Bagaimana Transistor Bekerja

Bagaimana Transistor Bekerja?

Definisi Transistor

Transistor didefinisikan sebagai perangkat semikonduktor yang digunakan untuk memperkuat atau beralih sinyal elektronik.

Ada berbagai jenis transistor yang tersedia, tetapi kita akan fokus pada transistor NPN dalam mode emiter umum. Jenis ini memiliki daerah emiter yang sangat padat dan lebar, yang mengandung banyak elektron bebas (penghantar mayoritas).

Daerah kolektor lebar dan sedikit dipadatkan, jadi memiliki lebih sedikit elektron bebas daripada emiter. Daerah basis sangat tipis dan sedikit dipadatkan, dengan jumlah lubang kecil (penghantar mayoritas). Sekarang, kita menghubungkan satu baterai di antara emiter dan kolektor. Terminal emiter dari transistor dihubungkan ke terminal negatif baterai. Oleh karena itu, junction emiter-basis menjadi bias maju, dan junction basis-kolektor menjadi bias mundur. Dalam kondisi ini, tidak ada arus yang mengalir melalui perangkat. Sebelum masuk ke operasi sebenarnya dari perangkat, mari kita ingat kembali detail konstruksi dan doping dari transistor NPN. Di sini, daerah emiter lebih lebar dan sangat padat. Oleh karena itu, konsentrasi penghantar mayoritas (elektron bebas) di daerah ini dari transistor sangat tinggi.

Daerah basis, di sisi lain, sangat tipis dan berada dalam rentang beberapa mikrometer, sementara daerah emiter dan kolektor berada dalam rentang milimeter. Doping lapisan p-tipe tengah sangat rendah, dan akibatnya, ada sangat sedikit lubang di daerah ini. Daerah kolektor lebih lebar seperti yang telah kami sebutkan, dan doping di sini sedang, sehingga ada jumlah moderat elektron bebas di daerah ini.

Tegangan yang diterapkan antara emiter dan kolektor turun di dua tempat. Pertama, junction emiter-basis memiliki potensial hambatan maju sekitar 0,7 volt pada transistor silikon. Sisanya tegangan turun di seberang junction basis-kolektor sebagai hambatan mundur.

Apapun tegangan di seluruh perangkat, potensial hambatan maju di seberang junction emiter-basis selalu tetap 0,7 volt dan sisanya tegangan sumber diturunkan di seberang junction basis-kolektor sebagai potensial hambatan mundur.

Ini berarti tegangan kolektor tidak dapat mengatasi potensial hambatan maju. Jadi, elektron bebas di emiter tidak dapat menyeberang ke basis. Akibatnya, transistor berperilaku seperti saklar off.

NB: - Pada kondisi ini, transistor tidak menghantarkan arus apa pun secara ideal, tidak akan ada penurunan tegangan di tahanan eksternal, sehingga seluruh tegangan sumber (V) akan turun di seberang junction seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Sekarang mari kita lihat apa yang terjadi jika kita menerapkan tegangan positif di terminal basis perangkat. Dalam situasi ini, junction emiter-basis mendapatkan tegangan maju secara individual dan tentunya dapat mengatasi hambatan potensial maju, sehingga penghantar mayoritas, yaitu elektron bebas di daerah emiter, akan menyeberang junction dan masuk ke daerah basis di mana mereka mendapatkan sangat sedikit lubang untuk recombine.

Namun, karena medan listrik di seberang junction, elektron bebas yang bermigrasi dari daerah emiter mendapatkan energi kinetik. Daerah basis sangat tipis sehingga elektron bebas yang datang dari emiter tidak mendapatkan cukup waktu untuk recombine dan akhirnya menyeberang region deplesi yang bias mundur dan akhirnya sampai ke zona kolektor. Karena ada hambatan mundur di seberang junction basis-kolektor, hal ini tidak akan menghalangi aliran elektron bebas dari basis ke kolektor karena elektron bebas di daerah basis adalah penghantar minoritas.

Dengan cara ini, elektron mengalir dari emiter ke kolektor dan oleh karena itu arus kolektor-ke-emiter mulai mengalir. Karena ada beberapa lubang di daerah basis, beberapa elektron yang datang dari daerah emiter akan recombine dengan lubang-lubang tersebut dan memberikan kontribusi arus basis. Arus basis ini jauh lebih kecil dibandingkan arus kolektor-ke-emiter.

Beberapa elektron dari emiter memberikan kontribusi pada arus basis, sementara sebagian besar melewati kolektor. Arus emiter adalah total dari arus basis dan arus kolektor. Jadi, arus emiter adalah jumlah dari arus basis dan arus kolektor.

Sekarang mari kita meningkatkan tegangan basis yang diterapkan. Dalam situasi ini, karena peningkatan tegangan maju di seberang junction emiter-basis, proporsional lebih banyak elektron bebas akan datang dari daerah emiter ke daerah basis dengan lebih banyak energi kinetik. Hal ini menyebabkan peningkatan proporsional arus kolektor. Dengan cara ini, dengan mengontrol sinyal basis yang kecil, kita dapat mengontrol sinyal kolektor yang cukup besar. Ini adalah prinsip kerja dasar dari transistor.