Share it

Selasa, 16 November 2010

Transistor

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah
transistor merupakan suatu komponen yang sangat dibutuhkan dalam suatu rangkaian elektronik Kini elektonika merupakan salah satu ilmu yang penting. Elektronika telah banyak mengubah kehidupan kita. Radio, Televisi, Hand-Phone, Komputer dan Kalkulator saku merupakan contoh peralatan elektronika yang biasa kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Hampir dipastikan setiap rangkaian elektronika menggunakan satu atau lebih transistor. Apa saja yang dapat dilakukan oleh benda ajaib mungil bernama transistor itu? Ternyata tak banyak ! Transistor hanyalah alat untuk mengatur arus listrik seperti saklar, ia dapat menghubung dan memutus aliran listrik. Jutaan transistor yang ada dalam komputer hanyalah bekerja sebagai pemutus dan penghubung arus listrik belaka. Ini cukup mengejutkan bagi kita mengingat komputer dapat melakukan pekerjaan yang amat rumit yang mana diwujudkan secara “sederhana” oleh transistor.
Selain sebagai saklar transistor digunakan juga sebagai penguat. Pada penerima radio sinyal listrik yang diterima antena radio sangat lemah. Transistor menguatkan sinyal tersebut sehingga kita dapat mendengar suara penyiar. Demikian pula sinyal listrik dari microphone yang digunakan penyanyi di atas panggung. Sinyal listrik yang dihasilkan microphone lemah, kemudian transistor memperkuat sinyal tersebut sehingga mampu mengerakkan speaker. Suara penyanyi itupun terdengar sangat keras oleh penonton.

1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan pokok yang melandasi penulisan mengenai transistor
1.apa itu transistor ?
2.kegunaannya pada alat?
3.Karakteristiknya?

1.3 Maksud dan Tujuan
1.3.1 Maksud
• Mencari informasi tentang pengertian umum mengenai transistor.
• Mengetahui tipe-tipe transistor
• Menjelaskan pengunaan transistor.
1.3.2 Tujuan
• Mahasiswa dapat mengetahui pengertian umum transistor.
• Dapat mengetahui apa itu transistor?.
• Dapat mengetahui manfaat transisto.

1.4 Sasaran
Tulisan ini diajukan kepada seluruh mahasiswa, terutama mahasiswa yang terjun dan tertarik dalam bidang elekronika. Juga tulisan ini diajukan kepada dosen atau tenaga pengajar pengampu mata kuliah kimia dan bahan.

1.5 Ruang Lingkup
Ruang lingkup substansial bahasan pada tulisan ini adalah terdiri dari pengertian transistor, penggunaannya,tipe-tipe,serta macam transistor.



Daftar isi
HALAMAN JUDUL......................................................................................................................................................i
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pembahasan Transistor.............................................................................................................1
1.2 Rumusan masalah..............................................................................................................................................1
1.3 Maksud dan Tujuan............................................................................................................................................1
1.4 Sasaran...............................................................................................................................................................1
1.5 Ruang Lingkup....................................................................................................................................................1
1.6Daftar isi..............................................................................................................................................................1
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Transistor...........................................................................................................................................................2
• Cara Kerja Semikonduktor
• Cara kerja Transistor
• Jenis-jenis transistor
2.2 Tipe-tipe Transistor...........................................................................................................................................6
• Transistor Darlington
• Transistor efek medan gerbang pertemuan
• Transistor efek medan peka-ion
• Transistor efek-medan
• MOSFET
• Transistor pertemuan dwikutub
• Transistor dwikutub gerbang-terisolasi
2.3 Logika Transistor..............................................................................................................................................37
• Logika Dioda-transistor
• Logika transistor-transistor
2.4 Penerapan Tarnsistor ada alat.........................................................................................................................45
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan......................................................................................................................................................49
3.2DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................................................................50



BAB II
PEMBAHASAN
Transistor
T
ransistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.


Transistor through-hole (dibandingkan dengan pita ukur sentimeter)
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen lainnya.
Cara kerja semikonduktor
Pada dasarnya, transistor dan tabung vakum memiliki fungsi yang serupa; keduanya mengatur jumlah aliran arus listrik.
Untuk mengerti cara kerja semikonduktor, misalkan sebuah gelas berisi air murni. Jika sepasang konduktor dimasukan kedalamnya, dan diberikan tegangan DC tepat dibawah tegangan elektrolisis(sebelum air berubah menjadi Hidrogen dan Oksigen), tidak akan ada arus mengalir karena air tidak memiliki pembawa muatan (charge carriers). Sehingga, air murni dianggap sebagai isolator. Jika sedikit garam dapur dimasukan ke dalamnya, konduksi arus akan mulai mengalir, karena sejumlah pembawa muatan bebas (mobile carriers, ion) terbentuk. Menaikan konsentrasi garam akan meningkatkan konduksi, namun tidak banyak. Garam dapur sendiri adalah non-konduktor (isolator), karena pembawa muatanya tidak bebas.
Silikon murni sendiri adalah sebuah isolator, namun jika sedikit pencemar ditambahkan, seperti Arsenik, dengan sebuah proses yang dinamakan doping, dalam jumlah yang cukup kecil sehingga tidak mengacaukan tata letak kristal silikon, Arsenik akan memberikan elektron bebas dan hasilnya memungkinkan terjadinya konduksi arus listrik. Ini karena Arsenik memiliki 5 atom di orbit terluarnya, sedangkan Silikon hanya 4. Konduksi terjadi karena pembawa muatan bebas telah ditambahkan (oleh kelebihan elektron dari Arsenik). Dalam kasus ini, sebuah Silikon tipe-n (n untuk negatif, karena pembawa muatannya adalah elektron yang bermuatan negatif) telah terbentuk.
Selain dari itu, silikon dapat dicampur dengan Boron untuk membuat semikonduktor tipe-p. Karena Boron hanya memiliki 3 elektron di orbit paling luarnya, pembawa muatan yang baru, dinamakan "lubang" (hole, pembawa muatan positif), akan terbentuk di dalam tata letak kristal silikon.
Dalam tabung hampa, pembawa muatan (elektron) akan dipancarkan oleh emisi thermionic dari sebuah katode yang dipanaskan oleh kawat filamen. Karena itu, tabung hampa tidak bisa membuat pembawa muatan positif (hole).
Dapat disimak bahwa pembawa muatan yang bermuatan sama akan saling tolak menolak, sehingga tanpa adanya gaya yang lain, pembawa-pembawa muatan ini akan terdistribusi secara merata di dalam materi semikonduktor. Namun di dalam sebuah transistor bipolar (atau diode junction) dimana sebuah semikonduktor tipe-p dan sebuah semikonduktor tipe-n dibuat dalam satu keping silikon, pembawa-pembawa muatan ini cenderung berpindah ke arah sambungan P-N tersebut (perbatasan antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n), karena tertarik oleh muatan yang berlawanan dari seberangnya.
Kenaikan dari jumlah pencemar (doping level) akan meningkatkan konduktivitas dari materi semikonduktor, asalkan tata-letak kristal silikon tetap dipertahankan. Dalam sebuah transistor bipolar, daerah terminal emiter memiliki jumlah doping yang lebih besar dibandingkan dengan terminal basis. Rasio perbandingan antara doping emiter dan basis adalah satu dari banyak faktor yang menentukan sifat penguatan arus (current gain) dari transistor tersebut.
Jumlah doping yang diperlukan sebuah semikonduktor adalah sangat kecil, dalam ukuran satu berbanding seratus juta, dan ini menjadi kunci dalam keberhasilan semikonduktor. Dalam sebuah metal, populasi pembawa muatan adalah sangat tinggi; satu pembawa muatan untuk setiap atom. Dalam metal, untuk mengubah metal menjadi isolator, pembawa muatan harus disapu dengan memasang suatu beda tegangan. Dalam metal, tegangan ini sangat tinggi, jauh lebih tinggi dari yang mampu menghancurkannya. Namun, dalam sebuah semikonduktor hanya ada satu pembawa muatan dalam beberapa juta atom. Jumlah tegangan yang diperlukan untuk menyapu pembawa muatan dalam sejumlah besar semikonduktor dapat dicapai dengan mudah. Dengan kata lain, listrik di dalam metal adalah inkompresible (tidak bisa dimampatkan), seperti fluida. Sedangkan dalam semikonduktor, listrik bersifat seperti gas yang bisa dimampatkan. Semikonduktor dengan doping dapat dirubah menjadi isolator, sedangkan metal tidak.
Gambaran di atas menjelaskan konduksi disebabkan oleh pembawa muatan, yaitu elektron atau lubang, namun dasarnya transistor bipolar adalah aksi kegiatan dari pembawa muatan tersebut untuk menyebrangi daerah depletion zone. Depletion zone ini terbentuk karena transistor tersebut diberikan tegangan bias terbalik, oleh tegangan yang diberikan di antara basis dan emiter. Walau transistor terlihat seperti dibentuk oleh dua diode yang disambungkan, sebuah transistor sendiri tidak bisa dibuat dengan menyambungkan dua diode. Untuk membuat transistor, bagian-bagiannya harus dibuat dari sepotong kristal silikon, dengan sebuah daerah basis yang sangat tipis.

