Transistor: Pengertian, Fungsi, Jenis, dan Cara Mengukurnya

Pengertian Transistor

Transistor adalah elemen semikonduktor dengan ragam fungsi yang melimpah seperti penguat, pengendali, penyearah, osilator, modulator, dan lain-lain. Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang paling lazim ditemui dalam berbagai sirkuit elektronik.

Hampir semua perangkat elektronik memanfaatkan transistor dalam berbagai keperluan rangkaiannya. Perangkat-perangkat elektronik tersebut meliputi televisi, komputer, ponsel, penguat audio, pemutar audio, pemutar video, konsol game, power supply, dan masih banyak lagi.

Transistor pertama kali ditemukan oleh tiga fisikawan asal Amerika Serikat pada akhir tahun 1947 dalam bentuk transistor bipolar. Mereka adalah John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley. Dengan penemuan ini, perangkat elektronik yang awalnya berukuran besar dapat dirancang menjadi lebih kecil dan portabel.

Ketiga fisikawan ini dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada tahun 1956 atas penemuan transistor ini. Namun, sebelum ketiga fisikawan Amerika Serikat tersebut menemukan transistor bipolar.

Seorang fisikawan Jerman bernama Julius Edgar Lilienfeld telah mempatenkan transistor jenis Field Effect Transistor di Kanada pada tahun 1925, tetapi Lilienfeld tidak pernah mempublikasikan hasil penelitiannya dalam bentuk tulisan maupun perangkat prototipe.Pada tahun 1932, seorang penemu Jerman bernama Oskar Heil juga mengajukan paten yang serupa di Eropa.

Seiring perkembangan teknologi, transistor kini hadir dalam beragam desain dengan karakteristik arus dan pengendalian yang unik. Ada transistor yang berada dalam kondisi mati (OFF) hingga terminal basis diberi arus listrik untuk berubah menjadi hidup (ON), sementara jenis lainnya tetap hidup (ON) hingga diberi arus listrik pada terminal basis untuk beralih menjadi mati (OFF).

Ada juga transistor yang memerlukan arus dan tegangan kecil untuk diaktifkan, serta yang hanya memerlukan tegangan untuk operasionalnya. Selain itu, ada transistor yang membutuhkan tegangan positif sebagai pemicu di terminal basis, sedangkan yang lain membutuhkan tegangan negatif sebagai pemicunya.

Fungsi Transistor

Fungsi-fungsi transistor antara lain:

• Sebagai penyearah
• Sebagai penguat tegangan dan daya
• Sebagai stabilisator tegangan
• Sebagai mixer
• Sebagai osilator
• Sebagai switch (pemutus dan penyambung sirkuit)

Jenis-Jenis Transistor

Secara umum, transistor dapat dibedakan menjadi dua kelompok besar: Transistor Bipolar dan Transistor Efek Medan (FET). Perbedaan utamanya terletak pada jenis bias yang digunakan: Transistor Bipolar memerlukan arus untuk mengendalikan terminalnya, sementara FET hanya memerlukan tegangan. Dalam operasinya, Transistor Bipolar menggunakan pembawa hole dan elektron, sedangkan FET hanya memerlukan salah satunya.

1. Bipolar Junction Transistor (BJT)

Jenis transistor ini bekerja dengan memanfaatkan aliran muatan dari kedua jenis material semikonduktor (positif (P) dan negatif (N)). BJT sendiri terbagi menjadi dua tipe berdasarkan susunan dopingnya:

• NPN: memiliki lapisan semikonduktor tipe-P diapit oleh dua lapisan tipe-N.
• PNP: memiliki lapisan semikonduktor tipe-N diapit oleh dua lapisan tipe-P.

2. Transistor Efek Medan (FET)

Transistor FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET (JFET) dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET (MOSFET). Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk sebuah dioda dengan kanal (materi semikonduktor antara Source dan Drain). 

Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda antara antara grid dan katode. Dan juga, keduanya (JFET dan tabung vakum) bekerja di "depletion mode", keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input.

FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dari tegangan gate dibandingkan dengan source saat FET menghantarkan listrik. Jika kita ambil N-channel FET sebagai contoh: dalam depletion mode, gate adalah negatif dibandingkan dengan source, sedangkan dalam enhancement mode, gate adalah positif. 

Untuk kedua mode, jika tegangan gate dibuat lebih positif, aliran arus di antara source dan drain akan meningkat. Untuk P-channel FET, polaritas-polaritas semua dibalik. Sebagian besar IGFET adalah tipe enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe depletion mod

Beda dari BJT, FET menggunakan medan listrik untuk mengontrol aliran arus. Jenis transistor ini tidak mengandalkan aliran muatan bipolar. FET memiliki beberapa sub-tipe, yaitu:

a. Junction Field-Effect Transistor (JFET)

Junction Field-Effect Transistor (JFET), juga dikenal sebagai JUGFET, adalah salah satu jenis transistor efek medan yang lebih sederhana. Berbeda dengan Bipolar Junction Transistor (BJT) yang mengandalkan aliran arus, JFET menggunakan medan listrik untuk mengontrol arus yang melewatinya.

b. Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET)

Transistor MOSFET, singkatan dari Metal Oxyde Semi Conductor atau Transistor efek medan, adalah jenis transistor yang bekerja dengan adanya modulasi dari medan listrik di dalam bahan semikonduktor. Antara FET dan MOSFET tidak ada perbedaan, hanya yang membedakan:

• Adanya lapisan S1O2 yang mambatasi gate dan channel. 

