Prinsip Dasar Transistor Sebagai Saklar

Setelah pada artikel sebelumnya kita membahas pengenalan transistor, maka pada artikel kali ini kita akan membahas bagaimana transistor bila difungsikan sebagai saklar. Pada trasnsistor bipolar, arus kolektor secara proporsional dibatasi oleh arus basis. Sehingga hal ini membuat transistor bisa digunakan sebagai jenis saklar pengontrol arus. Sebuah aliran elektron yang relatif kecil yang mengalir melalui basis mampu mengontrol aliran elektron yang jauh lebih besar yang mengalir melalui kolektor. Misalnya saja kita memiliki lampu yang bisa dikontrol ON dan OFF menggunakan saklar, maka gambar rangkaian lampu yang sederhana tersebut akan seperti gambar dibawah ini (gambar a).

Pada rangkaian lampu sederhana tersebut kita bisa menempatkan transistor ditempat saklar untuk menunjukkan bagaimana transistor bekerja sebagai pengontrol aliran elektron atau arus seperti halnya fungsi saklar. Ingat, bahwa arus yang dikontrol atau arus utama tersebut mengalir dari kolektor ke emitor atau sebaliknya dari emitor ke kolektor (tergantung jenis transistor PNP atau NPN). Karena kolektor dan emitor merupakan kaki transistor yang dilalui arus utama, maka kaki kolektor dan emitor harus diposisikan seperti 2 terminal saklar. Kita juga harus memperhatikan bahwa aliran elektron berlawanan dengan simbol panah yang ada pada kaki emitor, hal ini bertujuan agar transistor bekerja pada bias yang benar. Coba perhatikan gambar b dan c dibawah ini (perbedaan antara rangkaian transistor PNP dan NPN jika digunakan sebagai saklar).

(a) saklar mekanikal, (b) transistor NPN sebagai saklar, (c) transistor PNP sebagai saklar

Tidak ada masalah dalam pemilihan jenis transistor, baik PNP atau NPN dapat digunakan, yang terpenting adalah arah aliran arus harus tepat agar transistor bekerja dalam bias yang benar.

Dalam hal ini, kita menggunakan transistor NPN sebagai rangkaian contoh kita. Arus basis merupakan arus yang mengontrol transistor, tanpa adanya arus basis atau arus basis sama dengan nol, maka transistor tidak akan ON dan lampu juga tidak akan ON (lampu Off / mati terus). Oleh karena itu kita perlu menambahkan sesuatu untuk memiliki arus basis. Ingat pada transistor NPN, arus basis merupakan arus yang mengalir dari emitor ke basis (arah aliran arus berlawanan dengan arah simbol panah pada emitor). Dan hal yang mungkin paling sederhana untuk dilakukan adalah menghubungkan kabel antara basis dengan kolektor dengan menggunakan saklar, seperti gambar dibawah ini.

Transistor : (a) cutoff, lampu off, (b) jenuh(saturation), lampu on

Jika saklar terbuka seperti pada gambar (a) diatas, itu berarti kawat basis tidak terhubung dengan apapun dan tidak ada arus atau elektron yang mengalir pada basis transistor tersebut atau arus basis sama dengan nol. Dalam keadaan ini transistor dikatakan menjadi cutoff (menghambat atau mematikan aliran arus). Dan jika saklar tertutup seperti pada gambar (b) diatas, elektron akan dapat mengalir dari emitor ke basis transistor, lalu melalui saklar dan sisi kiri lampu, dan kembali ke baterai pada sisi positifnya. Arus basis ini memungkinkan untuk mengalirkan elektron yang jauh lebih besar dari emitor ke kolektor (mengalirkan arus utama). Sehingga lampu akan menyala dengan terang. Dalam keadaan arus sirkit maksimum seperti ini, transistor dikatakan menjenuh.

Tentu saja rangkaian atau sirkuit transistor diatas nampak sia-sia, untuk apa kita menggunakan transistor bila kita masih menggunakan saklar pada sirkuit tersebut? Mengapa tidak kembali pada sirkuit yang sebelumnya saja, dimana kita tidak menggunakan transistor tapi menggunakan saklar secara langsung untuk mengontrol On-Off lampu?

Memang fungsi transistor pada sirkuit diatas hanya sebuah contoh, namun pada sirkuit itu dapat menjelaskan bahwa untuk menghidupkan transistor atau untuk melewatkan arus utama yang besar hanya diperlukan arus basis yang kecil. Hal ini mungkin menjadi keuntungan penting bila saklar yang digunakan memiliki rating arus yang kecil. Kita misalkan saja rating arus saklar pada sirkuit diatas itu kecil. Jadi sebuah saklar kecil dapat digunakan mengontrol arus beban yang relatif tinggi dengan menggunakan rangkaian sikuit transistor sebagai saklar (seperti gambar diatas). Dan yang lebih penting, perilaku pengendali transistor tersebut memungkinkan kita untuk menggunakannya dengan tujuan yang sama,namun dengan device pengontrol arus basis transistor yang berbeda. Perhatikan gambar dibawah ini, dimana sepasang sel surya menyediakan tegangan 1V yang dapat mengatasi tegangan pengendali transistor 0,7 V_BE sehingga mampu untuk memberikan arus basis dan menghidupkan transistor, yang berarti juga bisa mengontrol lampu.

Sel surya berfungsi sebagai sensor cahaya

Atau kita juga bisa menggunakan termokopel dengan jumlah yang banyak dan dihubungkan secara seri, sehingga dapat memberikan arus basis untuk mengaktifkan transistor. Lihat gambar dibawah ini.

Dengan menggunakan sensor panas (termokopel)

Sebuah termokopel tunggal dapat menyediakan 10s mV, dengan jumlah banyak dalam seri akan bisa menghasilkan  tegangan lebih dari 0,7 V (teggangan pengendali transistor V_BE ). Sehingga dapat memberikan arus basis, dan arus utama atau arus kolektor dapat mengalir ke lampu.

Bahkan mikrofon dengan tegangan dan arus yang cukup dapat mengaktifkan transistor. Asalkan outputnya disearahkan dulu dari AC ke DC, agar sambungan PN atau PN junction emitor-basis di dalam transistor tersebut selalu bias maju. Seperti gambar dibawah ini.

Dengan sinyal AC dari mikrofon yand disearahkan terlebih dulu menjadi DC

Mungkin fungsi transistor sudah cukup jelas sekarang, dimana sumber arus DC yang cukup dapat digunakan untuk mengaktifkan transistor, dan disini kita melihat fungsi transistor tidak hanya sebagai saklar(switching) , tapi juga sebagai penguat(amplifier). Dimana sinyal daya yang relatif rendah dapat mengontrol jumlah daya yang relatif besar. Dan perlu untuk dicatat dan diingat bahwa daya yang sebenarnya digunakan untuk menghidupkan lampu adalah daya yang berasal dari baterai yang berada di kanan skema atau sirkuit, bukannya dari daya kecil atau sinyal arus kecil solar cell, termokopel, dan mikrofon yang sedang ajaib berubah menjadi daya yang besar. Namun sebaliknya, sumber-sumber daya kecil itu hanya mengendalikan daya baterai untuk menerangi lampu.

Baca juga artikel selanjutnya tentang "Bagaimana cara mengecek atau mengetahui kondisi transistor bipolar " dan "Transistor dalam mode aktif"

Tweet

Subscribe to receive free email updates: