif terhubung ke kolektor, elektron bermuatan negatif di dalam kolektor akan ditarik ke terminal positif yang menyebabkan reverse bias. Jika mengingat reverse bias, elektron dan lubang penghalang ditarik kembali menyeberang sehingga elektron di sisi penghalang tipe-p ditarik ke sisi tipe-n dan lubang di sisi tipe-n adalah ditarik kembali ke sisi tipe-p.

Sudah ada jumlah  elektron berlebih dalam bahan tipe-p jadi mereka akan bergerak untuk menempati lubang tersebut dan beberapa di antaranya akan ditarik karena tegangan baterai ini lebih besar jadi daya tariknya jauh lebih tinggi. Elektron-elektron ini ditarik melintasi mereka mengalir ke baterai jadi arus berkembang melintasi bias terbalik.

Persimpangan jalan tegangan yang lebih tinggi pada pin basis sepenuhnya membuka transistor yang berarti  lebih banyak lagi elektron bergerak ke lapisan tipe-p. Oleh karena itu lebih banyak elektron yang ditarik melintasi bias terbalik. Kita juga melihat lebih banyak elektron mengalir masuk sisi emitor transistor dibandingkan dengan sisi kolektor.

Demikian penjelasan tentang teori transistor kali ini dan terus belajar tentang elektronika dasar.

Courtesy of :  engineeringmindset.com

Read More

Bagaimana Transistor Bekerja ? Begini Penjelasannya - part 1

Ini adalah transistor, yang merupakan salah satu perangkat elektronika paling penting yang pernah ada. Kita akan mempelajari cara kerjanya secara detail dalam tulisan kali ini. Transistor datang dalam berbagai bentuk dan ukuran, ada dua tipe utama : bipolar / BJT dan efek medan / FET. Untuk lebih mudahnya sebagian besar tulisan ini fokus pada versi transistor bipolar. 

Transistor adalah komponen elektronik mungil  dengan dua fungsi utama yaitu dapat bertindak sebagai sakelar untuk mengontrol sirkuit dan dapat juga  memperkuat sinyal kecil. Transistor daya rendah tertutup dalam sebuah kotak resin untuk membantu melindungi bagian internal, tetapi transistor dengan daya yang lebih tinggi akan memiliki casing yg sebagian terbuat dari logam yang digunakan untuk membantu menghilangkan panas yang ada dihasilkan, karena panas ini akan merusak komponen seiring waktu. Kita biasanya menemukan lempengan logam pada transistor, disebut sebagai heatsink, yang membantu menghilangkan panas yang tidak diinginkan.

Misalnya di dalam power suply dc, memiliki beberapa transistor MOSFET yang dipasang ke unit pendingin yang sangat besar. Tanpa heatsink komponen dengan cepat mencapai 45 derajat celsius atau 113 derajat fahrenheit dengan arus hanya sebesar 1.2 amp. 

Tapi untuk sirkuit elektronik dengan pemakaian arus kecil, kita bisa menggunakan transistor dengan bungkus resin yang tidak membutuhkan heatsink pada body transistor.

Kita akan selalu menemukan beberapa teks seperti pada gambar, ini akan memberi tahu jenis dari komponen tersebut, sehingga kita dapat gunakan untuk menemukan file data sheet atau lembar data pabrikan dari setiap transistor. Salah satu karakteristik yang ada dalam datasheet adalah dapat transistor hanya mampu menangani batas tegangan dan arus dengan tingkat tertentu, jadi penting untuk memeriksa lembaran datasheet ini.

Transistor memiliki tiga pin yang berlabel E, B dan C ini singkatan dari Emitor, Basis dan Colector, dengan ciri khas pada transistor tipe berbadan resin ini, memiliki bagian sisi rata yang berisikan tulisan. Kini kita bisa tentukan pin paling kiri adalah emitor, di tengah adalah basisnya dan pin paling kanan adalah kolektor. Namun tidak semua transistor menggunakan  konfigurasi ini,  jadi periksa data pabrikan / datasheet untuk mengetahui pin sebenarya.

Kita tahu bahwa jika kita menghubungkan bola lampu ke baterai, maka nyala lampu akan menerangi kita. Juga dapat dipasang saklar ke sirkuit seperti gambar diatas dan kita dapat mengontrol nyala lampu dengan menghentikan catu daya, akan tetapi ini membutuhkan interaksi manusia untuk mengendalikan sakelar dengan jari. Jadi bagaimana kita bisa meng-otomatiskan sakelar ini ?