Cara kerja transistor
Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda.
Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut.
FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut.
Jenis-jenis transistor
PNP P-channel
NPN N-channel
BJT JFET
Simbol Transistor dari Berbagai Tipe
Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:
 Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide
 Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain
 Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.
 Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel
 Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power
 Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain
 Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain





Tipe transistor

Transistor Darlington
Transistor Darlington adalah rangkaian elektronika yang terdiri dari sepasang transistor bipolar (dwi kutub) yang tersambung secara tandem (seri). Sambungan seri seperti ini dipakai untuk mendapatkan penguatan (gain) yang tinggi, karena hasil penguatan pada transistor yang pertama akan dikuatkan lebih lanjut oleh transistor kedua. Keuntungan dari rangkaian Darlington adalah penggunaan ruang yang lebih kecil dari pada rangkaian dua buah transistor biasa dengan bentuk konfigurasi yang sama. Penguatan arus listrik atau gain dari rangkaian transistor Darlington ini sering dituliskan dengan notasi β atau hFE.


Diagram rangkaian dari transistor Darlington menggunakan pasangan transistor NPN
Rangkaian transistor Darlington ditemukan pertama kali oleh Sidney Darlington yang bekerja di Laboratorium Bell di Amerika Serikat. Jenis rangkaian hasil penemuannya ini telah mendapatkan hak paten, dan banyak dipakai dalam pembuatan Sirkuit terpadu (IC atau Integrated Circuits) chip. Jenis rangkaian yang mirip dengan transistor Darlington adalah rangkaian pasangan Sziklai yang terdiri dari sepasang transistor NPN dan PNP. Rangkaian Sziklai sering dikenal sebagai rangkaian 'Complementary Darlington' atau 'rangkaian kebalikan dari Darlington'.
Transistor Darlington bersifat seolah-olah sebagai satu transistor tunggal yang mempunyai penguatan arus yang tinggi. Penguatan total dari rangkaian ini merupakan hasil kali dari penguatan masing-masing transistor yang dipakai:



Dan
Jika rangkaian dipakai dalam moda tunggal emitor maka RE adalah nol dan Nilai

dan
penguatan total dari transistor Darlington bisa mencapai 1000 kali atau lebih. Dari luar transistor Darlington nampak seperti transistor biasa dengan 3 buah kutub: B (basis), C (Kolektor), dan E (Emitter). Dari segi tegangan listriknya, voltase base-emitter rangkaian ini juga lebih besar, dan secara umum merupakan jumlah dari kedua tegangan masing-masing transistornya, seperti nampak dalam rumus berikut:
VBE = VBE1 + VBE2




Transistor efek medan gerbang pertemuan


Transistor efek medan gerbang pertemuan
Simbol
Tipe Komponen aktif
Kategori Transistor FET

Penemu John Bardeen, Walter Houser Brattain dan William Shockley(1947)

Komponen sejenis MOSFET

Kemasan 3 kaki (gerbang, cerat, sumber)
Kotak ini: lihat • bicara



Arus listrik dari sumber ke cerat dalam JFET kanal-p dikurangi jika tegangan diberikan ke gerbang.
Transistor efek medan gerbang pertemuan (JFET atau JUGFET) adalah tipe paling sederhana dari transistor efek medan. Ini dapat digunakan sebagai sebuah sakelar terkendali elektronik atau resistansi terkendali tegangan. Muatan listrik mengalir melalui kanal semikonduktor diantara saluran sumber dan cerat. Dengan memberikan tegangan panjar ke saluran gerbang, kanal dijepit, jadi arus listrik dihalangi atau dimatikan sepenuhnya.
Sejarah
JFET telah diramalkan oleh Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1925 dan pertengahan tahun 1930-an, teori operasinya telah cukup untuk mendapatkan paten. Tetapi, pada waktu itu tidak mungkin untuk membuat kristal terkotori dengan ketelitian yang cukup untuk menunjukkan efek JFET. Pada tahun 1947, peneliti John Bardeen, Walter Houser Brattain, dan William Shockley mencoba untuk membuat JFET ketika mereka menemukan transistor titik kontak. JFET praktis pertama dibuat beberapa tahun kemudian.
Struktur
JFET adalah sebuah bahan semikonduktor yang cukup panjang, dikotori untuk mendapatkan muatan listrik positif (tipe-p) atau negatif (tipe-n) yang melimpah. Koneksi pada setiap ujung semikonduktor membentuk sumber dan cerat. Saluran gerbang mempunyai pengotoran yang berlawanan dengan kanal yang mengelilinginya, jadi terbentuk pertemuan p-n pada antarmuka. Saluran yang menghubungkan keluar biasanya dibuat ohmik.
Tegangan jepit
Untuk menjepit kanal dibutuhkan panjar terbalik tertentu pada pertemuan (VGS). Tegangan jepit ini bervariasi takmenentu, bahkan diantara peranti satu tipe yang diproduksi oleh pabrik yang sama. Sebagai contohnya, VGS(off) untuk peranti J201 dari Temic bervariasi dari -0.8V hingga -4V.[1] Harga lazim bervariasi antara 0.3V hingga 10V. Untuk mematikan peranti kanal-n, dibutuhkan tegangan negatif pada gerbang-sumber (-VGS). Sebaliknya, untuk mematikan peranti kanal-p dibubuhkan tegangan positif pada gerbang-sumber (+VGS).
Perbandingan dengan transistor lain
Arus gerbang JFET (kebocoran mundur pada pertemuan p-n gerbang-ke-kanal) lebih besar daripada MOSFET (yang mempunyai isolator oksida diantara gerbang dan kanal), tetapi jauh lebih rendah dari arus basis pada transistor BJT. JFET mempunyai transkonduktansi yang lebih tinggi dari MOSFET, karenanya JFET digunakan pada beberapa penguat operasi desah rendah dan impedansi masukan tinggi.
Simbol skematis
Gerbang pada JFET kadang-kadang digambarkan ditengah-tengah kanal (tidak pada elektroda sumber maupun cerat seperti diatas). Kesimetrisan ini menunjukkan bahwa cerat dan sumber dapat dipertukarkan, jadi simbol tersebut sebaiknya hanya digunakan pada JFET yang benar-benar dapat dipertukarkan (dimana ini tidak selalu benar untuk semua JFET). Resminya, simbol seharusnya digambarkan didalam lingkaran (menunjukkan kemasan peranti). Simbol tanpa lingkaran digunakan ketika menggambar skema sirkuit terpadu, bahkan saat ini, juga digunakan pada skema komponen tersendiri. Panah menunjukkan polaritas dari pertemuan p-n yang terbentuk diantara kanal dan gerbang. Sama seperti dioda biasa, panah menunjuk dari p ke n (arah dari arus konvensional ketika dipanjar maju).
Model matematis
Arus pada N-JFET yang dikarenakan oleh tegangan kecil VDS adalah:

