Transistor Junctur Bipolar

Definisi BJT

Transistor Bipolar Junction (juga dikenal sebagai BJT atau Transistor BJT) adalah perangkat semikonduktor tiga terminal yang terdiri dari dua p-n junction yang mampu memperbesar atau memperkuat sinyal. Ini adalah perangkat yang dikontrol arus. Tiga terminal BJT adalah basis, kolektor, dan emiter. BJT adalah jenis transistor yang menggunakan elektron dan lubang sebagai pembawa muatan.

Sinyal dengan amplitudo kecil jika diterapkan pada basis akan tersedia dalam bentuk yang diperbesar di kolektor transistor. Ini adalah penguatan yang disediakan oleh BJT. Perlu dicatat bahwa dibutuhkan sumber daya DC eksternal untuk melakukan proses penguatan tersebut.

Ada dua jenis transistor bipolar junction – transistor NPN dan transistor PNP. Diagram dari kedua jenis transistor bipolar junction ini diberikan di bawah ini.

Dari gambar di atas, kita dapat melihat bahwa setiap BJT memiliki tiga bagian yang dinamai emiter, basis, dan kolektor. JE dan JC mewakili junction emiter dan junction kolektor masing-masing. Sekarang, cukup bagi kita untuk mengetahui bahwa junction berbasis emiter bersifat bias maju dan junction basis-kolektor bersifat bias mundur. Topik selanjutnya akan menjelaskan kedua jenis transistor ini.

Transistor Bipolar Junction NPN

Pada transistor bipolar n-p-n (atau transistor npn), satu semikonduktor tipe p berada di antara dua semikonduktor tipe n. Dalam diagram di bawah ini, ditunjukkan sebuah transistor n-p-n. IE, IC adalah arus emiter dan arus kolektor masing-masing, dan VEB dan VCB adalah tegangan emiter-basis dan tegangan kolektor-basis masing-masing. Menurut konvensi, jika untuk emiter, basis, dan arus kolektor IE, IB, dan IC mengalir ke dalam transistor, tanda arus diambil sebagai positif dan jika arus keluar dari transistor maka tandanya diambil sebagai negatif. Kita dapat membuat tabel dari arus dan tegangan yang berbeda di dalam transistor n-p-n.

Transistor Bipolar Junction PNP

Demikian pula untuk transistor bipolar junction p-n-p (atau transistor pnp), semikonduktor tipe n disandwichkan di antara dua semikonduktor tipe p. Diagram dari transistor p-n-p ditunjukkan di bawah ini.

Untuk transistor p-n-p, arus masuk ke dalam transistor melalui terminal emiter. Seperti transistor bipolar junction lainnya, junction emiter-basis bersifat bias maju dan junction basis-kolektor bersifat bias mundur. Kita juga dapat membuat tabel arus emiter, basis, dan kolektor, serta tegangan emiter-basis, kolektor-basis, dan kolektor-emiter untuk transistor p-n-p.

Prinsip Kerja BJT

Gambar menunjukkan transistor n-p-n yang dibias dalam wilayah aktif (lihat biasing transistor), junction BE dibias maju sedangkan junction CB dibias mundur. Lebar daerah depletasi dari junction BE lebih kecil dibandingkan dengan junction CB.

Bias maju di junction BE menurunkan potensial hambatan, memungkinkan elektron mengalir dari emiter ke basis. Karena basis tipis dan ringan doped, ia memiliki sangat sedikit lubang. Sekitar 2% elektron dari emiter rekombinasi dengan lubang di basis dan mengalir keluar melalui terminal basis.

Ini merupakan arus basis, mengalir karena rekombinasi elektron dan lubang (Perlu dicatat bahwa arah aliran arus konvensional berlawanan dengan aliran elektron). Sisa sebagian besar elektron akan melewati junction kolektor yang dibias mundur untuk membentuk arus kolektor. Dengan demikian, menurut Hukum Kirchhoff Arus (KCL),

Arus basis sangat kecil dibandingkan dengan arus emiter dan kolektor.

