Transistor Bipolar
Pada tahun 1947 di Bell Telephone Laboratories, Walter H. Brattain, John Bardeen dan William Shockley berhasil membuat suatu komponen dengan sifat yang menguatkan yaitu disebut dengan Transistor. Komponen transistor ini memberikan keuntungan yang lebih jika dibandingkan dengan komponen terdahulu yaitu tabung hampa, dimana ukuranya lebih kecil ringan, dan tidak mudah pecah serta hanya membutuhkan sumber daya yang kecil, selain itu memiliki efesiensi yang tinggi. Dengan spesifikasi tersebut, menjadikan radio yang menggunakan transistor dapat dibuat menjadi berukuran kecil dengan menggunakan baterai sebagai sumber daya listriknya. Disamping itu juga dapat dapat diproduksi massal sehingga harganya relatif murah.
Transistor merupakan komponen semikonduktor yang tersusun dari bahan tipe p yang terletak diantara bahan tipe n (transistor NPN) ataupun sebaliknya yaitu tersiri atas bahan tipe n yang terletak diantara atau diapit oleh dua bahan tipe p (transistor PNP). Oleh karena itu, transistor memiliki tiga terminal yang berasal dari masing-masing bahan tersebut. Ketiga terminal ini dikenal dengan sebutan Emitor (E), Kolektor (C), dan Basis (B).
Emitor merupakan bahan semikonduktor yang diberi tingkat doping yang sangat tinggi. Sedangkan Kolektor merupakan bahan semikonduktor yang diberi doping dengan tingkat yang sedang. Basis adalah bahan semikonduktor dengan doping yang sangat rendah. Perlu diketahui bahwa semakin tinggi tingkat doping suatu bahan, maka semakin besar konduktivitasnya. Begitupun sebaliknya, semakin rendah tingkat doping suatu bahan. Selain itu, drai ketiga terminal tersebut, Basis memiliki ukuran yang sangat tipis jika dibandingkan dengan emitor dan kolektor. Perbandingan antara lebar basis dan lebar emitor dan kolektor kurang lebih adalah 1 : 150. Sehingga dapat dikatakan bahwa basis memiliki ukuran sangat sempit yang nantinya akan memberi pengaruh terhadap kerja transistor.
Cara kerja transistor, jika pada terminal transistor tidak diberikan tegangan bias dari luar, maka semua arus akan menjadi nol atau tidak ada arus yang mengalir. Seperti yang terjadi pada persambungan dioda, sehingga pada persambungan emiter dan basis (JE) serta pada persambungan basis dan kolektor (JC) terdapat daerah pengosongan. Tegangan penghalan pada setiap sambungan dimana terdapat perbedaan potensial antara kaki emitor dan basis sebesar Vo, juga terdapat perbedaan antara kaki basis dan kolektor. Oleh karena potensial tersebut berlawanan dengan muatan pembawa pada masing- masing bahan tipe N dan tipe P, sehingga arus rekombinasi hole elektron tidak mengalir. Oleh karena itu, ketika transistor tidak diberi tegangan bias, maka rus tidak akan mengalir.
Jika antara terminal basis dan emitor diberi tegangan bias maju (emitor posistif dan basis negatif) serta antara terminal basis dan kolektor diberi bias mundur (basis positif dan kolektor negatif), maka transistor disebut sebagai transistor mendapat bias aktif. Setelah transistor mendapat tegangan bias aktif, maka daerah pengosongan pada persambungan emitor-bias menjadi semakin sempit karena memperoleh bias maju. Sedangkan, pada daerah pengosongan pada persambungan basis-kolektor menjadi semakin melebar karena memperoleh bias mundur. Adanya pemberian bias ini menjadikan kerja pada transistor berbeda dengan kerja pada dua dioda yang disusun secara terbalik, meskipun pada struktur transistor memiliki kemiripan dengan dua dioda yang disusun dengan terbalik yaitu dioda emitor-bias (P -N) dan dioda basis-kolektor (N-P).
Secara umum ada tiga macam variasi dari rangkaian transistor yang dikenal dengan istilah konfigurasi, yaitu pertama konfigurasi basis bersama (common- base configuration), kedua konfigurasi emitro bersama (common- emitter configuration), dan ketiga konfigurasi kolektor bersama (common- collector configuration). Istilah pada masing-masing konfigurasi ini merujuk pada terminal yang digunakan bersama untuk input (masukan) dan output (keluaran). Pada konfigurasi basis bersama (common base- CB) yang sinyal inputnya dimasukkan ke emitor dan sinyal output diambil ada kolektor dengan basis sebagai ground-nya. Faktor penguatan arus yang digunakan pada basis bersama disebut dengan Alpha (α). Sedangkan, Pada konfigurasi emitor bersama (common emitter- CE) yang sinyal inputnya diumpankan ke basis dan sinyal output diambil dari kolektor dengan emitor sebagai ground-nya. Faktor penguatan arus yang digunakan pada emitor bersama disebut dengan Beta (β). Istilah β sering disebut juga sebagai hfe yang berasal dari parameter hibrid untuk faktor penguatan arus pada emitor bersama.
Transistor bipolar sebagai komponen non-linier memiliki karakteristik yang dapat digambarkan melali beberapa kurva. Namun karena transistor memiliki tiga terminal, maka karakteristik transistor biasanya dilukiskan dalam bentuk kurva parametrik. Dalam kurva karakteristik transistor yang menjadi bagian paling penting adalah karakteristik input dan karakteristik output. Kurva karakteristik inpun untuk transistor dengan konfigurasi (CB) untuk transistor npn bahan silikon menggunakan hubungan antara arus input IE dengan tegangan input VBE untuk berbagai variasi tegangan output VCB dan menjadi sebagai parameter. Selanjutnya untuk kurva karakteristik inpun pada konfigurasi (CE) untuk transistor npn bahan silikon menggunakan hubungan antara arus input IB dengan tegangan input VBE untuk berbagai variasi tegangan output VCE dan menjadi parameter.
Sumber:
Nicolau, Dragos. (2020). How Bipolar Junction Transistors Work- Contributions to the Demythisation of the Bipolar Junction Transistor. Romanian Journal of Information technology and Automatic Control, 29(2), 113-122.
Surjono, Herman D. (2007). Elektronika: Teori dan Penerapan. Jamber: Cerdas Ulet Kreatif.
