Bipolar Junction Transistor BJT
Bipolar Junction Transistor (BJT) atau Transistor persambungan bipolar merupakan transistor yg tersusun atas tiga terminal semikonduktor terdoping yang dipisahkan oleh dua sambungan pn. Tiga terminal tadi merupakan Base (B), Collector (C), dan Emitter (E). Daerah base merupakan semikonduktor menggunakan sedikit doping serta sangat tipis jika dibandingkan dengan emitter (doping paling banyak) juga kolektor (semikonduktor berdoping sedang). Fungsi utama pembuatan transistor BJT merupakan sebagai penguat (amplifier). Karena sifatnya, transistor ini jua dapat digunakan dalam keperluan lain, seperti sebagai saklar elektronis.
Jenis Bipolar Junction Transistor
BJT terbagi atas dua jenis yaitu NPN serta PNP. Apabila wilayah P berada pada himpitan antara dua wilayah N maka diklaim transistor NPN, serta bila wilayah N berada pada himpitan antara 2 wilayah P maka dianggap transistor PNP. Sambungan pn yang menghubungkan daerah base serta emitter dikenal menjadi sambungan base-emiter (base-emitter junction), sedangkan sambungan pn yang menghubungkan wilayah base serta kolektor dikenal sebagai sambungan base-kolektor (base-collector junction).
Pada gambar berikut merupakan struktur dan symbol menurut transistor persambungan bipolar tipe PNP dan NPN. Istilah bipolar dipakai lantaran adanya elektron serta hole sebagai muatan pembawa (carriers) didalam struktur transistor.
Gambar struktur dan symbol BJT
Pergerakan muatan dalam transistor
Nilai VCE (sat) transistor silikon = 0,dua voltNilai VCE (sat) transistor germanium = 0,1 volt
Daerah yg terletak di bawah IB = ICO. Daerah cut-off terjadi apabila sambungan kolektor dan emitor sama-sama diberi bias balik . Pada daerah cut-off, IE = 0 ; IC =ICO = IB.
Keterangan:
VK = tegangan lutut (knee)
IB = Arus basis
ICO = Arus cut-off
VCE = Tegangan kolektor-emitor
VCE(sat) = Tegangan kolektor-emitor pada daerah saturasi
Kurva karakteristik basis merelasikan antara arus basis (IB) dan tegangan basis-emitor (VBE) dengan tegangan kolektor-emitor (VCE) menjadi parameternya.
Kurva basis diatas bisa terlihat dalam indera ukur yg bernama osiloskop menggunakan cara menghubung singkatkan kolektor-emitor (VCE = 0) serta emitor diberi bias maju.
Dengan bertambahnya VCE dalam VBE yang konstan (tetap), maka lebar wilayah deplesi pada sambungan kolektor bertambah dan mengakibatkan lebar basis efektif berkurang. Dengan berkurangnya lebar basis, maka arus basis (IB) rekombinasi juga berkurang.
Gambar struktur dan symbol BJT
Prinsip Kerja Bipolar Junction Transistor
Gambar dibawah memperlihatkan rangkaian kedua jenis transistor npn dan pnp pada mode operasi aktif transistor sebagai amplifier. Pada ke 2 rangkaian, sambungan base-emiter (BE) dibias maju (forward-biased) sedangkan sambungan base-kolektor (BC) dibias mundur (reverse-biased).
Forward-Reverse Bias dalam BJT NPN serta PNP
Sebagai citra dan ilustrasi kerja transistor BJT, misalkan pada transistor npn. Ketika base dihubungkan menggunakan catu tegangan positif dan emiter dicatu dengan tegangan negatif maka daerah depletion BE akan menyempit. Pencatuan ini akan mengurangi tegangan barrier internal sehingga muatan mayoritas (tipe n) bisa buat melewati daerah sambungan pn yg terdapat. Beberapa hole dan elektron akan mengalami rekombinasi pada wilayah sambungan sehingga arus mengalir melalui device dibawa sang hole pada base(daerah tipe-p) dan elektron pada emiter (daerah tipe-n ). Lantaran derajat doping dalam emiter (daerah tipe n) lebih besar daripada base (wilayah tipe p), arus maju akan dibawa lebih poly sang elektron. Aliran dari muatan minoritas akan sanggup melewati sambungan pn sebagai kondisi reverse bias tetapi dalam skala yang kecil sehingga arus yang ada pun sangat mini dan dapat diabaikan.
Elektron banyak mengalir berdasarkan emiter ke daerah base yg tipis. Lantaran wilayah base berdoping sedikit, elektron dalam hole tidak dapat berekombinasi seluruhnya namun berdifusi ke pada daerah depletion BC. Karena base dicatu negatif serta kolektor dicatu positif (reverse bias), maka depletion BC akan melebar. Pada wilayah depletion BC, elektron yg mengalir dari emiter ke base akan terpampat dalam daerah depletion BC. Lantaran dalam daerah kolektor masih ada muatan minoritas (ion positif) maka dalam wilayah sambungan BC akan terbentuk medan listrik oleh gaya tarik menarik antara ion positif serta ion negatif sehingga elektron tertarik kedaerah kolektor. Arus listrik lalu akan mengalir melalui device.
