Finoo.id – Penggunaan Transistor sebagai Saklar Yang Paling Tepat. Transistor adalah salah satu komponen semikonduktor yang paling banyak digunakan dalam rangkaian-rangkaian elektronika. Penggunaan yang paling umum dari Transistor dalam rangkaian elektronika adalah sebagai sakelar atau switch yang dapat menghidupkan (ON) atau mematikan (OFF) sebuah perangkat DC yang beroperasi dengan tegangan rendah.
Dalam artikel ini, kita akan membahas Transistor jenis Bipolar atau BJT (Bipolar Junction Transistor) yang terdiri dari 3 lapisan, 3 terminal, dan 2 persimpangan semikonduktor. Transistor ini disebut Bipolar karena melibatkan dua jenis pembawa muatan, yaitu Electron sebagai pembawa muatan negatif dan Hole sebagai pembawa muatan positif. Struktur Transistor Bipolar meliputi 3 wilayah, yaitu Basis, Emitor, dan Kolektor. Terdapat dua jenis Transistor Bipolar, yaitu NPN dan PNP.
Sebuah Transistor Bipolar terdiri dari 3 daerah atau region utama, yaitu Basis, Emitor, dan Kolektor. Emitor adalah wilayah yang didoping dengan konsentrasi tinggi dan berfungsi untuk memancarkan elektron ke wilayah Basis. Wilayah Basis, yang didoping dengan konsentrasi rendah, akan meneruskan elektron dari wilayah Emitor ke wilayah Kolektor. Wilayah Kolektor, yang memiliki doping sedang, berperan untuk mengumpulkan Elektron dari wilayah Basis. Kolektor ini, karena memiliki wilayah yang lebih besar, cenderung menghasilkan panas lebih banyak dibandingkan kedua wilayah lainnya.
BJT terdiri dari dua jenis, yaitu NPN dan PNP, keduanya berfungsi sama tetapi berbeda dalam hal biasing dan polaritas catu daya. Pada Transistor PNP, dua bahan tipe-P ditempatkan di antara bahan tipe-N, sedangkan pada Transistor NPN, bahan tipe-P ditempatkan di antara dua bahan tipe-N. Kedua jenis transistor ini dapat dikonfigurasi menjadi berbagai tipe seperti common emitter, common collector, dan konfigurasi basis umum.
Mode Pengoperasian Transistor
Bergantung pada kondisi biasanya, baik maju (Forward) maupun mundur (Reverse), transistor memiliki tiga mode operasi utama yaitu mode aktif, cut-off, dan saturasi. Sebelum kita membahas lebih lanjut tentang fungsi Transistor sebagai Sakelar, penting untuk memahami ketiga mode operasi Transistor ini.
1. Mode Aktif
Dalam mode ini, transistor umumnya berfungsi sebagai penguat arus. Dalam mode aktif, terdapat dua persimpangan dengan bias berbeda, artinya persimpangan basis-emitor memiliki bias maju, sementara persimpangan kolektor-basis memiliki bias terbalik. Pada mode ini, arus mengalir antara emitor dan kolektor, dan jumlah arus yang mengalir sebanding dengan arus basis.
2. Mode Cut-off
Dalam mode ini, baik persimpangan basis-kolektor maupun persimpangan basis-emitor dibiaskan terbalik. Hal ini menyebabkan arus tidak dapat mengalir dari kolektor ke emitor ketika tegangan basis-emitor rendah. Pada mode ini, perangkat sepenuhnya dimatikan (OFF) karena tidak ada arus yang mengalir melalui perangkat.
3. Mode Saturasi
Dalam mode operasi ini, baik basis-emitor maupun persimpangan basis-kolektor memiliki bias maju. Arus dapat mengalir dengan bebas dari kolektor ke emitor ketika tegangan basis-emitor tinggi. Pada mode ini, perangkat sepenuhnya AKTIF atau ON.
Transistor Sebagai Saklar
Cara kerja transistor sebagai saklar adalah dengan mengendalikan arus yang mengalir melalui perangkat, sehingga dapat mengalirkan atau memutuskan aliran listrik ke beban yang terhubung. Baik transistor PNP maupun NPN dapat berfungsi sebagai saklar elektronik, perbedaannya hanya terletak pada logika untuk mengaktifkan dan mematikannya.
Pada transistor PNP, transistor akan berada dalam kondisi ON ketika basisnya diberi tegangan negatif, dan berada dalam kondisi OFF ketika basisnya diberi tegangan positif. Sedangkan pada transistor NPN, transistor akan berada dalam kondisi ON ketika basisnya diberi tegangan positif, dan berada dalam kondisi OFF ketika basisnya diberi tegangan negatif.
Karena fleksibilitas ini, transistor dapat diaplikasikan sesuai dengan kebutuhan. Selain itu, transistor yang berfungsi sebagai saklar juga dapat digunakan sebagai relay.
Beberapa komponen seperti lampu LED membutuhkan arus yang kecil sehingga dapat langsung dihubungkan dengan output dari gerbang logika. Namun, komponen seperti motor, solenoid, atau lampu dengan daya besar membutuhkan arus yang lebih besar. Untuk itu, transistor dengan fungsi saklar digunakan atau bisa juga dikombinasikan dengan relay mekanik jika beban menggunakan daya yang sangat besar yang melebihi kemampuan transistor.
Berikut ini adalah beberapa contoh aplikasi rangkaian transistor sebagai saklar:
Transistor Untuk Menyalakan LED
Ketika saklar pada terminal basis berada dalam posisi terbuka (open), tidak ada arus yang mengalir pada basis sehingga transistor akan berada dalam mode cut-off dan membuat transistor menjadi mati (OFF). Hal ini menyebabkan sirkuit menjadi terbuka dan LED tidak akan menyala.
