Perangkat dan prinsip operasi transistor
Pentingnya praktis transistor bipolar untuk elektronik modern dan teknik kelistrikan tidak dapat dilebih-lebihkan. Transistor bipolar digunakan di mana-mana saat ini: untuk menghasilkan dan memperkuat sinyal, di konverter listrik, di penerima dan pemancar, dan di banyak tempat lain, ini dapat dicantumkan untuk waktu yang sangat lama.
Oleh karena itu, dalam kerangka artikel ini, kami tidak akan menyentuh semua kemungkinan area penerapan transistor bipolar, tetapi hanya mempertimbangkan perangkat dan prinsip umum pengoperasian perangkat semikonduktor yang luar biasa ini, yang sejak tahun 1950 mengubah seluruh industri elektronik dan sejak tahun 1970-an memberikan kontribusi yang signifikan terhadap percepatan kemajuan teknis.
Transistor bipolar adalah perangkat semikonduktor tiga elektroda yang mencakup tiga basis konduktivitas variabel sebagai dasarnya. Jadi, transistor adalah jenis NPN dan PNP. Bahan semikonduktor dari mana transistor dibuat terutama: silikon, germanium, gallium arsenide dan lain-lain.
Silikon, germanium, dan zat lain pada awalnya adalah dielektrik, tetapi jika Anda menambahkan pengotor ke dalamnya, mereka menjadi semikonduktor. Penambahan silikon seperti fosfor (donor elektron) akan menjadikan silikon semikonduktor tipe-N, dan jika boron (penerima elektron) ditambahkan ke silikon, maka silikon akan menjadi semikonduktor tipe-P.
Akibatnya, semikonduktor tipe-N memiliki konduksi elektron dan semikonduktor tipe-P memiliki konduksi lubang. Seperti yang Anda pahami, konduktivitas ditentukan oleh jenis pembawa muatan aktif.
Jadi, pai tiga lapis semikonduktor tipe-P dan tipe-N pada dasarnya adalah transistor bipolar. Terlampir pada setiap lapisan adalah terminal yang disebut: Emitter, Kolektor, dan Basis.
Basis adalah elektroda kontrol konduktivitas. Emitor adalah sumber pembawa arus di sirkuit. Kolektor adalah tempat di mana pembawa arus bergegas di bawah aksi EMF yang diterapkan ke perangkat.
Simbol untuk transistor bipolar NPN dan PNP berbeda dalam diagram. Penunjukan ini hanya mencerminkan perangkat dan prinsip operasi transistor di sirkuit listrik. Panah selalu ditarik antara emitor dan basis. Arah panah adalah arah arus kontrol yang diumpankan ke rangkaian basis emitor.
Jadi, pada transistor NPN, panah menunjuk dari basis ke emitor, yang berarti bahwa dalam mode aktif, elektron dari emitor akan mengalir ke kolektor, sedangkan arus kontrol harus diarahkan dari basis ke emitor.
Dalam transistor PNP, justru sebaliknya: panah diarahkan dari emitor ke basis, yang berarti bahwa dalam mode aktif lubang dari emitor mengalir ke kolektor, sedangkan arus kontrol harus diarahkan dari emitor ke basis.
Mari kita lihat mengapa ini terjadi. Ketika tegangan positif konstan diterapkan ke basis transistor NPN (di wilayah 0,7 volt) relatif terhadap emitornya, persimpangan pn basis-emitor dari transistor NPN ini (lihat gambar) bias maju, dan penghalang potensial antara persimpangan kolektor -basis dan basis emitor berkurang, sekarang elektron dapat bergerak melewatinya di bawah aksi EMF di sirkuit kolektor-emitor.
Dengan arus basis yang cukup, arus kolektor-emitor akan muncul di sirkuit ini dan terkumpul dengan arus basis-emitor. Transistor NPN akan menyala.
Hubungan antara arus kolektor dan arus kontrol (basis) disebut penguatan arus transistor. Parameter ini diberikan dalam dokumentasi transistor dan dapat bervariasi dari satuan hingga beberapa ratus.
Ketika tegangan negatif konstan diterapkan ke basis transistor PNP (di wilayah -0,7 volt) relatif terhadap emitornya, persimpangan basis-emitor np dari transistor PNP ini dibias maju, dan penghalang potensial antara kolektor- sambungan basis dan basis -emitor berkurang, sekarang lubang dapat bergerak melewatinya di bawah aksi EMF di sirkuit kolektor-emitor.
Perhatikan polaritas suplai ke rangkaian kolektor. Dengan arus basis yang cukup, arus kolektor-emitor akan muncul di sirkuit ini dan terkumpul dengan arus basis-emitor. Transistor PNP akan menyala.
Transistor bipolar biasanya digunakan di berbagai perangkat dalam penguat, penghalang atau sakelar.
Dalam mode boost, arus basis tidak pernah jatuh di bawah arus penahan, yang menjaga transistor dalam keadaan terbuka setiap saat. Dalam mode ini, osilasi arus basis rendah memulai osilasi yang sesuai pada arus kolektor yang jauh lebih tinggi.
Dalam mode kunci, transistor beralih dari keadaan tertutup ke keadaan terbuka, bertindak sebagai sakelar elektronik berkecepatan tinggi. Dalam mode penghalang, dengan mengubah arus basis, arus beban yang termasuk dalam rangkaian kolektor dikontrol.
Lihat juga:Sakelar Elektronik Transistor - Prinsip Operasi dan Skema