Dimana:
 2a = ketebalan kanal
 W = lebar kanal
 L = panjang kanal
 q = muatan listrik = 1.6 x 10-19 C
 μn = pergerakan elektron
 Nd = konsentrasi pengotor
Di daerah penjenuhan:

Di daerah linier:

atau







Transistor efek medan peka-ion

Transistor efek medan peka-ion
Tipe Komponen aktif

Kategori Transistor FET

Prinsip kerja Ionisasi pertemuan
Komponen sejenis MOSFET, DNAFET

Kemasan 3 kaki (sumber, cerat, gerbang bercelah)
Kotak ini: lihat • bicara

Transistor efek medan peka-ion (ISFET) adalah jenis transistor efek medan yang dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi ion dalam suatu larutan.
Konstruksi
Sumber dan cerat pada ISFET dikonstruksi seperti pada MOSFET. Biasanya bahan gerbang adalah Silikon nitrit (Si3N4), Aluminium oksida (Al2O3) danTantalum oksida (Ta2O5). Elektroda gerbang dipisahkan dari kanal oleh sebuah penghalang yang sensitif terhadap ion hidrogen dan sebuah celah untuk memungkinkan larutan yang diukur untuk berhubungan dengan penghalang peka-ion.
Cara kerja
Ketika konsentrasi ion (seperti pH) berubah, arus listrik yang mengaliri transistor juga berubah. Disini, larutan yang diukur digunakan sebagai elektroda gerbang. Hidrolisis permukaan dari kelompok OHpada bahan gerbang bervariasi pada larutan aquos yang dikenakan pada transistor dikarenakan harga pH. Tegangan listrik yang membentangi badan dan permukaan oksida meningkat disebabkan oleh selongsong ion disekitar pertemuan. Tegangan tahan pada ISFET juga bergantung pada pH dari larutan yang berhubungan dengan penghalang peka-ion.
Penggunaan
Sesuai dengan namanya, transistor ini digunakan sebagai elemen pengindera pada alat pengukur pH elektronik. Walaupun keakuratannya masih rendah, komponen ini tetap digunakan karena praktis dan relatif murah.
Transistor efek–medan
Transistor efek–medan

FET kanal-N daya tinggi
Tipe komponen semikonduktor

Kategori transistor

Penemu Julius Edgar Lilienfeld (1925),Oskar Heil (1934)

Komponen sejenis BJT

Kemasan 3 pin, gerbang, sumber, cerat
Kotak ini: lihat • bicara

(Dialihkan dari FET)
Transistor efek–medan (FET) adalah salah satu jenis transistor menggunakan medan listrik untuk mengendalikan konduktifitas suatu kanal dari jenis pembawa muatan tunggal dalam bahan semikonduktor. FET kadang-kadang disebut sebagai transistor ekakutub untuk membedakan operasi pembawa muatan tunggal yang dilakukannya dengan operasi dua pembawa muatan pada transistor dwikutub (BJT).
Sejarah
Transistor efek–medan diciptakan oleh Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1925 dan oleh Oskar Heil pada tahun 1934, tetapi peranti praktis tidak dibuat secara masal hingga tahun 1990-an.

Saluran
Semua FET mempunyai sebuah saluran gerbang (gate), cerat (drain) dan sumber (source) yang kira-kira sama dengan basis, kolektor dan emitor pada BJT. Selain JFET, semua FET juga mempunyai saluran keempat yang dinamakan badan, dasar atau substrat. Saluran keempat ini melayani kegunaan teknis dalam pemanjaran transistor kedalam titik operasi. Terminal ini sangat jarang digunakan pada desain sirkuit, tetapi keberadaannya penting saat merancang penataan sirkuit terpadu.


Irisan MOSFET tipe-n
Nama-nama saluran pada FET mengacu pada fungsinya. Saluran gerbang dapat dianggap sebagai pengontrol buka-tutup dari gerbang sesungguhnya. Gerbang ini mengizinkan elektron untuk mengalir atau mencegahnya dengan membuat dan mengikangkan sebuah kanal diantara sumber dan cerat. Elektron mengalir dari sumber menuju ke saluran cerat jika ada tegangan yang diberikan. Badan merupakan seluruh semikonduktor dasar dimana gerbang, sumber dan cerat diletakkan. Biasanya saluran badan disambungkan ke tegangan tertinggi atau terendah pada sirkuit, tergantung pada tipenya. Saluran badan dan saluran sumber biasanya disambungkan karena sumber biasanya disambungkan ke tegangan tertinggi atau terendah dari sirkuit, tetapi ada beberapa penggunaan dari FET yang tidak seperti demikian, seperti sirkuit gerbang transmisi dan kaskoda.
Komposisi
FET dapat dibuat dari beberapa semikonduktor, silikon menjadi yang paling umum. FET pada umumnya dibuat dengan proses pembuatan semikonduktor borongan, menggunakan lapik semikonduktor kristal tunggal sebagai daerah aktif, atau kanal. Diantara bahan badan yang tidak lazim adalah amorphous silicon, polycrystalline silicon dan OFET yang dibuat dari semikonduktor organik dan sering menggunakan isolator gerbang dan elektroda organik.

Cara kerja FET
FET mengendalikan aliran elektron (atau lubang elektron pada FET kanal-p) dari sumber ke cerat dengan mengubah besar dan bentuk dari sebuah kanal konduktif yang dibentuk oleh adanya tegangan (atau kurangnya tegangan pada FET kanal-p) yang dikenakan menyeberangi saluran gerbang dan sumber (untuk mempermudah penjabaran, diasumsikan bahwa badan dan sumber disambungkan). Kanal konduktif ini adalah jalur dimana elektron (atau lubang) mengalir dari sumber ke cerat. Dengan menganggap sebuah peranti kanal-n moda pemiskinan. Sebuah tegangan negatif gerbang-ke-sumber menyebabkan daerah pemiskinan untuk bertambah lebar dan menghalangi kanal dari kedua sisi, mempersempit kanal konduktif. Jika daerah pemiskinan menutup kanal sepenuhnya, resistansi kanal dari sumber ke cerat menjadi besar, dan FET dimatikan seperti sakelar yang terbuka. Sebaliknya, sebuah tegangan positif gerbang-ke-sumber menambah lebar kanal dan memungkinkan elektron mengalir dengan mudah. Sekarang menganggap sebuah peranti kanal-n moda pengayaan. Sebuah tegangan positif gerbang-ke-sumber dibutuhkan untuk membuat kanal konduktif karena ini tidak terdapat secara alami didalam transistor. Tegangan positif menarik elektron bebas pada badan menuju ke gerbang, membuat sebuah kanal konduktif. Tetapi elektron yang cukup harus ditarik dekat ke gerbang untuk melawan ion doping yang ditambahkan ke badan FET, ini membentuk sebuah daerah yang bebas dari pembawa bergerak yang dinamakan daerah pemiskinan, dan fenomena ini disebut sebagai tegangan tahan dari FET. Peningkatan tegangan gerbang-ke-sumber yang lebih lanjut akan menarik lebih banyak lagi elektron menuju ke garbang yang memungkinkannya untuk membuat sebuah kanal konduktif dari sumber ke cerat, proses ini disebut pembalikan. Baik pada peranti moda pengayaan ataupun pemiskinan, jika tegangan cerat-ke-sumber jauh lebih rendah dari tegangan gerbang-ke-sumber, merubah tegangan gerbang akan mengubah resistansi kanal, dan arus cerat akan sebanding dengan tegangan cerat terhadap sumber. Pada moda ini, FET berlaku seperti sebuah resistor variabel dan FET dikatakan beroperasi pada moda linier atau moda ohmik[1][2] Jika tegangan cerat-ke-sumber meningkat, ini membuat perubahan bentuk kanal yang signifikan dan taksimetrik dikarenakan gradien tegangan dari sumber ke cerat. Bentuk dari daerah pembalikan menjadi kurus dekat ujung cerat dari kanal. Jika tegangan cerat-ke-sumber ditingkatkan lebih lanjut, titik kurus dari kanal mulai bergerak dari cerat menuju ke sumber. Pada keadaan ini, FET dikatakan dalam moda penjenuhan,[3] beberapa orang menyebutnya sebagai moda aktif, untuk menganalogikan dengan daerah operasi transistor dwikutub.[4][5] Moda penjenuhan, atau daerah antara linier dan penjenuhan digunakan jika diinginkan adanya penguatan. Daerah antara tersebut seringkali dianggap sebagai bagian dari daerah linier, bahkan walaupun arus cerat tidak linier dengan tegangan cerat. Bahkan jika kanal konduktif yang dibentuk oleh tegangan gerbang-ke-sumber tidak lagi menghubungkan sumber ke cerat saat moda penjenuhan, Pembawa muatan tidak dihalangi untuk mengalir. Dengan menganggap peranti kanal-n, sebuah daerah pemiskinan terdapat pada badan tipe-p, mengelilingi kanal konduktif, daerah cerat dan daerah sumber. Elektron yang mencakupi kanal bebas untuk bergerak keluar dari kanal melalui daerah pemiskinan jika ditarik ke cerat oleh tegangan cerat-ke-sumber. Daerah pemiskinan ini bebas dari pembawa dan memiliki resistansi seperti silikon. Penambahan apapun pada tegangan cerat-ke-sumber akan menambah jarak dari cerat ke titik kurus, menambah resistansi dikarenakan daerah pemiskinan sebanding dengan tegangan tegangan cerat-ke-sumber. Perubahan yang sebanding ini menyebabkan arus cerat-ke-sumber untuk tetap relatif tetap tak terpengaruh oleh perubahan tegangan cerat-ke-sumber dan benar-benar berbeda dari operasi moda linier. Dengan demikian, pada moda penjenuhan, FET lebih berlaku seperti sebuah sumber arus konstan daripada sebagai sebuah resistor variabel dan dapat digunakan secara efektif sebagai penguat tegangan. Pada situasi ini, tegangan gerbang-ke-sumber menentukan besarnya arus konstan yang melewati kanal.

Penggunaan
FET yang paling sering digunakan adalah MOSFET. Teknologi proses CMOS (complementary-symmetry metal oxide semiconductor) adalah dasar dari sirkuit terpadu digital modern. Lapisan isolasi tipis antara gerbang dan kanal membuat FET rawan terhadap kerusakan akibat pengosongan elektrostatik selama penanganan. Biasanya ini bukanlah sebuah masalah setelah peranti terpasang. Pada FET, elektron dapat mengalir pada kedua arah melalui kanal ketika dioperasikan pada moda linier, dan konvensi penamaan antara saluran sumber dan saluran cerat agak merupakan keputusan sendiri, karena peranti FET biasanya (tetapi tidak selalu) dibuat simetris dari sumber ke cerat. Ini membuat FET cocok untuk mensakelarkan isyarat analog diantara kedua arah (pemultipleks).












MOSFET


MOSFET
MOSFET daya dalam kemasan D2PAK

Simbol Pengayaan kanal-P Pemiskinan kanal-P Pengayaan kanal-N Pemiskinan kanal-N
Tipe Komponen aktif

Kategori Transistor FET

Penemu Julius Edgar Lilienfeld ( 1925 )

Komponen sejenis JFET, MESFET, ISFET

Kemasan 3 kaki (sumber, cerat, gerbang)
Kotak ini: lihat • bicara


Transistor efek-medan semikonduktor logam-oksida (MOSFET) adalah salah satu jenis transistor efek medan. Prinsip dasar perangkat ini pertama kali diusulkan oleh Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1925 . MOSFET mencakup kanal dari bahan semikonduktor tipe-N dan tipe-P, dan disebut NMOSFET atau PMOSFET (juga biasa nMOS, pMOS). Ini adalah transistor yang paling umum pada sirkuit digital maupun analog, namun transistor pertemuan dwikutub pada satu waktu lebih umum.
Etimologi
Kata 'logam' pada nama yang sekarang digunakan sebenarnya merupakan nama yang salah karena bahan gerbang yang dahulunya lapisan logam-oksida sekarang telah sering digantikan dengan lapisan polisilikon (polikristalin silikon). Sebelumnya aluminium digunakan sebagai bahan gerbang sampai pada tahun 1980 -an ketika polisilikon mulai dominan dengan kemampuannya untuk membentuk gerbang menyesuai-sendiri. Walaupun demikian, gerbang logam sekarang digunakan kembali karena sulit untuk meningkatkan kecepatan operasi transistor tanpa pintu logam.
IGFET adalah peranti terkait, istilah lebih umum yang berarti transistor efek-medan gerbang-terisolasi, dan hampir identik dengan MOSFET, meskipun dapat merujuk ke semua FET dengan isolator gerbang yang bukan oksida. Beberapa menggunakan IGFET ketika merujuk pada perangkat dengan gerbang polisilikon, tetapi kebanyakan masih menyebutnya MOSFET.
Komposisi


Fotomikrograf dua gerbang logam MOSFET dalam ujicoba.
Biasanya bahan semikonduktor pilihan adalah silikon, namun beberapa produsen IC, terutama IBM, mulai menggunakan campuran silikon dangermanium (SiGe) sebagai kanal MOSFET. Sayangnya, banyak semikonduktor dengan karakteristik listrik yang lebih baik daripada silikon, seperti galium arsenid (GaAs), tidak membentuk antarmuka semikonduktor-ke-isolator yang baik sehingga tidak cocok untuk MOSFET. Hingga kini terus diadakan penelitian untuk membuat isolator yang dapat diterima dengan baik untuk bahan semikonduktor lainnya.

