Empat Pilar – Transistor Sebagai Sakelar (Switch) : Fungsi dan Cara Kerja Secara Lengkap. Dalam artikel ini, kita akan membahas secara mendalam tentang Transistor Sebagai Sakelar (Switch), menjelaskan konsep dasar, penggunaan, dan keuntungannya.
Transistor, sebuah komponen elektronik yang kecil namun berdampak besar. Transistor adalah penemuan yang revolusioner dan menjadi pondasi bagi teknologi digital modern. Salah satu aplikasi utama transistor adalah sebagai sakelar atau switch. Namun, apa itu sebenarnya? Simak penjelasan berikut!
Ketika kita membicarakan tentang Transistor Sebagai Sakelar (Switch), kita berbicara tentang kemampuan transistor untuk mengendalikan aliran listrik.
Dengan kata lain, transistor bisa digunakan untuk “menghidupkan” atau “mematikan” aliran listrik, seperti sakelar pada umumnya.
Apa itu Transistor ?
Transistor merupakan suatu perangkat yang terbuat dari bahan semikonduktor yang digunakan sebagai penguat, saklar (switching), stabilisator tegangan, dan modulator sinyal.
Transistor dapat berfungsi seperti katup listrik, di mana aliran listrik yang sangat akurat dapat dikontrol berdasarkan tegangan masukan (FET) atau arus masukan (BJT) dari sirkuit sumber listrik.
Secara umum, transistor memiliki tiga terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E), dan Kolektor (C).
Misalnya, tegangan pada salah satu terminal Emitor dapat digunakan untuk mengatur arus masukan pada Basis, yang kemudian menghasilkan tegangan dan arus keluaran pada terminal Kolektor.
Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern saat ini.
Pada rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier atau penguat sinyal. Rangkaian analog mencakup pengeras suara, sumber listrik stabil atau stabilisator, dan penguat sinyal radio.
Pada rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar dengan kecepatan tinggi. Beberapa transistor dapat dihubungkan sehingga berfungsi sebagai gerbang logika, memori, dan fungsi-fungsi lainnya dalam rangkaian elektronik.
Transistor Sebagai Saklar
Transistor, sebuah komponen rangkaian elektronika yang mengubah cara kita memandang teknologi hingga saat ini, terutama dalam hal ukuran komputer yang semakin mengecil.
Transistor adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor, berfungsi sebagai penguat atau saklar elektronik untuk sinyal dan arus listrik.
Penemuan transistor menggantikan penggunaan tabung vakum pada banyak perangkat elektronik saat itu.
Transistor menjadi dasar dalam membangun dan merancang perangkat elektronika modern, seperti sirkuit switching, penguat, sirkuit catu daya, sirkuit logika digital, regulator tegangan, sirkuit osilator, dan lainnya.
Secara umum, transistor memiliki tiga terminal yang terhubung dalam rangkaian.
Prinsip kerja transistor melibatkan pemberian tegangan atau arus listrik pada kedua terminal untuk mengendalikan arus listrik yang mengalir melalui terminal lainnya.
Dengan kemampuan menghasilkan daya output yang lebih besar daripada inputnya, transistor dapat digunakan sebagai penguat sinyal.
Saat ini, terdapat berbagai jenis transistor yang tersedia, mulai dari yang dikemas secara individual hingga terintegrasi dalam IC (Integrated Circuit).
Selain berdasarkan bentuknya, transistor juga dibedakan berdasarkan prinsip kerjanya. Dua jenis transistor yang paling umum adalah Transistor BJT (Bipolar Junction Transistor) dan FETs (Field Effect Transistor).
Transistor BJT terdiri dari tiga lapisan, tiga terminal, dan dua batas bahan semikonduktor yang terdiri dari dua PN (Positif Negatif) yang saling berseberangan, dengan bagian tengahnya sebagai lapisan common.
Dengan konfigurasi tiga lapisan ini, terdapat dua jenis transistor BJT, yaitu PNP dan NPN, dengan terminal yang disebut sebagai kolektor (Collector), basis (Base), dan emitor (Emitter).
Jenis PNP dan NPN memiliki fungsi yang sama namun berbeda dicara mengaktifkan dan polaritasnya.
Pada PNP transistor, material N diapit oleh 2 material P sedangkan pada NPN, material P diapit oleh 2 material N.
Berdasarkan cara mengakifkannya, transistor memiliki 3 kondisi operasi, yaitu mode aktif, mode cut off, dan mode saturasi.
Mode Pengoperasian Transistor
Sebelum memahami Transistor Sebagai Sakelar (Switch), selanjutnya tergantung pada kondisi bias, seperti maju (Forward) atau mundur (Reverse), transistor memiliki tiga mode operasi utama: mode aktif, cut-off, dan saturasi. Untuk memahami fungsi transistor sebagai saklar, penting bagi kita untuk memahami ketiga mode operasi transistor ini.
1. Mode Aktif
Pada mode ini, transistor umumnya digunakan sebagai penguat arus. Dalam mode aktif, persimpangan basis-emitor diberi bias maju, sementara persimpangan kolektor-basis diberi bias terbalik.
Dalam mode ini, arus mengalir antara emitor dan kolektor, dan jumlah arus yang mengalir sebanding dengan arus basis.
2. Mode Cut-off
Dalam mode ini, baik persimpangan basis-kolektor maupun persimpangan basis-emitor diberi bias terbalik. Hal ini mengakibatkan tidak adanya arus yang mengalir dari kolektor ke emitor ketika tegangan basis-emitor rendah.
Dalam mode ini, perangkat transistor benar-benar dimatikan (OFF) karena tidak ada arus yang mengalir melaluinya.
3. Mode Saturasi
Pada mode operasi ini, baik persimpangan basis-emitor maupun persimpangan basis-kolektor diberi bias maju.
Arus bebas mengalir dari kolektor ke emitor ketika tegangan basis-emitor tinggi. Dalam mode ini, perangkat transistor sepenuhnya AKTIF atau ON.
Transistor Sebagai Sakelar (Switch)
Fungsi Transistor Sebagai Sakelar (Switch) sering digunakan dalam berbagai perangkat elektronik karena keandalannya yang signifikan dengan biaya yang lebih rendah dibandingkan dengan relay konvensional.
Aplikasi switching seperti ini umumnya digunakan untuk mengendalikan motor, lampu, solenoid, dan lain-lain.
Perlu diketahui bahwa kedua jenis transistor bipolar, yaitu transistor NPN dan PNP, dapat digunakan sebagai sakelar.
Namun, untuk menggerakkan perangkat dengan daya tinggi, kita dapat menggunakan transistor daya tinggi. Dalam artikel ini, kita akan menggunakan transistor NPN sebagai contohnya.
1. Transistor NPN sebagai Sakelar
Sebuah transistor dapat digunakan sebagai saklar ketika tegangan diterapkan pada terminal basis.
Ketika tegangan yang cukup (Vin > 0,7 V) diberikan antara terminal basis dan emitor dengan tegangan kolektor ke emitor sekitar 0V, transistor berperan sebagai penghubung (sirkuit tertutup atau hubungan pendek). Arus kolektor (Vcc / Rc) akan mengalir melalui transistor.
Sebaliknya, ketika tidak ada tegangan atau tegangan nol diterapkan pada input, transistor beroperasi dalam kondisi cut-off dan bertindak sebagai sirkuit terbuka.
Dalam jenis koneksi switching, beban (dalam contoh ini adalah lampu LED) terhubung ke output switching dengan titik referensi.
Jadi, ketika transistor diaktifkan, arus akan mengalir dari sumber (source) ke ground melalui beban, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah ini :
2. Contoh Rangkaian dan Perhitungan Transistor NPN sebagai Sakelar
Masih dalam pembahasan Transistor Sebagai Sakelar (Switch), nah sebagai contoh, pada rangkaian di bawah ini, terdapat resistansi RB = 50 kΩ dan resistansi pada terminal kolektor RC = 0,7 kΩ. Tegangan Vcc adalah 5V dan nilai beta (β) transistor adalah 125.
Pada input basis, diberikan sinyal yang bervariasi antara 0 dan 5V. Kita akan mengamati output pada kolektor dengan memvariasikan Vi dalam dua kondisi, yaitu saat kondisi 0V dan kondisi 5V, seperti yang ditunjukkan dalam gambar.
Arus Kolektor
Ic = Vcc/Rc ketika VCE = 0
Ic = 5V/0.7 kΩ
Ic = 7.1 mA
Arus Basis
Ib = Ic / β
Ib = 7.1 mA/125
Ib = 56.8 µA
Dari perhitungan di atas, didapatkan bahwa nilai maksimum atau nilai puncak (peak value) dari arus kolektor dalam rangkaian ini adalah 7.1mA ketika Vce sama dengan nol.
Arus basis yang sesuai dengan arus kolektor adalah 56.8μA.
Jadi, jelas bahwa ketika arus basis melebihi 56.8µA, transistor akan berada dalam mode saturasi.
Ketika tegangan 0V diterapkan pada input (atau tidak ada tegangan yang diberikan), ini menyebabkan arus basis menjadi nol (0V) dan karena emitor di-ground-kan, persimpangan basis-emitor tidak diberi bias maju.
Oleh karena itu, transistor berada dalam kondisi mati (OFF) dan tegangan keluaran pada kolektor sama dengan 5V.
Ketika :
Vi = 0V, Ib = 0 and Ic =0,
Vc = Vcc – (IcRc)
Vc = 5V – 0
Vc = 5V
Namun, jika tegangan input yang diberikan ke terminal basis adalah 5 volt, maka arus basis dapat dihitung menggunakan hukum tegangan Kirchhoff.
Ketika :
Vi = 5V
Ib = (Vi – Vbe) / Rb
Untuk transistor silikon, Vbe = 0.7V
Maka:
Ib = (5V – 0.7V) / 50K ohm
Ib = 86 µA, yang lebih besar dari 56.8 µA
Karena arus basis lebih besar dari 56.8 µA, transistor akan didorong ke mode saturasi yang sepenuhnya ON ketika diberikan tegangan 5V pada input. Dengan demikian, output pada kolektor akan mendekati nol.
Penutup
Demikianlah penjelasan dari empatpilar.com mengenai transistor sebagai sakelar (switch): fungsi dan cara kerja secara lengkap.
Transistor, dengan peran pentingnya, telah membuka jalan bagi perkembangan teknologi modern yang kita nikmati saat ini.
Melalui pemahaman yang mendalam tentang cara kerja transistor, kita dapat memahami bagaimana berbagai inovasi teknologi berfungsi dan bagaimana kita dapat mengoptimalkan penggunaannya.
Semoga artikel mengenai Transistor Sebagai Sakelar (Switch) ini, dapat memberikan pemahaman yang baik kepada Kalian tentang transistor sebagai sakelar, dan menjadi inspirasi untuk terus mempelajari dan mengeksplorasi dunia elektronika dan teknologi.
Ingatlah bahwa setiap pengetahuan yang kita peroleh hari ini adalah langkah menuju masa depan yang lebih cerah dan lebih inovatif. Teruslah belajar dan berinovasi! Kata Pencarian Terpopulerhttps://www empatpilar com/transistor-sebagai-sakelar-switch/
