Transistor sebagai saklar

Transistor Sebagai Saklar 

Pada dasarnya transisistor sebgai saklar dengan memanfaatkan kondisi jenuh dan cut-off yang dimana kedua kondisi ini diperoleh dengan pengaturan besarnya arus yang melalui basis trasnsistor. Kondisi jenush atau saturasi dapat diperoleh jika basis diberikan arus yang besar sehingga mengalami jenuh dan berfungsi seperti saklar yang tertutup, kemudian kondisi cut-off didapat saat arus basis dilewati arus yang kecil mendekati nol sehingga trasistor seperti saklar yang terbuka.

Daerah kerja Transistor

👉Daerah Jenuh Transistor (Saturasi) Daerah kerja transistor saat jenuh adalah keadaan dimana transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor tersebut seolah-olah short pada hubungan kolektor – emitor. Pada daerah ini transistor dikatakan menghantar maksimum (sambungan CE terhubung maksimum)

👉Daerah Aktif Transistor (Aktif) Pada daerah kerja ini transistor biasanya digunakan sebagai penguat sinyal. Transistor dikatakan bekerja pada daerah aktif karena transistor selelu mengalirkan arus dari kolektor ke emitor walaupun tidak dalam proses penguatan sinyal, hal ini ditujukan untuk menghasilkan sinyal keluaran yang tidak cacat. Daerah aktif terletak antara daerah jenuh (saturasi) dan daerah mati (Cut off).

Jika hukum Kirchhoff mengenai tegangan dan arus diterapkan pada loop kolektor (rangkaian CE), maka dapat diperoleh hubungan : 

 VCE = VCC - ICRC 

Dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah : 

PD = VCE.IC

Rumus ini mengatakan jumlah dissipasi daya transistor adalah tegangan kolektor-emitor dikali jumlah arus yang melewatinya. Dissipasi daya ini berupa panas yang menyebabkan naiknya temperatur transistor. Umumnya untuk transistor power sangat perlu untuk mengetahui spesifikasi PDmax. Spesifikasi ini menunjukkan temperatur kerja maksimum yang diperbolehkan agar transistor masih bekerja normal. Sebab jika transistor bekerja melebihi kapasitas daya PDmax, maka transistor dapat rusak atau terbakar.  

👉Daerah Mati Transistor Daerah cut off merupakan daerah kerja transistor dimana keadaan transistor menyumbat pada hubungan kolektor – emitor. Daerah cut off sering dinamakan sebagai daerah mati karena pada daerah kerja ini transistor tidak dapat mengalirkan arus dari kolektor ke emitor. Pada daerah cut off transistor dapat di analogikan sebagai saklar terbuka pada hubungan kolektor – emitor. 

Misalkan pada rangkaian driver LED di atas, transistor yang digunakan adalah transistor dengan b = 50. Penyalaan LED diatur oleh sebuah gerbang logika (logic gate) dengan arus output high = 400 uA dan diketahui tegangan forward LED, VLED = 2.4 volt. Lalu pertanyaannya adalah, berapakah seharusnya resistansi RL yang dipakai. IC = bIB = 50 x 400 uA = 20 mA Arus sebesar ini cukup untuk menyalakan LED pada saat transistor cut-off. Tegangan VCE pada saat cutoff idealnya = 0, dan aproksimasi ini sudah cukup untuk rangkaian ini. RL = (VCC - VLED - VCE) / IC = (5 - 2.4 - 0)V / 20 mA = 2.6V / 20 mA = 130 Ohm

Grafik Kurva Karakteristik Transistor

Grafik

Untuk membuat transistor menghantar, pada masukan basis perlu diberi tegangan. Besarnya tegangan harus lebih besar dari Vbe (0,3 untuk germanium dan 0,7 untuk silicon). Dengan mengatur Ib>Ic/β kondisi transistor akan menjadi jenuh seakan kolektor dan emitor short circuit. Arus mengalir dari kolektor ke emitor tanpa hambatan dan Vce≈0. Besar arus yang 5 mengalir dari kolektor ke emitor sama dengan Vcc/Rc. Keadaan seperti ini menyerupai saklar dalam kondisi tertutup (ON).

Pada dasarnya prinsip kerja trasistor sebagai saklar 

memanfaatkan kondisi jenuh dan cutoff suatu transistor, dimana kedua kondisi ini bisa diperoleh dengan pengaturan besarnya arus yang melalui basis transistor. Kondisi jenuh atau saturasi akan diperoleh jika basis transistor diberi arus cukup besar sehingga transistor mengalami jenuh dan berfungsi seperti saklar yang tertutup. Sedangkan kondisi cut-off diperoleh jika arus basis dilalui oleh arus yang sangat kecil atau mendekati nol ampere, sehingga transistor bekerja seperti saklar yang terbuka. Sebenarnya seri dan jenis transistor memiliki spesifikasi yang berbeda-beda mengenai arus yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi jenuh atau cut-off. Tetapi biasanya tidak terlalu jauh berbeda kecuali terbuat dari bahan semikonduktor yang berbeda (silikon atau germanium). Fungsi transistor sebagai saklar berbeda dengan fungsi transistor sebenarnya sebagai penguat. Sebagai penguat transistor akan bekerja pada titik Q atau kondisi kerja transistor. Secara sederhana titik Q ini berada antara kondisi jenuh dan cut-off, jadi pada kondisi ini transistor akan bekerja sebagai penguat.