Untuk mengatasi peningkatan konsumsi daya akibat kebocoran arus gerbang, dielektrik κ tinggi menggantikan silikon dioksida sebagai isolator gerbang, dan gerbang logam kembali digunakan untuk menggantikan polisilikon[1].

Gerbang dipisahkan dari kanal oleh lapisan tipis isolator yang secara tradisional adalah silicon dioksida, tetapi yang lebih maju menggunakan teknologi silicon oxynitride. Beberapa perusahaan telah mulai memperkenalkan kombinasi dielektrik κ tinggi + gerbang logam di teknologi 45 nanometer.
Simbol sirkuit
Berbagai simbol digunakan untuk MOSFET. Desain dasar umumnya garis untuk saluran dengan kaki sumber dan cerat meninggalkannya di setiap ujung dan membelok kembali sejajar dengan kanal. Garis lain diambil sejajar dari kanal untuk gerbang. Kadang-kadang tiga segmen garis digunakan untuk kanal peranti moda pengayaan dan garis lurus untuk moda pemiskinan.
Sambungan badan jika ditampilkan digambar tersambung ke bagian tengan kanal dengan panah yang menunjukkan PMOS atau NMOS. Panah selalu menunjuk dari P ke N, sehingga NMOS (kanal-N dalam sumur-P atau substrat-P) memiliki panah yang menunjuk kedalam (dari badan ke kanal). Jika badan terhubung ke sumber (seperti yang umumnya dilakukan) kadang-kadang saluran badan dibelokkan untuk bertemu dengan sumber dan meninggalkan transistor. Jika badan tidak ditampilkan (seperti yang sering terjadi pada desain IC desain karena umumnya badan bersama) simbol inversi kadang-kadang digunakan untuk menunjukkan PMOS, sebuah panah pada sumber dapat digunakan dengan cara yang sama seperti transistor dwikutub (keluar untuk NMOS, masuk untuk PMOS).

Kanal-P

Kanal-N

JFET MOSFET pengayaan MOSFET pemiskinan

Untuk simbol yang memperlihatkan saluran badan, di sini dihubungkan internal ke sumber. Ini adalah konfigurasi umum, namun tidak berarti hanya satu-satunya konfigurasi. Pada dasarnya, MOSFET adalah peranti empat saluran, dan di sirkuit terpadu banyak MOSFET yang berbagi sambungan badan, tidak harus terhubung dengan saluran sumber semua transistor.

Operasi MOSFET
Untuk informasi lebih lanjut, lihat referensi berikut[2].
[sunting]Struktur Semikonduktor–Logam–Oksida


Struktur Semikonduktor–Logam–Oksida pada silikon tipe-P
Struktur semikonduktor–logam–oksida sederhana diperoleh dengan menumbuhkan selapis oksida silikon diatas substrat silikon dan mengendapkan selapis logam atau silikon polikristalin. Karena oksida silikon merupakan bahan dielektrik, struktur MOS serupa dengan kondensator planar dengan salah satu elektrodanya digantikan dengan semikonduktor.
Ketika tegangan diterapkan membentangi struktur MOS, tegangan ini mengubah penyebaran muatan dalam semikonduktor. Umpamakan sebuah semikonduktor tipe-p (dengan NA merupakan kepadatan akseptor, p kepadatan lubang; p = NA pada badan netral), sebuah tegangan positif VGB dari gerbang ke badan membuat lapisan pemiskinan dengan memaksa lubang bermuatan positif untuk menjauhi antarmuka gerbang-isolator/semikonduktor, meninggalkan daerah bebas pembawa. Jika VGB cukup tinggi, kepadatan tinggi pembawa muatan negatif membentuk lapisan inversi dibawah antarmuka antara semikonduktor dan isolator. Umumnya, tegangan gerbang dimana kepadatan elektron pada lapisan inversi sama dengan kepadatan lubang pada badan disebut tegangan ambang.
Struktur badan tipe-p ini adalah konsep dasar dari MOSFET tipe-n, yang mana membutuhkan penambahan daerah sumber dan cerat tipe-n.
Struktur MOSFET dan formasi kanal


Irisan NMOS tanpa kanal yang terbentuk (keadaan mati)


Irisan NMOS dengan kanal yang terbentuk (keadaan hidup)
Sebuah transistor efek-medan semikonduktor–logam–oksida (MOSFET) adalah berdasarkan pada modulasi konsentrasi muatan oleh kapasitansi MOS diantara elektroda badan dan elektroda gerbang yang terletak diatas badan dan diisolasikan dari semua daerah peranti dengan sebuah lapisan dielektrik gerbang yang dalam MOSFET adalah sebuah oksida, seperti silikon dioksida. Jika dielektriknya bukan merupakan oksida, peranti mungkin disebut sebagai FET semikonduktor–logam–terisolasi (MISFET) atau FET gerbang–terisolasi (IGFET). MOSFET menyertakan dua saluran tambahan yaitu sumber dan cerat yang disambungkan ke daerah dikotori berat tersendiri yang dipisahkan dari daerah badan. Daerah tersebut dapat berupa tipe-p ataupun tipe-n, tetapi keduanya harus dari tipe yang sama, dan berlawanan tipe dengan daerah badan. Daerah sumber dan cerat yang dikotori berat biasanya ditandai dengan '+' setelah tipe pengotor. Sedangkan daerah yang dikotori ringan tidak diberikan tanda.
Jika MOSFET adalah berupa kanal-n atau NMOS FET, lalu sumber dan cerat adalah daerah 'n+' dan badan adalah daerah 'p'. Maka seperti yang dijelaskan diatas, dengan tegangan gerbang yang cukup, diatas harga tegangan ambang, elektron dari sumber memasuki lapisan inversi atau kanal-n pada antarmuka antara daerah-p dengan oksida. Kanal yang menghantar ini merentang diantara sumber dan cerat, dan arus dialirkan melalui kanal ini jika ada tegangan yang dikenakan diantara sumber dan cerat.
Jika tegangan gerbang dibawah harga ambang, kanal kurang terpopulasi dan hanya sedikit arus bocoran praambang yang dapat mengalir dari sumber ke cerat.
Moda operasi
Operasi dari MOSFET dapat dibedakan menjadi tiga moda yang berbeda, bergantung pada tegangan yang dikenakan pada saluran. Untuk mempermudah, perhitungan dibawah merupakan perhitungan yang telah disederhanakan[3][4].
Untuk sebuah MOSFET kanal-n moda pengayaan, ketiga moda operasi adalah:
Moda Inversi Lemah
Disebut juga moda Titik-Potong atau Pra-Ambang, yaitu ketika VGS < Vth
dimata V_th adalah tegangan ambang peranti.
Berdasarkan model ambang dasar, transistor dimatikan dan tidak ada penghantar antara sumber dan cerat. Namun pada kenyataannya, distribusi Boltzmann dari energi elektron memungkinkan beberapa elektron berenergi tinggi pada sumber untuk memasuki kanal dan mengalir ke cerat, menghasilan arus praambang yang merupakan fungsi eksponensial terhadan tegangan gerbang–sumber. Walaupun arus antara cerat dan sumber harusnya nol ketika transistor minatikan, sebenarnya ada arus inversi-lemah yang sering disebut sebagai bocoran praambang.
Pada inversi-lemah, arus berubah eksponensial terhadap panjar gerbang-ke-sumber VGS[5][6]
,
dimana ID0 = arus pada VGS = Vth dan faktor landaian n didapat dari
n = 1 + CD / COX,
dengan CD = kapasitansi dari lapisan pemiskinan dan COX = kapasitansi dari lapisan oksida.
Beberapa sirkuit daya-mikro didesain untuk mengambil keuntungan dari bocoran praambang.[7][8][9] Dengan menggunakan daerah inversi-lemah, MOSFET pada sirkuit tersebut memberikan perbandingan transkonduktansi terhadap arus yang tertinggi (gm / ID = 1 / (nVT)), hampir seperti transistor dwikutub. Sayangnya lebar-jalur rendah dikarenakan arus penggerak yang rendah.[10][11]


