Bipolar Junction Transistor (BJT) sebagai Sakelar

Transistor sambungan bipolar (Juga dikenal sebagai BJT) dapat digunakan sebagai penguat, filter, penyearah, osilator, atau bahkan sakelar, yang kita bahas contoh di bagian pertama. Transistor akan beroperasi sebagai penguat atau rangkaian linier lainnya jika transistor dibias ke daerah linier. Transistor dapat digunakan sebagai saklar jika bias di daerah saturasi dan cut-off. Hal ini memungkinkan arus mengalir (atau tidak) di bagian lain dari suatu rangkaian.

Karena arus kolektor transistor dibatasi secara proporsional oleh arus basisnya, ia dapat digunakan sebagai semacam sakelar yang dikendalikan arus. Aliran elektron yang relatif kecil yang dikirim melalui basis transistor memiliki kemampuan untuk mengontrol aliran elektron yang jauh lebih besar melalui kolektor.

Menggunakan BJT sebagai Switch:Contoh

Misalkan kita memiliki lampu yang ingin kita nyalakan dan matikan dengan sakelar. Sirkuit seperti itu akan sangat sederhana, seperti pada gambar di bawah (a).

Sebagai ilustrasi, mari kita masukkan transistor sebagai pengganti sakelar untuk menunjukkan bagaimana transistor dapat mengontrol aliran elektron melalui lampu. Ingatlah bahwa arus yang dikontrol melalui transistor harus berada di antara kolektor dan emitor.

Karena arus melalui lampu yang ingin kita kendalikan, kita harus menempatkan kolektor dan emitor transistor kita di mana dua kontak sakelar berada. Kita juga harus memastikan bahwa arus lampu akan bergerak melawan arah simbol panah emitor untuk memastikan bahwa bias persimpangan transistor akan benar seperti pada gambar di bawah (b).

(a) sakelar mekanis, (b) sakelar transistor NPN, (c) sakelar transistor PNP.

Transistor PNP juga bisa dipilih untuk pekerjaan itu. Penerapannya ditunjukkan pada gambar di atas (c).

Pilihan antara NPN dan PNP benar-benar sewenang-wenang. Yang penting adalah bahwa arah arus yang tepat dipertahankan demi bias sambungan yang benar (aliran elektron mengalir melawan panah simbol transistor).

Pada gambar di atas, basis kedua BJT tidak terhubung ke tegangan yang sesuai, dan tidak ada arus yang mengalir melalui basis. Akibatnya, transistor tidak dapat menyala. Mungkin, hal yang paling sederhana untuk dilakukan adalah menghubungkan sakelar antara kabel basis dan kolektor transistor seperti pada gambar (a) di bawah ini.

Transistor:(a) pemutus, lampu mati; (b) jenuh, lampu menyala.

Transistor Cutoff vs Transistor Jenuh

Jika sakelar terbuka seperti pada gambar (a), kabel basis transistor akan dibiarkan "mengambang" (tidak terhubung ke apa pun) dan tidak akan ada arus yang melaluinya. Dalam keadaan ini, transistor dikatakan cutoff .

Jika sakelar ditutup seperti pada gambar (b), arus akan dapat mengalir dari basis ke emitor transistor melalui sakelar. Arus basis ini akan memungkinkan aliran arus yang jauh lebih besar dari kolektor ke emitor, sehingga menyalakan lampu. Dalam keadaan arus rangkaian maksimum ini, transistor dikatakan jenuh .

Tentu saja, tampaknya tidak ada gunanya menggunakan transistor dalam kapasitas ini untuk mengontrol lampu. Saklar biasa akan mencukupi fungsi alih-alih transistor.

Mengapa Menggunakan Transistor untuk Mengontrol Arus?

Dua poin dapat dibuat di sini. Pertama adalah fakta bahwa ketika digunakan dengan cara ini, kontak sakelar hanya perlu menangani arus basis yang kecil yang diperlukan untuk menghidupkan transistor; transistor itu sendiri menangani sebagian besar arus lampu. Ini mungkin keuntungan penting jika sakelar memiliki peringkat arus rendah:sakelar kecil dapat digunakan untuk mengontrol beban arus yang relatif tinggi.

Lebih penting lagi, perilaku pengontrol arus transistor memungkinkan kita menggunakan sesuatu yang sama sekali berbeda untuk menyalakan atau mematikan lampu. Perhatikan gambar di bawah ini, di mana sepasang sel surya menyediakan 1 V untuk mengatasi tegangan basis-emitor 0,7 V dari transistor untuk menyebabkan aliran arus basis, yang pada gilirannya mengontrol lampu.

Sel surya berfungsi sebagai sensor cahaya.

Atau, kita dapat menggunakan termokopel (banyak yang dihubungkan secara seri) untuk menyediakan arus basis yang diperlukan untuk menghidupkan transistor pada gambar di bawah.

Termokopel tunggal menghasilkan kurang dari 40 mV. Banyak di seri dapat menghasilkan lebih dari 0,7 V transistor V_BE menyebabkan aliran arus basis dan akibatnya arus kolektor ke lampu.

Bahkan mikrofon (lihat gambar di bawah) dengan tegangan dan arus yang cukup (dari amplifier) ​​output dapat menghidupkan transistor, asalkan outputnya disearahkan dari AC ke DC sehingga PN junction basis emitor di dalam transistor akan selalu maju -bias:

Sinyal mikrofon yang diperkuat disearahkan ke DC untuk membiaskan basis transistor yang menyediakan arus kolektor yang lebih besar.

Intinya harus cukup jelas sekarang. Sumber arus DC apa pun yang cukup dapat digunakan untuk menghidupkan transistor, dan sumber arus itu hanya perlu sebagian kecil dari arus yang dibutuhkan untuk memberi energi pada lampu.

Di sini kita melihat transistor berfungsi tidak hanya sebagai saklar, tetapi sebagai penguat true:menggunakan sinyal daya yang relatif rendah untuk mengontrol jumlah daya yang relatif besar. Harap dicatat bahwa daya sebenarnya untuk menyalakan lampu berasal dari baterai di sebelah kanan skema. Arus sinyal kecil dari sel surya, termokopel, atau mikrofon tidak diubah secara ajaib menjadi daya yang lebih besar. Sebaliknya, sumber daya kecil tersebut hanya mengontrol daya baterai untuk menyalakan lampu.

BJT sebagai Switch TINJAUAN:

• Transistor dapat digunakan sebagai elemen pengalih untuk mengontrol daya DC ke beban. Arus yang diaktifkan (terkontrol) berjalan antara emitor dan kolektor; arus pengontrol berjalan antara emitor dan basis.
• Bila transistor memiliki arus nol melaluinya, dikatakan dalam keadaan cutoff (sepenuhnya tidak berperilaku).
• Bila transistor memiliki arus maksimum yang melaluinya, transistor dikatakan dalam keadaan saturasi (sepenuhnya melakukan).

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Transistor Sambungan Bipolar sebagai Sakelar