Di sini, mayoritas pembawa muatan adalah elektron. Operasi transistor p-n-p sama dengan n-p-n, hanya bedanya adalah mayoritas pembawa muatan adalah lubang bukan elektron. Hanya sebagian kecil arus yang mengalir karena pembawa muatan mayoritas dan sebagian besar arus mengalir karena pembawa muatan minoritas dalam BJT. Oleh karena itu, mereka disebut perangkat pembawa muatan minoritas.

Rangkaian Ekuivalen BJT

Sebuah p-n junction direpresentasikan oleh dioda. Karena transistor memiliki dua p-n junction, ekuivalennya adalah dua dioda yang terhubung kembali ke belakang. Ini disebut analogi dua dioda dari BJT.

Karakteristik Transistor Bipolar Junction

Tiga bagian BJT adalah kolektor, emiter, dan basis. Sebelum mengetahui tentang karakteristik transistor bipolar junction, kita harus mengetahui tentang mode operasi untuk jenis transistor ini. Modenya adalah

• Mode Basis Umum (CB)

• Mode Emitter Umum (CE)

• Mode Kolektor Umum (CC)

Semua tiga jenis mode ditunjukkan di bawah ini.

Sekarang, beralih ke karakteristik BJT, ada karakteristik yang berbeda untuk mode operasi yang berbeda. Karakteristik hanyalah bentuk grafis dari hubungan antara berbagai variabel arus dan tegangan transistor. Karakteristik untuk transistor p-n-p diberikan untuk mode dan parameter yang berbeda.

Karakteristik Basis Umum

Karakteristik Input

Untuk transistor p-n-p, arus input adalah arus emiter (IE) dan tegangan input adalah tegangan kolektor-basis (VCB).

Karena junction emiter-basis dibias maju, maka grafik IE vs VEB mirip dengan karakteristik maju dari dioda p-n. IE meningkat untuk VEB tetap ketika VCB meningkat.

Karakteristik Output

Karakteristik output menunjukkan hubungan antara tegangan output dan arus output IC adalah arus output dan tegangan kolektor-basis, dan arus emiter IE adalah arus input dan bekerja sebagai parameter. Gambar di bawah ini menunjukkan karakteristik output untuk transistor p-n-p dalam mode CB.

Seperti yang kita ketahui untuk transistor p-n-p IE dan VEB positif dan IC, IB, VCB negatif. Ada tiga wilayah dalam kurva, wilayah aktif, wilayah saturasi, dan wilayah pemotongan. Wilayah aktif adalah wilayah di mana transistor beroperasi normal.

Di sini, junction emiter dibias mundur. Sekarang, wilayah saturasi adalah wilayah di mana kedua junction emiter-kolektor dibias maju. Dan akhirnya, wilayah pemotongan adalah wilayah di mana kedua junction emiter dan kolektor dibias mundur.

Karakteristik Emitter Umum

Karakteristik Input

IB (Arus Basis) adalah arus input, VBE (Tegangan Basis-Emiter) adalah tegangan input untuk mode CE (Emitter Umum). Jadi, karakteristik input untuk mode CE akan menjadi hubungan antara IB dan VBE dengan VCE sebagai parameter. Karakteristik ditunjukkan di bawah ini.

Karakteristik input CE yang khas mirip dengan karakteristik maju dari dioda p-n. Tetapi saat VCB meningkat, lebar basis berkurang.

Karakteristik Output

Karakteristik output untuk mode CE adalah kurva atau grafik antara arus kolektor (IC) dan tegangan kolektor-emiter (VCE) ketika arus basis IB adalah parameter. Karakteristik ditunjukkan di bawah ini dalam gambar.

Seperti karakteristik output transistor common-base, mode CE juga memiliki tiga wilayah yaitu (i) wilayah aktif, (ii) wilayah pemotongan, (iii) wilayah saturasi. Wilayah aktif memiliki region kolektor yang dibias mundur dan junction emiter dibias maju.

Untuk wilayah pemotongan, junction emiter sedikit dibias mundur dan arus kolektor tidak sepenuhnya dipotong. Dan akhirnya, untuk wilayah saturasi, kedua junction kolektor dan emiter dibias maju.