Apa itu Transistor NPN?

Apa itu Transistor NPN?

Definisi Transistor NPN

Transistor NPN adalah jenis transistor junjungan bipolar yang banyak digunakan, di mana lapisan semikonduktor tipe P dikelilingi oleh dua lapisan tipe N.

Konstruksi Transistor NPN

Seperti telah dibahas sebelumnya, transistor NPN memiliki dua junjungan dan tiga terminal. Konstruksi transistor NPN ditunjukkan dalam gambar berikut.

Lapisan emiter dan kolektor lebih lebar dibandingkan dengan basis. Emitter sangat terdoping, sehingga dapat menyuntikkan sejumlah besar pembawa muatan ke basis.Basis terdoping ringan dan sangat tipis dibandingkan dengan dua wilayah lainnya. Basis membiarkan sebagian besar pembawa muatan melewati ke kolektor yang dikeluarkan oleh emiter.Kolektor terdoping sedang dan mengumpulkan pembawa muatan dari lapisan basis.

Simbol Transistor NPN

Simbol transistor NPN ditunjukkan dalam gambar berikut. Ujung panah menunjukkan arah konvensional arus Kolektor (IC), arus Basis (IB), dan arus Emitter (IE).

Prinsip Kerja

Junjungan emiter-basis berada dalam kondisi bias maju oleh tegangan sumber VEE, sementara junjungan kolektor-basis berada dalam kondisi bias mundur oleh tegangan sumber VCC.

Dalam kondisi bias maju, terminal negatif sumber tegangan (VEE) dihubungkan ke semikonduktor tipe N (Emitter). Demikian pula, dalam kondisi bias mundur, terminal positif sumber tegangan (VCC) dihubungkan ke semikonduktor tipe N (Collector).

Wilayah penghabisan pada junjungan emiter-basis lebih tipis dibandingkan dengan wilayah penghabisan pada junjungan kolektor-basis (Perlu diketahui bahwa wilayah penghabisan adalah wilayah di mana tidak ada pembawa muatan mobile dan berperilaku seperti penghalang yang menentang aliran arus).

Pada emiter tipe N, pembawa muatan mayoritas adalah elektron. Oleh karena itu, elektron mulai mengalir dari emiter tipe N ke basis tipe P. Dan karena adanya elektron, arus akan mulai mengalir melalui junjungan emiter-basis. Arus ini dikenal sebagai arus emiter IE.

Elektron bergerak ke basis, semikonduktor tipe P yang tipis dan terdoping ringan dengan lubang yang terbatas untuk rekombinasi. Oleh karena itu, sebagian besar elektron melewati basis, hanya sedikit yang berekombinasi.

Karena adanya rekombinasi, arus akan mengalir melalui rangkaian dan arus ini dikenal sebagai arus basis IB. Arus basis sangat kecil dibandingkan dengan arus emiter. Biasanya, arus basis adalah 2-5% dari total arus emiter.

Sebagian besar elektron melewati wilayah penghabisan junjungan kolektor-basis dan melewati wilayah kolektor. Arus yang mengalir oleh elektron yang tersisa dikenal sebagai arus kolektor IC. Arus kolektor lebih besar dibandingkan dengan arus basis.

Rangkaian Transistor NPN

Rangkaian transistor NPN ditunjukkan dalam gambar berikut.

Gambar menunjukkan bagaimana sumber tegangan dihubungkan: kolektor terhubung ke terminal positif VCC melalui resistansi beban RL, yang membatasi aliran arus maksimum.

Terminal basis dihubungkan ke terminal positif tegangan sumber basis VB dengan resistansi basis RB. Resistansi basis digunakan untuk membatasi arus basis maksimum.

Ketika dihidupkan, transistor memungkinkan arus kolektor yang besar mengalir, didorong oleh arus basis yang lebih kecil yang masuk ke terminal basis.

Menurut Hukum Kirchhoff Arus (KCL), arus emiter adalah penambahan dari arus basis dan arus kolektor.

Mode Operasi Transistor

Transistor beroperasi dalam mode atau wilayah yang berbeda tergantung pada biasing junjungan. Transistor memiliki tiga mode operasi.

• Mode pemotongan

• Mode jenuh

• Mode aktif

• Mode pemotongan

Dalam mode pemotongan, kedua junjungan berada dalam kondisi bias mundur. Dalam mode ini, transistor berperilaku seperti sirkuit terbuka. Dan transistor tidak akan memungkinkan arus mengalir melalui perangkat.

Mode Jenuh

Dalam mode jenuh transistor, kedua junjungan terhubung dalam kondisi bias maju. Transistor berperilaku seperti sirkuit tertutup dan arus mengalir dari kolektor ke emiter ketika tegangan basis-emiter tinggi.

Mode Aktif

Dalam mode ini, junjungan basis-emiter berada dalam kondisi bias maju dan junjungan kolektor-basis berada dalam kondisi bias mundur. Dalam mode ini, transistor berfungsi sebagai penguat arus.

Arus mengalir antara emiter dan kolektor, dan jumlah arus tersebut proporsional dengan arus basis.

Saklar Transistor NPN

Transistor beroperasi sebagai saklar ON dalam mode jenuh dan saklar OFF dalam mode pemotongan.

Ketika kedua junjungan terhubung dalam kondisi bias maju dan tegangan input cukup diberikan. Dalam kondisi ini, tegangan kolektor-emiter mendekati nol dan transistor beroperasi sebagai sirkuit pendek.

Dalam kondisi ini, arus akan mulai mengalir antara kolektor dan emiter. Nilai arus yang mengalir dalam rangkaian ini adalah,

Ketika kedua junjungan terhubung dalam kondisi bias mundur, transistor berperilaku seperti sirkuit terbuka atau saklar OFF. Dalam kondisi ini, tegangan input atau tegangan basis adalah nol.

Oleh karena itu, seluruh tegangan Vcc muncul di kolektor. Namun, karena bias mundur dari wilayah kolektor-emiter, arus tidak dapat mengalir melalui perangkat. Sehingga, transistor berperilaku sebagai saklar OFF.

Diagram rangkaian transistor dalam wilayah pemotongan ditunjukkan dalam gambar berikut.

Pinout Transistor NPN

Transistor memiliki tiga kaki; kolektor (C), Emitter (E), dan Basis (B). Dalam sebagian besar konfigurasi, kaki tengah adalah untuk Basis.

Untuk mengidentifikasi pin emiter dan kolektor, ada titik di permukaan transistor SMD. Pin yang tepat di bawah titik ini adalah kolektor dan pin yang tersisa adalah pin emiter.

Jika titik tidak ada, semua pin akan ditempatkan dengan jarak yang tidak merata. Di sini, pin tengah adalah basis. Pin yang paling dekat dengan pin tengah adalah emiter dan pin yang tersisa adalah pin kolektor.