Namun, ketika saklar pada terminal basis berada dalam posisi tertutup (closed), arus listrik akan mengalir melalui basis dan membuat transistor masuk dalam mode saturasi, sehingga menyebabkan LED menyala.
Resistor memiliki fungsi untuk membatasi jumlah arus yang mengalir melalui basis dan LED.
Transistor Untuk Mengoperasikan Relay
Ketika arus listrik diberikan ke terminal basis, transistor akan masuk dalam mode saturasi, mengakibatkan arus listrik mengalir ke kumparan (coil) pada relay dan membuat relay aktif.
Pada peralatan elektronik yang menggunakan beban induktif seperti motor dan induktor (kumparan), ketika arus listrik tiba-tiba diputus, komponen tersebut akan menghasilkan beda tegangan yang cukup besar, yang dapat menyebabkan kerusakan pada komponen lain.
Untuk mengatasi masalah ini, dapat digunakan diode yang dipasangkan secara paralel dengan beban induktif untuk melindungi komponen lain dari beda tegangan yang besar yang muncul. Diode ini juga dikenal dengan sebutan diode flywheel.
Transistor Untuk Menyalakan Motor
Transistor juga berfungsi untuk menghidupkan motor dan menstabilkan kecepatan motor DC dalam satu arah dengan mengaktifkan (ON) dan mematikan (OFF) transistor pada interval waktu tertentu.
Seperti pada rangkaian relay, diode juga diperlukan untuk melindungi komponen lainnya.
Dengan mengubah mode transistor antara cut-off dan saturasi, kita dapat menghidupkan dan mematikan motor.
Selain itu, kita juga bisa mengatur kecepatan motor dari diam hingga mencapai kecepatan maksimal dengan mengaktifkan dan mematikan transistor dengan frekuensi tertentu. Hal ini dapat dilakukan dengan mengatur frekuensi tersebut menggunakan komponen kontrol seperti IC atau mikrokontroler.
Kelebihan Transistor Sebagai Saklar
Penggunaan transistor sebagai saklar telah banyak diaplikasikan dalam rangkaian elektronika dan listrik karena memiliki beberapa kelebihan, di antaranya:
- Tidak ada percikan api saat berpindah dari posisi ON ke OFF atau sebaliknya: Dalam penggunaan relay mekanis sebagai saklar, ketika kontak mekanisnya berpindah, terkadang dapat menyebabkan percikan api yang berpotensi menyebabkan masalah keamanan dan mengganggu operasi perangkat lainnya. Dengan menggunakan transistor sebagai saklar, masalah percikan api dapat dihindari karena tidak ada kontak fisik yang berpindah.
- Bentuk menjadi lebih ringkas karena sudah terintegrasi di rangkaian: Transistor memiliki ukuran yang relatif kecil dan dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam rangkaian elektronika. Hal ini memungkinkan desain rangkaian menjadi lebih kompak dan efisien.
- Lebih ekonomis karena untuk arus yang lebih besar hanya perlu menambahkan transistor dengan kapasitas lebih besar / dengan pasangan transistor darlington: Dalam aplikasi dengan beban arus tinggi, untuk mengatasi batasan kapasitas sebuah transistor tunggal, cukup dengan menambahkan transistor dengan kapasitas lebih besar atau menggunakan pasangan transistor Darlington. Hal ini jauh lebih ekonomis dibandingkan dengan menggunakan relay mekanis yang seringkali memerlukan perangkat tambahan atau ukuran yang lebih besar.
- Kontak mekanis umumnya bisa terjadi aus: Pada relay mekanis, karena menggunakan kontak mekanis yang bergerak dan bersentuhan, dapat terjadi aus pada kontak tersebut akibat gesekan dan pemakaian yang berulang. Sementara itu, transistor sebagai komponen semikonduktor tidak memiliki kontak mekanis fisik, sehingga meminimalkan masalah aus pada komponen dan meningkatkan umur pakai perangkat elektronika.
Dengan kelebihan-kelebihan ini, penggunaan transistor sebagai saklar menjadi pilihan yang populer dan efisien dalam berbagai aplikasi elektronika dan listrik.
Baca Juga :
- Pengertian Transistor Darlington Beserta Konfigurasinya Lengkap
- Pengertian Photo Transistor, Simbol dan Cara Kerjanya Yang Tepat
- Pengertian Uni Junction Transistor (UJT) dan Penjelasanya
- Persamaan Transistor D313 Secara Lengkap & Tepat
Penutup
Dengan demikian, penggunaan transistor sebagai saklar membawa manfaat besar dalam berbagai aplikasi elektronik. Kemampuannya untuk dengan cepat mengalirkan atau memutuskan aliran listrik membuatnya menjadi salah satu komponen penting dalam dunia teknologi modern.
Dari mengendalikan lampu dan motor hingga mengatur kecerahan lampu LED, transistor telah membantu menghadirkan kemudahan dan efisiensi dalam berbagai aspek kehidupan kita.
Dengan adanya penerapan yang bijaksana, peran penting transistor sebagai saklar akan terus berkontribusi dalam memajukan industri elektronik dan membawa manfaat positif bagi masyarakat secara luas.
Sebagai salah satu penemuan yang sangat berpengaruh, transistor telah membuka pintu menuju era teknologi modern yang terus berkembang dan memberikan dampak positif bagi kehidupan kita.
Demikianlah artikel finoo.id yang membahas tentang Penggunaan Transistor sebagai Saklar Serta Fungsinya. Semoga artikel kami dapat bermanfaat dan terimakasih telah membaca artikel kami.