Untuk itu kita dapat menggunakan  fungsi transistor sebagai sakelar. Transistor ini menghalangi aliran listrik saat basis tanpa input tegangan,  jadi lampunya mati. Tapi kalau kita sediakan  tegangan kecil ke pin basis yg  di tengah itu, akan menyebabkan transistor untuk mulai membiarkan arus mengalir di sirkuit utama, jadi lampu menyala. Kita bisa tempatkan sebuah saklar pada pin pengontrol untuk mengoperasikannya dari jarak jauh atau kita dapat menempatkan sensor seperti gambar diatas untuk  meng-otomatiskan kontrolnya. Biasanya kita perlu menerapkan setidaknya 0,6 s/d 0,7 volt ke pin basis  transistor untuk menyalakannya.

Contoh berikut kita gunakan transistor sederhana pada sirkuit yg memiliki led merah dan catu daya 9 volt. Pada sirkuit ini pin basis terhubung ke dc power supply dan  diagram sirkuit terlihat seperti gambar diatas.

Saat suplai tegangan ke pin basis adalah 0,5 volt maka transistor mati jadi led juga mati.

Pada tegangan basis 0.6 volt transistor menyala tetapi tidak sepenuhnya dan led redup karena transistor belum membiarkan arus penuh mengalir melalui sirkuit utama.

Kemudian di 0,7 volt led lebih terang karena transistor membiarkan arus hampir penuh melalui dan pada 0,8 volt, led sudah menyala pada kecerahan penuh karena kondisi transistor terhubung penuh.

Jadi yang dibuktikan dari percobaan ini adalah kita  dapat menggunakan  tegangan dan arus kecil untuk mengontrol tegangan dan arus yang lebih besar. Kita melihat bahwa perubahan kecil pada tegangan di pin basis menyebabkan perubahan besar pada sirkuit utama. Oleh karena itu jika kita memasukkan sinyal ke kaki basis transistor berperan sebagai penguat / amplifier.

Kita dapat menghubungkan mikrofon yang dapat memvariasikan sinyal tegangan pada basis dan ini akan memperkuat speaker di sirkuit utama, dan dapat disebut sebagai penguat yang paling sederhana. Biasanya ada arus yang sangat kecil pada pin basis, mungkin hanya satu milliamps atau bahkan kurang. Kolektor memiliki arus yang jauh lebih tinggi sebagai contoh 100 milliampere. Rasio antara kedua ini dua dikenal sebagai GAIN dan standarnya menggunakan simbol beta.

Kita dapat menemukan rasio ini di lembar data pabrikan dan  dalam contoh diatas arus kolektor adalah 100 miliampere dan arus basis adalah 1 miliamp jadi rasio adalah 100 dibagi 1 sehingga menghasilkan nilai beta =100. Kita juga dapat mengatur ulang rumus ini untuk menemukan juga nilai arusnya.

Transistor memiliki dua jenis utama pada bipolar transistor yaitu  NPN dan PNP, keduanya  terlihat hampir identik jadi perlu periksa tulisan pada badan nya untuk membedakan mana yang dengan tipe npn atau pnp. 

Rangkaian transistor diatas memiliki sirkuit utama dan  sirkuit kontrol,  keduanya terhubung ke positif baterai. Sirkuit utama mati sampai kita tekan sakelar di sirkuit kontrol, dan kita bisa melihat arus mengalir melalui kedua kabel ke transistor. Kita sederhanakan saat tombol ditekan ada 5 milliamps mengalir ke dalam basis dan ada 20 miliampere mengalir ke pin kolektor dan 25 milliamps mengalir keluar dari emitor karena itu arus bergabung.

Dalam rangkaian dengan transistor pnp kita memiliki lagi sirkuit utama dan sirkuit kontrol tetapi sekarang emitor terhubung ke positif baterai. Sirkuit utama mati sampai kita tekan sakelar di sirkuit kontrol. Kita bisa melihat dengan tipe ini bahwa beberapa arus mengalir keluar dari pin basis dan mengembalikan ke baterai, sisanya arus mengalir melalui transistor dan melalui led utama dan kemudian kembali ke baterai. 

Jika kita lepaskan sirkuit utama LED sirkuit kontrol akan tetap menyala di dalam contoh ini saat sakelar ditekan ada 25 milliamps mengalir ke dalam emitor 20 milliamps mengalir keluar dari kolektor dan 5 milliamps mengalir keluar basis, karena itu arus dikatakan terbagi.

Saya menempatkan kedua rangkaian ini berdampingan sehingga anda bisa melihat dan dapat membandingkan perbedaan transistor PNP dan NPN.

Transistor ditampilkan pada diagram atau gambar rangkaian listrik dengan simbol seperti diatas, panah ditempatkan pada emitor, dan panah ini menunjuk ke arah mengalirnya arus secara konvensional sehingga kita jadi tahu cara menghubungkannya ke sirkuit. 

Berlanjut ke bagian kedua ..

Courtesy of : engineeringmindset.com

Read More