Transistor Bipolar Junction

Definisi BJT

Transistor Bipolar Junction (juga dikenal sebagai BJT atau Transistor BJT) adalah perangkat semikonduktor tiga terminal yang terdiri dari dua sambungan p-n yang mampu memperbesar atau memperkuat sinyal. Ini adalah perangkat yang dikontrol oleh 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 yang diterapkan pada basis tersedia dalam bentuk yang diperbesar di kolektor transistor. Inilah penguatan yang disediakan oleh BJT. Perlu dicatat bahwa dibutuhkan sumber daya DC eksternal untuk melaksanakan proses penguatan ini.

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

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

Transistor Bipolar Junction NPN

Dalam transistor bipolar n-p-n (atau transistor npn), satu semikonduktor tipe p berada 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. Berdasarkan konvensi, jika untuk emiter, basis, dan arus kolektor IE, IB, dan IC masuk ke dalam transistor, tanda arus diambil sebagai positif dan jika arus keluar dari transistor maka tandanya diambil sebagai negatif. Kita dapat membuat tabel yang berbeda untuk arus dan tegangan 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 disandwich 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 manapun, sambungan emiter-basis bersifat bias maju dan sambungan kolektor-basis bersifat bias mundur. Kita juga dapat membuat tabel untuk 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 dipolarisasi di daerah aktif (lihat polarisasi transistor), sambungan BE dipolarisasi maju sedangkan sambungan CB dipolarisasi mundur. Lebar daerah depletan sambungan BE lebih kecil dibandingkan dengan sambungan CB.

Polarisasi maju pada sambungan BE menurunkan potensial penghalang, memungkinkan elektron mengalir dari emiter ke basis. Karena basis tipis dan ringan doped, ia memiliki sangat sedikit lubang. Sekitar 2% dari elektron dari emiter bergabung kembali dengan lubang di basis dan mengalir keluar melalui terminal basis.

Ini merupakan arus basis, mengalir karena rekomposisi elektron dan lubang (Perhatikan bahwa arah aliran arus konvensional berlawanan dengan aliran elektron). Sisa sebagian besar elektron akan menyeberangi sambungan kolektor yang dipolarisasi mundur untuk membentuk arus kolektor. Dengan demikian, menurut Hukum Kirchhoff,

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 pembawa muatan mayoritas 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

Sambungan p-n direpresentasikan oleh dioda. Karena transistor memiliki dua sambungan p-n, ia ekuivalen dengan dua dioda yang terhubung kembali-ke-belakang. Ini disebut analogi dua dioda 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 Common Base (CB)

• Mode Common Emitter (CE)

• Mode Common Collector (CC)

Semua tiga jenis mode ditunjukkan di bawah ini

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

Karakteristik Common Basis

Karakteristik Input

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

Karena sambungan emiter-basis dipolarisasi 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, yaitu wilayah aktif, wilayah saturasi, dan wilayah cut-off. Wilayah aktif adalah wilayah di mana transistor beroperasi secara normal.

Di sini, sambungan emiter dipolarisasi mundur. Sekarang, wilayah saturasi adalah wilayah di mana kedua sambungan emiter-kolektor dipolarisasi maju. Dan akhirnya, wilayah cut-off adalah wilayah di mana kedua sambungan emiter dan kolektor dipolarisasi mundur.

Karakteristik Common Emitter

Karakteristik Input

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

Karakteristik input CE yang khas mirip dengan karakteristik maju dari dioda p-n. Tetapi seiring peningkatan VCB, 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 tersebut ditunjukkan di bawah ini dalam gambar.

Seperti karakteristik output dari transistor common-base, mode CE juga memiliki tiga wilayah yang disebut (i) Wilayah Aktif, (ii) Wilayah Cut-off, (iii) Wilayah Saturasi. Wilayah aktif memiliki sambungan kolektor yang dipolarisasi mundur dan sambungan emiter yang dipolarisasi maju.

Untuk wilayah cut-off, sambungan emiter sedikit dipolarisasi mundur dan arus kolektor tidak sepenuhnya dipotong. Dan akhirnya, untuk wilayah saturasi, kedua sambungan kolektor dan emiter dipolarisasi maju.