Pengantar Bipolar Junction Transistor (BJT)

Penemuan transistor bipolar pada tahun 1948 mengantarkan sebuah revolusi dalam elektronik. Prestasi teknis yang sebelumnya membutuhkan tabung vakum yang relatif besar, rapuh secara mekanis, dan haus daya tiba-tiba dapat dicapai dengan bintik silikon kristal yang kecil, kasar secara mekanis, dan hemat daya. Revolusi ini memungkinkan desain dan pembuatan perangkat elektronik ringan dan murah yang sekarang kita anggap remeh. Memahami bagaimana fungsi transistor sangat penting bagi siapa pun yang tertarik untuk memahami elektronik modern.

Fungsi dan Aplikasi Transistor Bipolar Junction

Maksud saya di sini adalah untuk fokus seeksklusif mungkin pada fungsi praktis dan penerapan transistor bipolar, daripada menjelajahi dunia kuantum teori semikonduktor. Pembahasan hole dan elektron lebih baik diserahkan ke bab lain menurut saya. Di sini saya ingin menjelajahi cara menggunakan komponen-komponen ini, tidak menganalisis detail internal yang intim. Saya tidak bermaksud meremehkan pentingnya memahami fisika semikonduktor, tetapi terkadang fokus yang intens pada fisika keadaan padat mengurangi pemahaman fungsi perangkat ini pada tingkat komponen. Namun, dalam mengambil pendekatan ini, saya berasumsi bahwa pembaca memiliki pengetahuan minimum tertentu tentang semikonduktor:perbedaan antara semikonduktor yang didoping “P” dan “N”, karakteristik fungsional sambungan PN (dioda), dan arti istilah “bias mundur” dan “bias maju”. Jika konsep-konsep ini tidak jelas bagi Anda, yang terbaik adalah merujuk ke bab-bab sebelumnya dalam buku ini sebelum melanjutkan ke bab ini.

Lapisan BJT

Transistor bipolar terdiri dari "sandwich" tiga lapis bahan semikonduktor yang didoping (ekstrinsik), (a dan c) baik P-N-P atau N-P-N (b dan c ). Setiap lapisan yang membentuk transistor memiliki nama tertentu, dan setiap lapisan dilengkapi dengan kontak kawat untuk koneksi ke sirkuit. Simbol skema ditunjukkan pada gambar (a) dan (c).

Transistor BJT:(a) simbol skema PNP, (b) tata letak (c) simbol skema NPN, (d) tata letak.

Perbedaan fungsional antara transistor PNP dan transistor NPN adalah bias (polaritas) sambungan yang tepat saat beroperasi.

Transistor bipolar bekerja sebagai regulator arus yang dikendalikan arus . Dengan kata lain, transistor membatasi jumlah arus yang dilewatkan menurut arus pengontrol yang lebih kecil. Arus utama yang dikendalikan pergi dari kolektor ke emitor, atau dari emitor ke kolektor, tergantung pada jenis transistor itu (NPN atau PNP, masing-masing). Arus kecil yang mengendalikan arus utama mengalir dari basis ke emitor, atau dari emitor ke basis, sekali lagi tergantung pada jenis transistornya (NPN atau PNP, masing-masing). Menurut standar simbologi semikonduktor, panah selalu menunjuk ke arah aliran arus.

Arah arus kendali kecil dan arus kendali besar untuk (a) PNP dan (b) transistor NPN.

Transistor Bipolar Mengandung Dua Jenis Bahan Semikonduktor

Transistor bipolar disebut bi kutub karena aliran utama arus yang melaluinya terjadi dalam dua jenis bahan semikonduktor:P dan N, sebagai arus utama mengalir dari emitor ke kolektor (atau sebaliknya). Dengan kata lain, dua jenis pembawa muatan—elektron dan hole—merupakan arus utama ini melalui transistor.

Seperti yang Anda lihat, pengendalian saat ini dan terkontrol arus selalu menyatu melalui kawat emitor, dan arusnya mengalir ke arah panah transistor. Ini adalah aturan pertama dan terpenting dalam penggunaan transistor:semua arus harus mengalir ke arah yang benar agar perangkat berfungsi sebagai pengatur arus. Arus pengontrol yang kecil biasanya disebut sebagai arus basis karena itu adalah satu-satunya arus yang melewati kabel basis transistor. Sebaliknya, arus yang besar dan terkontrol disebut sebagai arus kolektor karena itu adalah satu-satunya arus yang melewati kabel kolektor. Arus emitor adalah jumlah dari arus basis dan kolektor, sesuai dengan Hukum Arus Kirchhoff.

Tidak ada arus melalui basis transistor yang menutup transistor seperti sakelar terbuka dan mencegah arus melalui kolektor. Arus basis menyalakan transistor seperti sakelar tertutup dan memungkinkan jumlah arus yang proporsional melalui kolektor. Arus kolektor terutama dibatasi oleh arus basis, terlepas dari jumlah tegangan yang tersedia untuk mendorongnya. Bagian selanjutnya akan mengeksplorasi lebih detail penggunaan transistor bipolar sebagai elemen switching.

TINJAUAN:

• Transistor bipolar dinamakan demikian karena arus yang dikendalikan harus melalui dua jenis bahan semikonduktor:P dan N. Arus terdiri dari aliran elektron dan lubang, di berbagai bagian transistor.
• Transistor bipolar terdiri dari struktur “sandwich” semikonduktor P-N-P atau N-P-N.
• Tiga ujung transistor bipolar disebut Emitter , Dasar , dan Kolektor .
• Transistor berfungsi sebagai pengatur arus dengan membiarkan arus kecil mengontrol arus yang lebih besar. Jumlah arus yang diizinkan antara kolektor dan emitor terutama ditentukan oleh jumlah arus yang bergerak antara basis dan emitor.
• Agar transistor berfungsi dengan baik sebagai pengatur arus, arus pengontrol (basis) dan arus (kolektor) yang dikendalikan harus berjalan dalam arah yang benar:menyatu secara aditif pada emitor dan menuju ke arah emitor simbol panah.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Teori Bipolar Junction Transistor (BJT)