• Arus listrik yang masuk sangat kecil sekali. 

c. Unijunction Transistor (UJT)

UJT singkatan dari Unijunction Transistor, jenis ini umumnya sangat jarang digunakan terutama untuk transistor yang bekerja sebagai penguat. Jenis ini menyerupai jenis transistor lainnya, hanya pada transistor jenis ini mempunyai lambang yang agak berlainan. Biasanya jenis ini terdiri dari jenis PN UJT. Pada UJT mempunyai tiga kaki juga, hanya namanya Emitter dengan dua buah Basis, yaitu:

• Elektroda Basis Satu (Base One Electrode). 

• Elektroda Basis Dua (Base Two Elektrode).

Baca juga: Silicon controlled rectifier (SCR), Pengertian, Cara Kerja, dan Karakteristik

Selain kategori di atas, ada beberapa jenis transistor lainnya yang memiliki fungsi khusus, seperti:

• Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT): menggabungkan karakteristik BJT dan FET, cocok untuk aplikasi daya tinggi.
• Heterojunction Bipolar Transistor (HBT): menggunakan material semikonduktor berbeda pada lapisan BJT, menawarkan performa frekuensi tinggi.

Struktur Dasar Transistor

Transistor pada dasarnya adalah komponen elektronika yang terdiri dari tiga lapisan semikonduktor dan memiliki tiga terminal (kaki), yaitu terminal emitor (E), terminal basis (B), dan terminal kolektor (C).

Berdasarkan strukturnya, transistor sebenarnya merupakan gabungan dari dua dioda. Dari gabungan tersebut, transistor kemudian dibagi menjadi dua tipe yaitu transistor tipe NPN dan transistor tipe PNP, yang juga disebut sebagai transistor bipolar. Disebut bipolar karena memiliki dua polaritas dalam menghantarkan arus listrik.

NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif, sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.

Berikut ini adalah gambar tipe transistor berdasarkan lapisan semikonduktor yang membentuknya beserta simbol transistor NPN dan PNP.

Cara Mengukur Transistor

Kita dapat menggunakan multimeter analog maupun multimeter digital untuk mengukur atau menguji apakah sebuah transistor masih dalam kondisi baik. Perlu diingat dan diketahui bahwa terdapat perbedaan tata letak polaritas (merah dan hitam) pada probe multimeter digital dan multimeter analog saat mengukur atau menguji sebuah transistor. Berikut ini adalah cara menguji atau mengukur transistor dengan menggunakan multimeter analog dan multimeter digital.

A. Mengukur Transistor dengan Multimeter Analog

Cara Mengukur Transistor PNP dengan Multimeter Analog

• Atur posisi saklar pada posisi OHM (Ω) x1k atau x10k.
• Hubungkan probe merah (positif) pada terminal basis (B) dan probe hitam (negatif) pada terminal emitor (E). Jika jarum bergerak ke kanan menunjukkan nilai tertentu, berarti transistor tersebut dalam kondisi baik.
• Pindahkan probe hitam ke terminal kolektor (C). Jika jarum bergerak ke kanan menunjukkan nilai tertentu, berarti transistor tersebut dalam kondisi baik.

Cara Mengukur Transistor NPN dengan Multimeter Analog

• Atur posisi saklar pada posisi OHM (Ω) x1k atau x10k. Hubungkan probe hitam (negatif) pada terminal basis (B) dan probe merah (positif) pada terminal emitor (E). Jika jarum bergerak ke kanan menunjukkan nilai tertentu, berarti transistor tersebut dalam kondisi baik.
• Pindahkan probe merah ke terminal kolektor (C). Jika jarum bergerak ke kanan menunjukkan nilai tertentu, berarti transistor tersebut dalam kondisi baik.

Catatan: Jika tata letak probe dibalik dari cara yang disebutkan di atas, maka jarum pada multimeter analog tidak akan bergerak sama sekali atau "Open."

B. Mengukur Transistor dengan Multimeter Digital

Pada umumnya, multimeter digital memiliki fungsi mengukur dioda dan resistansi (ohm) dalam saklar yang sama. Maka untuk multimeter digital jenis ini, pengujian transistor terbalik dengan cara menguji transistor dengan menggunakan multimeter analog. Cara Mengukur Transistor PNP menggunakan Multimeter Digital

• Atur posisi saklar pada posisi dioda. Hubungkan probe hitam (-) pada terminal basis (B) dan probe merah pada terminal emitor (E). Jika display multimeter menunjukkan nilai voltage tertentu, berarti transistor tersebut dalam kondisi baik.
• Pindahkan probe merah (+) ke terminal kolektor (C). Jika display multimeter menunjukkan nilai voltage tertentu, berarti transistor tersebut dalam kondisi stabil.

Cara Mengukur Transistor NPN menggunakan Multimeter Digital

• Atur posisi saklar pada posisi dioda. Hubungkan probe merah (+) pada terminal basis (B) dan probe hitam pada terminal emitor (E). Jika display multimeter menunjukkan nilai voltage tertentu, berarti transistor tersebut dalam kondisi baik.
• Pindahkan probe hitam (-) ke terminal kolektor (C). Jika display multimeter menunjukkan nilai voltage tertentu, berarti transistor tersebut dalam kondisi baik.

Catatan: Jika tata letak probe dibalik dari cara yang disebutkan di atas, maka display multimeter digital tidak akan menunjukkan nilai voltage atau "Open."

Semoga bermanfaat, kunjungi artikel-artikel dari Kelas Teknisi lainnya, terima kasih.