Pergerakan muatan dalam transistor
Selain itu, terdapat pula Prinsip Transistor sebagai Penguat (amplifier), artinya transistor bekerja pada daerah antara titik jenuh serta syarat terbuka (cut off), namun tidak pada syarat keduanya.
Prinsip Transistor sebagai penghubung (saklar) yaitu, transistor akan mengalami Cutoff apabila arus yg melalaui basis sangat kecil sekali sehinga kolektor serta emitor akan seperti kawat yang terbuka, dan Transistor akan mengalami jenuh bila arus yang melalui basis terlalu akbar sebagai akibatnya antara kolektor dan emitor bagaikan dawai terhubung menggunakan begitu tegangan antara kolektor dan emitor Vce adalah 0 Volt dari cara kerja diataslah kenapa transistor bisa difungsikan sebagai saklar.
Karakteristik Transistor (BJT)
1. Kurva Kolektor
Karakteristik kolektor yang terlihat dari pengamatan kurva kolektor dibawah ini merelasikan antara IC , VBE, dan IB menjadi asal parameter. Dari kurva kolektor tadi, tampak disana terdapat 4 daerah yaitu daerah aktif, daerah saturation (jenuh), daerah cuf-off (putus), dan wilayah breakdown (dadal).
Kurva kolektor
Daerah aktif
Daerah antara tegangan lutut (knee), VK serta tegangan dadal (breakdown), VBR dan diatas IB = ICO. Daerah aktif terjadi jika sambungan emitor diberi bias maju serta sambungan kolektor diberi bias pulang. Pada daerah aktif arus kolektor sebanding dengan arus basis ( IC = IB).Daerah saturation (jenuh)
Daerah dengan VCE lebih mini berdasarkan tegangan lutut (VK). Daerah saturasi terjadi jika sambungan emitor serta basis sama-sama diberi bias maju. Pada daerah saturasi, arus kolektor (IC) nir tergantung pada arus basis (IB).Nilai VCE (sat) transistor silikon = 0,dua voltNilai VCE (sat) transistor germanium = 0,1 volt
Daerah cut-off (putus)
Daerah yg terletak di bawah IB = ICO. Daerah cut-off terjadi apabila sambungan kolektor dan emitor sama-sama diberi bias balik . Pada daerah cut-off, IE = 0 ; IC =ICO = IB. Daerah breakdown (dadal)
Daerah yg terletak di atas batas tegangan maksimum kolektor-emitor (VCE) suatu transistor. VCE maksimum dalam beberapa jeni transistor adalah bhineka. Pada kurva kolektor diatas terlihat, daerah breakdown terjadi sesudah VCE transistor mencapai diatas ± 10 volt. Transistor tidak boleh bekerja dalam daerah ini, lantaran transistor bisa menjadi rusak.Keterangan:
VK = tegangan lutut (knee)
IB = Arus basis
ICO = Arus cut-off
VCE = Tegangan kolektor-emitor
VCE(sat) = Tegangan kolektor-emitor pada daerah saturasi
2. Kurva Basis
Kurva karakteristik basis merelasikan antara arus basis (IB) dan tegangan basis-emitor (VBE) dengan tegangan kolektor-emitor (VCE) menjadi parameternya. Kurva karakteristik basis
Kurva basis diatas bisa terlihat dalam indera ukur yg bernama osiloskop menggunakan cara menghubung singkatkan kolektor-emitor (VCE = 0) serta emitor diberi bias maju.
Dengan bertambahnya VCE dalam VBE yang konstan (tetap), maka lebar wilayah deplesi pada sambungan kolektor bertambah dan mengakibatkan lebar basis efektif berkurang. Dengan berkurangnya lebar basis, maka arus basis (IB) rekombinasi juga berkurang.
Catatan :
- VK (tegangan lutut) atau tegangan ambang/threshold.
Untuk transistor silikon = 0.5 hingga 0,6 volt
Untuk transistor germanium = 0,1 sampai 0,dua volt - VBE (tegangan basis-emitor) pada daerah aktif.
Untuk transistor silikon = 0.7 volt
Untuk transistor germanium = 0,dua volt - VBE transistor ideal.
VBE = 0 volt
3. Kurva Beta
Kurva beta memberitahuakn bahwa nilai β akan berubah menggunakan ditentukan oleh suhu (T) serta arus kolektor (IC). Berikut karakteristiknya:- Nilai β bertambah jika suhu (T) naik.
- Nilai β bertambah bila arus kolektor (IC) naik.
- Nilai β turun apabila arus kolektor (IC) naik di luar nilai eksklusif.
Kurva beta (β) pada BJT