arus cerat MOSFET vs. Tegangan cerat-ke-sumber untuk beberapa harga VGS − Vth, perbatasan antara moda linier(Ohmik) dan penjenuhan (aktif) diperlihatkan sebagai lengkung parabola diatas


Irisan MOSFET dalam noda linier (ohmik), daerah inversi kuat terlihat bahkan didekat cerat


Irisan MOSFET dalam moda penjenuhan (aktif), terdapat takik didekat cerat
[sunting]Moda trioda
Disebut juga sebagai daerah linear (atau daerah Ohmik[12][13]) yaitu ketika VGS > Vth dan VDS < ( VGS - Vth ).
Transistor dihidupkan dan sebuah kanal dibentuk yang memungkinkan arus untuk mengalir diantara sumber dan cerat. MOSFET beroperasi seperti sebuah resistor, dikendalikan oleh tegangan gerbang relatif terhadap baik tegangan sumber dan cerat. Arus dari cerat ke sumber ditentukan oleh:

dimana μn adalah pergerakan efektif pembawa muatan, W adalah lebar gerbana, L adalah panjang gerbang dan Cox adalah kapasitansi oksida gerbang tiap unit luas. Transisi dari daerah eksponensial praambang ke daerah trioda tidak setajam seperti yang diperlihatkan perhitungan.
Moda penjenuhan
Juga disebut dengan Moda Aktif[14][15]
Ketika VGS > Vth dan VDS > ( VGS - Vth )
Transistor dihidupkan dan kanal dibentuk, memungkinkan arus untuk mengalir diantara sumber dan cerat. Karena tegangan cerat lebih tinggi dari tegangan gerbang, elektron menyebar dan penghantaran tidak melalui kanal sempit tetapi melalui kanal yang jauh lebih lebar. Awal dari daerah kanal disebut penyempitan untuk menunjukkan kurangnya daerah kanal didekat cerat. Arus cerat sekarang hanya sedikit bergantung pada tegangan cerat dan dikendalikan terutama oleh tegangan gerbang–sumber.

Faktor tambahan menyertakan λ, yaitu parameter modulasi panjang kanal, membuat tegangan cerat mandiri terhadap arus, dikarenakan oleh adanya efek Early.
,
dimana kombinasi Vov = VGS - Vth dinamakan tegangan overdrive.[16] Parameter penting desain MOSFET adalah resistansi keluaran rO:
.
Tipe MOSFET lainnya
MOSFET gerbang ganda
MOSFET gerbang ganda mempunyai konfigurasi tetroda, dimana semua gerbang mengendalikan arus dalam peranti. Ini biasanya digunakan untuk peranti isyarat kecil pada penggunaan frekuensi radio dimana gerbang kedua gerang keduanya digunakan sebagai pengendali penguatan atau pencampuran dan pengubahan frekuensi.
FinFET


Peranti FinFET gerbang ganda.
FinFET adalah sebuah peranti gerbang ganda yang diperkenalkan untuk memprakirakan flek kanal pendek dan mengurangi perendahan sawar diinduksikan-cerat.
MOSFET moda pemiskinan
Peranti MOSFET moda pemiskinan adalah MOSFET yang dikotori sedemikian pura sehingga sebuah kanal terbentuk walaupun tidak ada tegangan dari gerbang ke sumber. Untuk mengendalikan kanal, tegangan negatif dikenakan pada gerbang untuk peranti kanal-n sehingga "memiskinkan" kanal, yang mana mengurangi arus yang mengalir melalui kanal. Pada dasarnya, peranti ini ekivalen dengan sakelar normal-hidup, sedangkan MOSFET moda pengayaan ekivalen dengan sakelar normal-mati.[17]
Karena peranti ini kurang berdesah pada daerah RF dan penguatan yang lebih baik, peranti ini sering digunakan pada peralatan elektronik RF.
Logika NMOS
MOSFET kanal-n lebih kecil daripada MOSFET kanal-p untuk performa yang sama, dan membuat hanya satu tipe MOSFET pada kepingan silikon lebih murah dan lebih sederhana secara teknis. Ini adalah prinsip dasar dalam desain logika NMOS yang hanya menggunakan MOSFET kanal-n. Walaupun begitu, tidak seperti logika CMOS, logika NMOS menggunakan daya bahkan ketika tidak ada pensakelaran. Dengan peningkatan teknologi, logika CMOS menggantikan logika NMOS pada tahun 1980-an.
MOSFET daya


Irisan sebuah MOSFET daya dengan sel persegi. Sebuah transistor biasanya terdiri dari beberapa ribu sel.
MOSFET daya memiliki struktur yang berbeda dengan MOSFET biasa.[18] Seperti peranti semikonduktor daya lainnya, strukturnya adalah vertikal, bukannya planar. Menggunakan struktur vertikal memungkinkan transistor untuk bertahan dari tegangan tahan dan arus yang tinggi. Rating tegangan dari transistor adalah fungsi dari pengotoran dan ketebalan dari lapisan epitaksial-n, sedangkan rating arus adalah fungsi dari lebar kanal. Pada struktur planar, rating arus dan tegangan tembus ditentukan oleh fungsi dari dimensi kanal, menghasilkan penggunaan yang tidak efisien untuk daya tinggi. Dengan struktur vertikal, besarnya komponen hampir sebanding dengan rating arus dan ketebalan komponen sebanding dengan rating tegangan.
MOSFET daya dengan struktur lateral banyak digunakan pada penguat audio hi-fi. Kelebihannya adalah karakteristik yang lebih baik pada daerah penjenuhan daripada MOSFET vertikal. MOSFET vertikal didesain untuk penggunaan pensakelaran.
DMOS
DMOS atau semikonduktor–logam–oksida terdifusi–ganda adalah teknologi penyempurnaan dari MOSFET vertikal. Hampir semua MOSFET daya dikonstruksi dengan teknologi ini.
Simbol

