TRANSISTOR BIPOLAR Oleh : Danny Kurnianto,S.T.,M.Eng

TRANSISTOR BIPOLAR
Oleh : Danny Kurnianto,S.T.,M.Eng
Transistor adalah salah satu komponen aktif yang dibuat menggunakan bahan
semikonduktor. Seperti halnya sebuah dioda, maka sebuah transistor dibuat dengan
persambungan antara bahan semikonduktor-N dengan semikonduktor-P yang disusun menurut
kombinasi NPN atau PNP.
1. IDE DASAR TRANSISTOR
Gambaran ide dasar sebuah transistor dapat dilihat pada Gambar 1.
Basis
Emitor
N
Basis
Kolektor
P
N
Gambar 1a. Ide dasar Transistor NPN
Emitor
P
Kolektor
N
P
Gambar 1a. Ide dasar Transistor PNP
Gambar 2. Kontruksi fisik sebuah transistor
Pada Gambar 1a ditunjukkan sebuah transistor NPN, dimana ada tiga buah semikonduktor yang
disambung menjadi satu yaitu semikonduktor N – semikonduktor P – semikonduktor N. Pada
transistor terdapat tiga jenis bagian yaitu bagian emitor, basis dan kolektor. Bagian emitor di
dopping sangat banyak dan berfungsi sebagai penginjeksi elektron ke dalam basis. Basis
didopping sedikit dan sangat tipis, berfungsi untuk melewatkan sebagian besar elektron-elektron
yang diinjeksikan emitor ke bagian kolektor. Tingkat dopping kolektor ada di tingkat menengah
yaitu antara tingkat dopping emitor dan basis. Kolektor berfungsi untuk menangkap dan
mengumpulkan elektron-elektron dari basis. Kolektor merupakan bagian terbesar dari tiga bagian
pada transistor karena bagian kolektor juga harus mendisipasi panas lebih banyak daripada
emitor dan basis. Pada transistor terdapat dua buah sambungan yaitu sambungan antara emitorbasis dan lainnya antara kolektor basis. Maka dari itu sebuah transistor mirip dengan dua buah
dioda. Untuk keseragaman, maka kita sebut sambungan antara emitor-basis disebut dioda emitor
dan sambungan antara kolektor-basis disebut dioda kolektor.
Gambar 3. Rangkaian ekivalen dioda
Pada Gambar 1b ditunjukkan kemungkinan lain dari sambungan transistor yaitu jenis
PNP. dimana transistor jenis PNP adalah komplemen dari transistor NPN. Pembawa muatan
mayoritas pada emitor adalah hole sebagai pengganti elektron bebas. Hal ini berarti bahwa
transistor PNP ini membutuhkan arus dan tegangan yang berlawanan dengan transistor NPN.
Untuk memudahkan pembahasan, maka selanjutnya kita akan membahas mengenai transistor
jenis NPN terlebih dulu.
Gambar 4. Contoh bentuk fisik transistor
2. PEMBIASAN MAJU-BALIK TRANSISTOR
Pada Gambar 5 ditunjukkan transistor yang dibias maju-balik. Pada pembiasaan seperti
ini, akan dihasilkan arus listrik yang mengalir dari kolektor ke emitor. Hal ini bisa dijelaskan
sebagai berikut :
Gambar 5. Pembiasan maju balik transistor
Aliran arus listrik terjadi karena adanya aliran elektron yang arahnya berlawanan, yaitu
dari emitor menuju kolektor. Tegangan bias maju VBE memperkuat elektron-elektron bebas
pada emitor untuk memasuki daerah basis. Struktur basis yang tipis dan di doping sedikit
memberikan hampir seluruh elektron ini ke lapisan pengosongan kolektor. Lalu medan lapisan
pengosongan mendorong arus elektron ini ke dalam daerah kolektor dan akhirnya elektronelektron ini keluar meninggalkan daerah kolekrro menuju terminal positif sumber tegangan.
ALFA DC
Lebih dari 95 % dari elektron-elektron yang diinjeksikan emitor mencapai daerah
kolektor, itu sama artinya bahwa arus kolektor hampir sama dengan arus emitor. Alfa DC sebuah
transitor menunjukkan kedekatan hubungan antara arus kolektor dan arus emitor. Alfa DC
didefinisikan sebagai:
 dc 
IC
IE
………………………………………………(1)
Sebagai contoh, jika kita mengukur Ic = 4,9 mA dan IE = 5 mA maka besarnya alfa adalah
 dc 
4,9
 0,98
5
Makin tipis basis dan makin sedikit basis didoping, maka akan semakin tinggi  (alfa).
Idealnya jika semua elektron yang diinjeksikan oleh emitor semuanya sampai ke daerah kolektor
maka nilai  (alfa) akan sama dengan satu. Hampir semua transistor memiliki  diatas 0,95
sehingga dalam analisis kita bisa menganggap bahwa nilai  = 1.
TEGANGAN BREAKDOWN
Sebagaimana dijelaskan diatas bahwa struktur transistor adalah mirip seperti dua buah
dioda maka tegangan balik yang terlalu besar dapat menyebabkan dioda tersebut breakdown.
Tegangan breakdown tergantung dari lebar lapisan pengosongan dan tingkat doping.Karena
tingkat doping dengan konsentrasi tinggi maka dioda emitter mempunyai tegangan breakdown
yang rendah, kira-kira sebesar 5 Volt sampai 30 Volt. Sebaliknya dioda kolektor didoping lebih
sedikit maka tegangan breakdown BVCE lebih tinggi yaitu antara 20 – 300 V. Pada transistor
yang kerja normal, dioda kolektor dibias balik. Pada saat VCB terlalu besar, dioda kolektor
breakdown dan mungkin rusak disebabkan kelebihan disipasi daya. Oleh karena itu, hampir pada
semua desain, dijaga agar tegangan kolektor lebih kecil daripada rating maksimum untuk BV CE.
BETA DC ( dc)
Telah diketahui hubungan antara arus kolektor dan arus emitor dengan mengetahui nilai
 dc, kita juga dapat mengetahui hubungan antara arus kolektor dengan arus basis dengan
mengetahui nilai  dc (beta dc) sebagai berikut :
 dc 
IC
…………………………………………….(2)
IB
Sebagai contoh, jika arus kolektor 5 mA dan arus basis 0,05 mA, maka sebuah transistor
memiliki nilai dc sebesar:
 dc 
5
 100
0,05
Dalam sistem analisis lain, yang disebut parameter h,  dc disebut juga hFE
HUBUNGAN ANTARA  dc dengan  dc
Hukum Kirchhoff untuk arus menyatakan bahwa :
IE = IC + IB …………………………………………(3)
Bagi kedua sisi pada persamaan (3) dengan IC maka menghasilkan
IE
IC
1
 dc
 1
IB
IC
 1
1
 dc
 dc 
 dc
…………………………..………….(4)
1   dc
 dc 
 dc
………………………………………(5)
1   dc
DAERAH AKTIF
Syarat yang diperlukan untuk mengoperasikan sebuha transistor pada suatu rangkaian
linear adalah:
1. Dioda emitor harus dibias maju.
2. Dioda kolektor harus dibias balik.
3. Tegangan pada dioda kolektor harus lebih kecil daripada tegangan breakdown.