Jenis-jenis Transistor yang Digunakan Pada Rangkaian Elektronika (Lengkap)
Jenis-jenis transistor yang digunakan pada rangkaian elektronika sangatlah beragam, mulai dari tipe, hingga spesifikasi dari transistor tersebut tergantung fungsi dan keperluannya.
Setiap jenis transistor atau tipe transistor, masing-masing pasti memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Tentu berdasarkan karakteristik tersebut setiap transistor memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing.
Transistor pada rangkaian elektronika mempunyai fungsi yang sangat beragam, namun pada dasarnya beberapa fungsi umum transistor antara lain sebagai penguat, sebagai saklar dan lain sebagainya. Selain itu ada jenis transistor yang secarea fungsi dapat merespon sejumlah cahaya yang masuk dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Pada artikel ini akan dibahas jenis-jenis transistor pada rangkaian elektronika dengan lengkap dan dengan bahasa yang lebih mudah untuk dipahami.
Jenis-jenis transistor secara umum
Transistor secara umum memiliki dua jenis jika ditinjau dari struktur semikonduktor yang digunakan, yaitu transistor bipolar atau disebut juga dengan Bipolar Junction Transistor (BJT), dan Transistor Efek Medan atau disebut juga dengan Field Effect Transistor (FET).
Transistor bipolar sendiri terbagi lagi menjadi dua jenis, yaitu jenis NPN dan PNP, yang menentukan jenis transistor bipolar ini adalah struktur bahan semikonduktor yang digunakan. Sedangkan untuk FET sendiri terbagi dari dua jenis lagi, yaitu Junction FET (JFET) dan Metal Oxide Semiconductor (MOSFET).
Transistor Bipolar
Transistor bipolar merupakan jenis transistor yang paling populer dan paling banyak digunakan pada rangkaian elektronika. Transistor bipolar terdiri dari 3 kaki, yaitu Kolektor, emitor dan basis. Transistor ini terdiri dari dua jenis jika ditinjau dari struktur bahan semikonduktornya, yaitu transistor PNP dan transistor NPN. Mengenai cara kerja transistor PNP dan NPN ini telah dijelaskan pada artikel tersendiri.
Pada prinsipnya transistor bipolar bekerja seperti aliran arus yang dihambat atau dialirkan secara terkontrol melalui basis. Pada transistor jenis NPN arus akan mengalir dari kolektor ke emitor ketika basis diberikan arus positif, sedangkan pada jenis transistor PNP arus akan mengalir dari kolektor ke emitor ketika basis diberikan arus negatif.
Selain itu, salah satu karakteristik dari transistor bipolar adalah memiliki impedansi input yang rendah, sedangkan outputnya memiliki impedansi tinggi. Hal ini dapat menjadi kelebihan dan kekurangan pada transistor bipolar, misalnya impedansi input yang rendah pada transistor bipolar akan membuat pembebanan di sirkuit. Namun hal ini dapat diatasi dengan menggunakan rangkaian tambahan sehingga impedansi input dapat menjadi tinggi.
Pada prinsipnya transistor bipolar memiliki tiga daerah fungsi pada saat komponen ini bekerja pada suatu rangkaian elektronika, yaitu daerah cut-off (cut-off region), daerah aktif (active region), dan daerah saturasi (saturation region).
Daerah cut off: Pada kondisi ini transistor berada dalam keadaan OFF, atau arus dari kolektor tidak mengalir ke emitor (mengambang).
Daerah Aktif: Pada kondisi ini transistor berada pada kondisi “menguatkan” atau amplifikasi. Biasanya transistor dibuat pada daerah aktif banyak digunakan pada rangkaian amplifier.
Daerah saturasi: Pada kondisi ini transistor berada pada kondisi ON sepenuhnya, daerah saturasi pada transistor banyak dipakai untuk keperluan saklar elektronik atau transistor berfungsi sebagai saklar. Daerah saturasi disebut juga dengan istilah daerah jenuh.