Tipe Komponen aktif

Kategori Transistor

Penemu John Bardeen, Walter Houser Brattain dan William Shockley(Desember 1947)

Pembuatan pertama Laboratorium Telepon Bell
Komponen sejenis FET

Kemasan 3 kaki (basis, kolektor, emitor)
Kotak ini: lihat • bicara

Transistor pertemuan dwikutub (BJT) adalah salah satu jenis dari transistor. Ini adalah peranti tiga-saluran yang terbuat dari bahan semikonduktorterkotori. Dinamai dwikutub karena operasinya menyertakan baik elektron maupun lubang elektron, berlawanan dengan transistor ekakutub seperti FETyang hanya menggunakan salah satu pembawa. Walaupun sebagian kecil dari arus transistor adalah pembawa mayoritas, hampir semua arus transistor adalah dikarenakan pembawa minoritas, sehingga BJT diklasifikasikan sebagai peranti pembawa-minoritas.
Perkenalan


NPN BJT dengan pertemuan E–B dipanjar maju dan pertemuan B–C dipanjar mundur
Transistor NPN dapat dianggap sebagai dua dioda adu punggung tunggal anoda. Pada penggunaan biasa, pertemuan p-n emitor-basis dipanjar maju dan pertemuan basis-kolektor dipanjar mundur. Dalam transistor NPN, sebagai contoh, jika tegangan positif dikenakan pada pertemuan basis-emitor, keseimbangan diantara pembawa terbangkitkan kalor dan medan listrik menolak pada daerah pemiskinan menjadi tidak seimbang, memungkinkan elektron terusik kalor untuk masuk ke daerah basis. Elektron tersebut mengembara (atau menyebar) melalui basis dari daerah konsentrasi tinggi dekat emitor menuju konsentrasi rendah dekat kolektor. Elektron pada basis dinamakan pembawa minoritas karena basis dikotori menjadi tipe-p yang menjadikan lubang sebagai pembawa mayoritas pada basis. Daerah basis pada transistor harus dibuat tipis, sehingga pembawa tersebut dapat menyebar melewatinya dengan lebih cepat daripada umur pembawa minoritas semikonduktor untuk mengurangi bagian pembawa yang bergabung kembali sebelum mencapai pertemuan kolektor-basis. Untuk memastikannya, ketebalan basis dibuat jauh lebih rendah dari panjang penyebaran dari elektron. Pertemuan kolektor-basis dipanjar terbalik, jadi sedikit sekali injeksi elektron yang terjadi dari kolektor ke basis, tetapi elektron yang menyebar melalui basis menuju kolektor disapu menuju kolektor oleh medan pada pertemuan kolektor-basis.
Pengendalian tegangan, arus dan muatan
Arus kolektor-emitor dapat dipandang sebagai terkendali arus basis-emitor (kendali arus) atau tegangan basis-emitor (kendali tegangan). Pandangan tersebut berhubungan dengan hubungan arus-tegangan dari pertemuan basis-emitor, yang mana hanya merupakan kurva arus-tegangan eksponensial biasa dari dioda pertemuan p-n.[1] Penjelasan fisika untuk arus kolektor adalah jumlah muatan pembawa minoritas pada daerah basis.[1][2][3] Model mendetail dari kerja transistor, model Gummel–Poon, menghitung distribusi dari muatan tersebut secara eksplisit untuk menjelaskan perilaku transistor dengan lebih tepat.[4] Pandangan mengenai kendali-muatan dengan mudah menangani transistor-foto, dimana pembawa minoritas di daerah basis dibangkitkan oleh penyerapan foton, dan menangani pematian dinamik atau waktu pulih, yang mana bergantung pada penggabungan kembali muatan di daerah basis. Walaupun begitu, karena muatan basis bukanlah isyarat yang dapat diukur pada saluran, pandangan kendali arus dan tegangan biasanya digunakan pada desain dan analisis sirkuit. Pada desain sirkuit analog, pandangan kendali arus sering digunakan karena ini hampir linier. Arus kolektor kira-kira βF kali lipat dari arus basis. Beberapa sirkuit dasar dapat didesain dengan mengasumsikan bahwa tegangan emitor-basis kira-kira tetap, dan arus kolektor adalah beta kali lipat dari arus basis. Walaupun begitu, untuk mendesain sirkuit BJT dengan akurat dan dapat diandalkan, diperlukan model kendali-tegangan (sebagai contoh model Ebers–Moll)[1]. Model kendali-tegangan membutuhkan fungsi eksponensial yang harus diperhitungkan, tetapi jika ini dilinierkan, transistor dapat dimodelkan sebagai sebuah transkonduktansi, seperti pada model Ebers–Moll, desain untuk sirkuit seperti penguat diferensial menjadi masalah linier, jadi pandangan kontrol-tegangan sering diutamakan. Untuk sirkuit translinier, dimana kurva eksponensiak I-V adalah kunci dari operasi, transistor biasanya dimodelkan sebagai terkendali tegangan dengan transkonduktansi sebanding dengan arus kolektor.
Tundaan penghidupan, pematian dan penyimpanan
Transistor dwikutub mengalami beberapa karakteristik tundaan ketika dihidupkan dan dimatikan. Hampir semua transistor, terutama transistor daya, mengalami waktu simpan basis yang panjang sehingga membatasi frekuensi operasi dan kecepatan pensakelaran. Salah satu cara untuk mengurangi waktu penyimpanan ini adalah dengan menggunakan penggenggam Baker.
Parameter alfa (α) dan beta (β) transistor
Perbandingan elektron yang mampu melintasi basis dan mencapai kolektor adalah ukuran dari efisiensi transistor. Pengotoran cerat pada daerah emitor dan pengotoran ringan pada daerah basis menyebabkan lebih banyak elektron yang diinjeksikan dari emitor ke basis daripada lubang yang diinjeksikan dari basis ke emitor. Penguatan arus moda tunggal emitor diwakili oleh βF atau hfe, ini kira-kira sama dengan perbandingan arus DC kolektor dengan arus DC basis dalam daerah aktif-maju. Ini biasanya lebih besar dari 100 untuk transistor isyarat kecil, tapi bisa sangat rendah, terutama pada transistor yang didesain untuk penggunaan daya tinggi. Parameter penting lainnya adalah penguatan arus tunggal-basis, αF. Penguatan arus tunggal-basis kira-kira adalah penguatan arus dari emitor ke kolektor dalam daerah aktif-maju. Perbandingan ini biasanya mendekati satu, diantara 0,9 dan 0,998. Alfa dan beta lebih tepatnya berhubungan dengan rumus berikut (transistor NPN):



