Pengalihan BJT: Bagaimana Transistor Mengontrol Beban Arus Tinggi Secara Efisien
Transistor Sambungan Bipolar (BJT) adalah komponen serbaguna yang dapat berfungsi sebagai penguat, filter, pengarah, osilator, dan, yang penting, saklar. Saat dibias ke daerah linier, BJT berperilaku sebagai penguat; saat dibias ke saturasi atau cut-off, ia bertindak sebagai saklar daya, mengizinkan atau mencegah aliran arus di bagian lain rangkaian.
Arus kolektor BJT diatur oleh arus basisnya, memungkinkannya untuk berfungsi sebagai saklar yang dikontrol arus. Arus kecil yang disuntik ke basis dapat mengontrol arus kolektor yang jauh lebih besar, menjadikan transistor solusi ideal untuk aplikasi arus tinggi.
Menggunakan BJT sebagai Saklar: Contoh Praktis
Pertimbangkan lampu sederhana yang ingin kita nyalakan dan matikan. Pendekatan klasik menggunakan saklar mekanik, seperti yang ditunjukkan dalam gambar (a). Dengan mengganti saklar dengan transistor, kita dapat mengilustrasikan bagaimana BJT mengontrol arus lampu. Kolektor dan emitor harus mengganti kontak saklar, dan arus lampu harus mengalir berlawanan dengan arah panah emitor untuk mempertahankan bias juncsi yang tepat, seperti yang digambarkan dalam gambar (b).
(a) Saklar mekanik; (b) saklar transistor NPN; (c) saklar transistor PNP.
Transistor PNP juga dapat melakukan tugas ini, ditunjukkan dalam gambar (c). Pemilihan antara NPN dan PNP adalah sembarang—yang penting adalah arah arus yang benar untuk mempertahankan bias juncsi (aliran elektron berlawanan dengan arah panah simbol transistor).
Dalam diagram di atas, basis transistor dibiarkan mengambang, jadi tidak ada arus basis yang mengalir dan perangkat tetap mati. Solusi praktis adalah menyisipkan saklar kecil di antara basis dan kolektor, seperti yang diilustrasikan di bawah.
Keadaan transistor: (a) Cut-off—lampu mati; (b) Saturasi—lampu menyala.
Cut-off vs. Saturasi
Ketika saklar terbuka (gambar a), basis mengambang dan tidak ada arus yang mengalir; transistor berada dalam mode cut-off, sepenuhnya nonkonduktif. Ketika saklar ditutup (gambar b), arus basis mengalir dari basis ke emitor, memungkinkan arus kolektor-ke-emitor yang besar yang menyalakan lampu. Dalam keadaan ini, transistor berada dalam mode saturasi, sepenuhnya konduktif.
Pada pandangan pertama, mengganti saklar mekanik dengan transistor mungkin tampaknya tidak perlu. Namun, transistor menawarkan keuntungan signifikan dalam beberapa skenario.
Mengapa Menggunakan Transistor untuk Kontrol Arus?
Dua manfaat kunci:
- Kontrol arus rendah—Kontak saklar hanya perlu menangani arus basis kecil yang diperlukan untuk menyala transistor, memungkinkan saklar kecil untuk mengontrol beban arus tinggi.
- Sinyal kontrol jarak jauh atau alternatif—Basis transistor dapat dijalankan oleh sumber DC hampir apa pun, memungkinkan kontrol melalui sel surya, termokopel, mikrofon, atau sensor lainnya.
Misalnya, pasang sel surya dapat menyediakan 1 V untuk mengatasi penurunan 0,7 V basis-emitor transistor, memulai arus basis dan menyala lampu. Demikian pula, beberapa termokopel secara seri dapat menyediakan tegangan yang diperlukan, dan sinyal mikrofon yang diperkuat—yang di-rectify ke DC—juga dapat membias basis.
Sel berfungsi sebagai sensor cahaya untuk memicu transistor.
Termokopel secara seri menghasilkan >0,7 V untuk membias basis.
Output mikrofon yang di-rectify membias basis untuk kontrol cahaya.
Dalam setiap kasus, transistor bertindak sebagai penguat yang benar: sinyal kontrol DC kecil mengatur suplai daya yang lebih besar yang menggerakkan lampu. Daya lampu sebenarnya berasal dari baterai utama; sinyal kontrol hanya mengatur operasinya.
BJT sebagai Saklar – Ulasan Cepat
- Transistor dapat mengalihkan daya DC ke beban; arus yang dikontrol mengalir antara emitor dan kolektor, sementara arus kontrol basis mengalir antara emitor dan basis.
- Arus basis nol meletakkan transistor dalam cut-off—nonkonduktif.
- Arus basis maksimum mendorong transistor ke dalam saturasi—sepenuhnya konduktif.
Lembar Kerja Terkait
- Lembar Kerja Transistor Sambungan Bipolar sebagai Saklar