Transistor Efek Medan (Field Effect Transistors)
Transistor efek medan atau disebut juga dengan Field Effect Transistors (FET) pada dasarnya memiliki tiga daerah sama seperti halnya transistor bipolar, namun dengan penamaan yang berbeda, Yakni gerbang (gate), sumber (source) dan pembuangan (drain). Nama daerah ini tertera pada simbol dengan G, D, dan S. FET memiliki karakteristik yang unik, yakni untuk mengalirkan arus dari daerah source ke drain dikendalikan dengan tegangan tertentu yang diumpankan pada daerah Gate. Sehingga fungsi dari gate ini adalah untuk mengontrol aliran arus dari sumber (source) ke saluran pembuangan (drain) transistor.
Berbeda dengan transistor bipolar, FET memiliki impedansi masukan yang tinggi, bahkan sangat tinggi karena impedansinya berkisar MΩ sehingga mengakibatkan arus yang diserap dari source ke drain menjadi lebih kecil. Hal ini menjadi salah satu kelebihan dari FET karena akan menyerap arus dari catu daya lebih kecil dibandingkan dengan transistor bipolar. Selain itu impedansi masukan yang tinggi tidak akan membebani sirkuit yang lainnya. Untuk itulah banyak perangkat pre-amp atau rangkaian pre-amp high-end menggunakan transistor jenis FET.
Namun ada beberapa kelamahan JFET dibandingkan dengan transistor bipolar, salah satunya adalah jumlah penguatan yang bisa didapatkan lebih kecil dibandingkan dengan transistor bipolar.
Dalam hal penguatan memang tidak sebesar yang didapatkan dengan menggunakan transistor bipolar, namun FET secara teori tidak akan menyebabkan rangkaian lain terbebani, dan secara fabrikasi lebih murah untuk diproduksi.
FET sendiri terdiri dari dua jenis jika ditinjau dari struktur bahan semikonduktornya, yaitu Junction Field Effect Transistor (JFET), dan Metal Oxide Semikonductor Field Effect Transistors (MOSFET).
JFET merupakan FET generasi awal dan memiliki struktur yang paling sederhana. Pada umunya JFET banyak digunakan pada rangkaian saklar elektronik, penguat dan sebagai resistansi elektronik. Untuk bisa bekerja, JFET tidak membutuhkan tegangan bias seperti halnya transistor bipolar karena JFET bersifat unipolar. Tengangan kontrol yang diberikan pada gate akan mengakibatkan arus listrik dari sumber ke drain mengalir. JFET memiliki dua tipe, yaitu JFET tipe P dan JFET tipe N. Untuk itulah JFET disebut juga sebagai transistor unipolar.
MOSFET merupakan salah satu jenis transistor yang memiliki fungsi khusus karena pada umumnya MOSFET juga memiliki kharakteristik yang khusus meskipun secara prinsip kerja tidak jauh berbeda dengan JFET. MOSFET memiliki stuktur bahan logam pada bagian gate.
Tidak seperti JFET yang memiliki tiga saluran, MOSFET memiliki empat saluran yang terdiri dari sumber (source), saluran pembuangan (drain), gerbang (gate), dan body atau substrat. MOSFET juga menawarkan impedansi masukan yang sangat tinggi dengan impedansi masukan yang rendah.
MOSFET banyak diaplikasikan sebagai penguat high-end, regulator tegangan atau perancangan Integrated Circuit (IC) yang mengutamakan efisiensi. MOSFET memiliki dua tipe sama seperti halnya JFET, yaitu tipe N dan tipe P.
Jenis-jenis transistor ditinjau berdasarkan fungsinya
Setelah mengetahui jenis-jenis transistor secara umum berdasarkan bahan semikonduktor yang digunakan, kali ini akan dijelaskan tentang jenis-jenis transistor yang ditinjau berdasarkan fungsinya yang digunakan pada rangkaian elektronika. Secara umum jenis-jenis transistor jika ditinjau berdasarkan fungsinya terbagi menjadi lima bagian, antara lain adalah small signal transistor, small switching transistor, power transistor, high frekuensi transistor, dan phototransistor.
Transistor untuk sinyal kecil (Small Signal Transistors)
Transistor jenis ini merupakan transistor universal yang memiliki spesifikasi arus kolektor antara 80mA hingga 600mA dan penguatan hFE antara 10 hingga 500. Transistor sinyal kecil digunakan pada rangkaian elektronika hanya untuk menguatkan sinyal kecil, tidak jarang transistor jenis ini juga dipergunakan sebagai saklar.
Meskipun transistor ini termasuk ke dalam jenis transistor kecil, namun biasanya efisiensi yang dihasilkan lebih baik. Namun itu juga tergantung konstruksi rangkaian elektronika yang dipergunakan. Meskipun begitu, transistor jenis ini mampu bekerja pada frekuensi maksimal hingga 300 MHz.
Transistor untuk saklar arus kecil (Small Switching Transistors)
Transistor saklar arus kecil memiliki spesifikasi kurang lebih mirip dengan transistor sinyal kecil jika dilihat melalui datasheet transistor. Namun pada small switching transistor biasanya memiliki kecepatan perpindahan arus yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan transistor universal. Oleh karena itu transistor jenis ini sangat baik digunakan untuk menjalankan pensaklaran elektronik.
Nilai penguatan hFE pada jenis small switching transistors antara 10 hingga 200 saja, dengan aruk kolektor maksimum 1000mA. Meskipun transistor jenis ini dapat juga dipakai sebagai penguat, mengingat nilai penguatan arus nya yang kecil (hingga 200) saja, namun dengan dibuat rangkaian penguatan secara bertingkat tentu nilai penguatan juga akan bertambah.
Transistor daya tinggi (Power transistors)
Transistor daya tinggi merupakan jenis transistor yang cocok untuk penguat daya, baik penguat arus maupun penguat tegangan. Pada umumnya transistor daya tinggi atau power transistor dibuat dengan kemasan logam atau terdapat lempengan logam dibelakangnya untuk ditempelkan pada pendingin alumunium. Hal ini karena transistor daya tinggi dapat bekerja dengan arus yang tinggi pula sehingga akan menghasilkan panas tertentu pada saat bekerja.
Contoh bentuk transistor daya tinggi memiliki kemasan dari logam
Transistor power umumnya memiliki penguatan daya antara 10 Watt hingga 300 Watt dengan frekuensi hingga 100 MHz. Namun ada juga transistor daya tinggi khusus menguatkan frekuensi tinggi hingga mencapai 350 MHz. Sedangkan arus kolektor maksimum yang dapat diserap antara 1 A hingga 100 A tergantung jenis dan tipe transistor daya tinggi yang digunakan sesuai dengan datasheet. Jenis transistor power bisa NPN ataupun PNP, atau kombinasi keduanya (darlington).
Transistor frekuensi tinggi (High Frequency Transistors)
Sesuai dengan namaya, transistor jenis ini khusus diperuntukan untuk bekerja pada rangkaian frekuensi tinggi (RF). transistor jenis ini selain dapat bekerja pada frekuensi tinggi, biasanya memiliki tingkat pensaklaran yang tinggi juga.
Kegunaan high frequency transistors antara lain adalah untuk penggunaan rangkaian radio, televisi dan smartphone. Misalnya penguat HF, VHF, UHF, MATV, dan pembangkit frekuensi (osilator).
Transistor jenis frekuensi tinggi lazimnya memiliki arus maksimum antara 10 hingga 600mA untuk penguatan kecil, dengan frekuensi maksimum hingga 2000 mHz.
Transistor Photo (Phototransistors)
Transistor foto atau phototransistor merupakan jenis lain dari transistor, karena memiliki fungsi yang unik. Transistor foto merupakan jenis transistor yang peka terhadap cahaya. Secara bentuk fisik, transistor foto tidak jauh berbeda dengan bentuk transistor pada umumnya, namun pada bagian tengan atau pinggirannya terdapat kaca yang dapat dilalui oleh cahaya.
Transistor foto memiliki 2 kaki saja, yaitu kolektor dan emitor. Karena bagian basisnya akan dimasuki oleh cahaya. Ketika permukaan yang dapat dilalui cahaya ini gelap, maka sifat transistor adalah cut-off atau tidak ada aliran arus dari kolektor terhadap emitor. Sedangkan ketika permukaan dilalui cahaya, maka arus dapat mengalir dari kolektor ke bagian emitor. Karakteristik unik ini menjadikan transistor photo seakan-akan dapat menjadi transistor bipolar atau transistor efek medan, karena memiliki tingkat cut-off yang tinggi pada saat tidak dilalui cahaya dan tidak memerlukan tegangan bias.
