{tocify} $title={Daftar Isi}
Hubungan Arus dan Tegangan pada Transistor Persimpangan Bipolar (BJT)
Sangat mungkin untuk berhasil mengimplementasikan transistor persimpangan bipolar (BJT) tanpa sepenuhnya memahami perilaku listrik tingkat rendahnya. Faktanya, ini cukup umum, bahkan di antara insinyur profesional, hanya karena operasi fisik yang tepat dari perangkat semikonduktor adalah topik kompleks yang berbeda dari persamaan dan teknik yang kita gunakan saat menggabungkan perangkat semikonduktor ke dalam rangkaian.
Namun demikian, penting untuk memiliki setidaknya gambaran umum tentang apa yang terjadi pada transistor sambungan bipolar yang aktif secara elektrik, dan tutorial ini akan memberikan informasi tersebut.
Basis, Pemancar, Kolektor
Transistor adalah komponen utama dalam perangkat elektronik karena dapat berfungsi sebagai amplifier dan sakelar—dengan kata lain, karena transistor memungkinkan sinyal input dengan amplitudo kecil untuk memodulasi atau mengontrol sinyal output dengan amplitudo besar.
Dalam transistor persimpangan bipolar, hasil amplifikasi dari interaksi khusus yang terjadi antara wilayah emitor, wilayah basis tipis fisik, dan wilayah kolektor lebar. Kami akan menggunakan struktur transistor npn dalam diskusi ini; namun, jika Anda memahami operasi npn, Anda dapat memahami operasi pnp, karena fenomena yang sama mengatur kedua jenis.
Diagram berikut akan membantu Anda untuk memvisualisasikan operasi fisik transistor npn. Namun, perlu diketahui bahwa ini tidak konsisten dengan cara BJT sirkuit terintegrasi sebenarnya dibuat.
Persimpangan basis-ke-emitor bertindak seperti sambungan pn yang khas. Jika kita membumikan emitor dan menerapkan tegangan yang cukup ke basis, arus akan mengalir dari basis ke emitor.
Pada titik ini transistor sedikit lebih dari dioda, tetapi sesuatu yang menarik terjadi jika kita menerapkan tegangan ke kolektor — lebih khusus lagi, jika kita menerapkan tegangan yang lebih tinggi dari tegangan basis dan karena itu menyebabkan basis-ke-kolektor pn persimpangan menjadi bias mundur.
Mengumpulkan Elektron
Arus basis-ke-emitor terdiri dari lubang yang mengalir dari basis tipe-p ke emitor tipe-n dan elektron yang mengalir dari emitor tipe-n ke basis tipe-p.
Seperti disebutkan di atas, wilayah basis tipis, dan sekarang kolektor memiliki tegangan positif relatif terhadap basis; dengan demikian, sebagian besar elektron tersebut akan melintasi basis, mencapai daerah penipisan basis-kolektor, dan terus mengalir ke daerah kolektor dan keluar dari terminal kolektor.
Karena arah arus konvensional berlawanan dengan aliran fisik elektron, kita sekarang memiliki arus yang mengalir dari kolektor ke emitor. Juga, perhatikan bahwa nama terminal transistor npn lebih masuk akal jika Anda berpikir dalam hal perpindahan elektron daripada aliran arus konvensional.
Wilayah emitor memancarkan (atau menyuntikkan) elektron, dan wilayah kolektor mengumpulkan elektron yang telah menyebar melintasi wilayah basis.
Keuntungan Saat Ini BJT
Pada titik ini, arus mengalir dari basis ke emitor dan dari kolektor ke emitor, tetapi kami masih belum mengidentifikasi arti sebenarnya dari operasi BJT.
Detail penting di sini adalah bahwa arus kolektor-ke-emitor jauh lebih besar daripada arus basis-ke-emitor dan ditentukan oleh arus basis-ke-emitor. Dengan kata lain, sinyal input kecil yang diterapkan ke basis mengatur arus yang lebih besar yang mengalir ke kolektor, dan inilah yang kita sebut amplifikasi.
Hubungan matematis antara arus basis (IB) dan arus kolektor (IC) ditulis sebagai berikut:
IC = IB
Faktor proporsionalitas, ditulis dalam huruf Yunani dan sering disebut sebagai “beta” dalam bahasa lisan, adalah perolehan arus yang ditunjukkan oleh BJT saat beroperasi dalam mode aktif maju—yaitu, saat persimpangan basis-ke-emitor adalah dibias maju dan sambungan basis-ke-kolektor dibias mundur.
Nilai yang umum berkisar dari 50 hingga 200, dan ini memperkuat pernyataan sebelumnya: arus basis yang kecil menghasilkan arus kolektor yang bergantung pada dan jauh lebih besar daripada arus basis.
Kesimpulan
Detail perilaku arus dan tegangan BJT jauh melampaui informasi yang telah kami bahas dalam tutorial video ini. Meskipun demikian, kami telah membangun fondasi dasar bagi mereka yang ingin fokus pada desain sirkuit praktis. Dalam tutorial berikutnya, kita akan membahas mode operasi dan plot yang akan membantu Anda untuk terus membangun pengetahuan Anda tentang fungsionalitas dan implementasi BJT
Tags:
Electronic