Struktur


Irisan transistor NPN yang disederhanakan


Kepingan transistor NPN frekuensi tinggi KSY34, basis dan emitor disambungkan melalui ikatan kawat
BJT terdiri dari tiga daerah semikonduktor yang berbeda pengotorannya, yaitu daerah emitor, daerah basis dan daerah kolektor. Daerah-daerah tersebut adalah tipe-p, tipe-n dan tipe-p pada transistor PNP, dan tipe-n, tipe-p dan tipe-n pada transistor NPN. Setiap daerah semikonduktor disambungkan ke saluran yang juga dinamai emitor (E), basis (B) dan kolektor (C). Basis secara fisik terletak diantara emitor dan kolektor, dan dibuat dari bahansemikonduktor terkotori ringan resistivitas tinggi. Kolektor mengelilingi daerah emitor, membuat hampir tidak mungkin untuk mengumpulkan elektron yang diinjeksikan ke daerah basis untuk melarikan diri, membuat harga α sangat dekat ke satu, dan juga memberikan β yang lebih besar. Irisan dari BJT menunjukkan bahwa pertemuan kolektor-basis jauh lebih besar dari pertemuan kolektor-basis. Transistor pertemuan dwikutub tidak seperti transistor lainnya karena biasanya bukan merupakan peranti simetris. Ini berarti dengan mempertukarkan kolektor dan emitor membuat transistor meninggalkan moda aktif-maju dan mulai beroperasi pada moda terbalik. Karena struktur internal transistor dioptimalkan untuk operasi moda aktif-maju, mempertukarkan kolektor dan emitor membuat harga α dan β pada operasi mundur jauh lebih kecil dari harga operasi maju, seringkali α bahkan kurang dari 0.5. Buruknya simetrisitas terutama dikarenakan perbandingan pengotoran pada emitor dan kolektor. Emitor dikotori berat, sedangkan kolektor dikotori ringan, memungkinkan tegangan panjar terbalik yang besar sebelum pertemuan kolektor-basis bobol. Pertemuan kolektor-basis dipanjar terbalik pada operasi normal. Alasan emitor dikotori berat adalah untuk memperbesar efisiensi injeksi, yaitu perbandingan antara pembawa yang diinjeksikan oleh emitor dengan yang diinjeksikan oleh basis. Untuk penguatan arus yang tinggi, hampir semua pembawa yang diinjeksikan ke pertemuan emitor-basis harus datang dari emitor. Perubahan kecil pada tegangan yang dikenakan membentangi saluran basis-emitor menyebabkan arus yang mengalir diantara emitor dan kolektor untuk berubah dengan signifikan. Efek ini dapat digunakan untuk menguatkan tegangan atau arus masukan. BJT dapat dianggap sebagai sumber arus terkendali tegangan, lebih sederhana dianggap sebagai sumber arus terkendali arus, atau penguat arus, dikarenakan rendahnya impedansi pada basis. Transistor-transistor awal dibuat darigermanium tetapi hampir semua BJT modern dibuat dari silikon. Beberapa transistor juga dibuat dari galium arsenid, terutama untuk penggunaan kecepatan tinggi.
NPN


Simbol NPN BJT.


Struktur dasar transistor NPN
NPN adalah satu dari dua tipe BJT, dimana huruf N dan P menunjukkan pembawa muatan mayoritas pada daerah yang berbeda dalam transistor. Hampir semua BJT yang digunakan saat ini adalah NPN karena pergerakan elektron dalam semikonduktor jauh lebih tinggi daripada pergerakan lubang, memungkinkan operasi arus besar dan kecepatan tinggi. Transistor NPN terdiri dari selapis semikonduktor tipe-p diantara dua lapisan tipe-n. Arus kecil yang memasuki basis pada tunggal emitor dikuatkan di keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor NPN hidup ketika tegangan basis lebih tinggi daripada emitor. Tanda panah dalam simbol diletakkan pada kaki emitor dan menunjuk keluar (arah aliran arus konvensional ketika peranti dipanjar maju).
PNP
Jenis lain dari BJT adalah PNP.


Simbol PNP BJT.


Struktur dasar transistor PNP
Transistor PNP terdiri dari selapis semikonduktor tipe-n diantara dua lapis semikonduktor tipe-p. Arus kecil yang meninggalkan basis pada moda tunggal emitor dikuatkan pada keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor PNP hidup ketika basis lebih rendah daripada emitor. Tanda panah pada simbol diletakkan pada emitor dan menunjuk kedalam.
Transistor dwikutub pertemuan-taksejenis


Jalur dalam transistor dwikutub pertemuan-taksejenis. Penghalang menunjukkan elektron untuk bergerak dari emitor ke basis, dan lubang untuk diinjeksikan kembali dari basis ke emitor.
Transistor dwikutub pertemuan-taksejenis (HBT) adalah sebuah penyempurnaan BJT sehingga dapat menangani isyarat frekuensi sangat tinggi hingga beberapa ratus GHz. Sekarang sering digunakan dalam sirkuit ultracepat, terutama sistem RF.[5][6] Transistor pertemuan-taksejenis mempunyai semikonduktor yang berbeda untuk tiap unsur dalam transistor. Biasanya emitor dibuat dari bahan yang memiliki celah-jalur lebih besar dari basis. Ilustrasi menunjukkan perbedaan celah-jalur memungkinkan penghalang lubang untuk menginjeksikan lubang kembali ke basis (diperlihatkan sebagai Δφp), dan penghalang elektron untuk menginjeksikan ke basis (Δφn). Susunan penghalang ini membantu mengurangi injeksi pembawa minoritas dari basis ketika pertemuan emitor-basis dipanjar terbalik, dan dengan demikian mengupansi arus basis dan menaikkan efisiensi injeksi emitor. Injeksi pembawa menuju ke basis yang telah diperbaiki memungkinkan basis untuk dikotori lebih berat, menghasilkan resistansi yang lebih rendah untuk mengakses elektroda basis. Dalam BJT tradisional, atau BJT pertemuan-sejenis, efisiensi injeksi pembawa dari emitor ke basis terutama dipengaruhi oleh perbandingan pengotoran diantaran emitor dan basis, yang berarti basis harus dikotori ringan untuk mendapatkan efisiensi injeksi yang tinggi, membuat resistansioya relatif tinggi. Sebagai tambahan, pengotoran basis yang lebih tinggi juga memperbaiki karakteristik seperti tegangan mula dengan membuat basis lebih sempit. Pembedaan tingkat komposisi dalam basis, misalnya dengan menaikkan jumlah germanium secara progresif pada transistor SiGe, menyebabkan gradien dalam celah-jalur di basis netral (ditunjukkan sebagai ΔφG), memberikan medan terpatri didalam yang membantu pengangkutan elektron melewati basis. Komponen alir tersebut membantu pengangkutan sebaran normal, menaikkan respons frekuensi transistor dengan memperpendek waktu pemindahan melewati basis. Dua HBT yang paling sering digunakan adalah silikon-germanium dan aluminium arsenid, tetapi jenis semikonduktor lain juga bisa digunakan untuk struktur HBT. Struktur HBT biasanya dibuat dengan teknik epitaksi, seperti epitaksi fasa uap logam-organik dan epitaksi sinar molekuler.
Daerah operasi


Batas operasi aman transistor, biru: batas IC maksimum, merah: batas VCEmaksimum, ungu: batas daya maksimum
Transistor dwikutub mempunyai lima daerah operasi yang berbeda, terutama dibedakan oleh panjar yang diberikan:
 Aktif-maju (atau aktif saja): pertemuan emitor-basis dipanja maju dan pertemuan basis-kolektor dipanjar mundur. Hampir semua transistor didesain untuk mencapai penguatan arus tunggal emitor yang terbesar (βF) dalam moda aktif-maju. in forward-active mode. Dalam keadaan ini arus kolektor-emitor beberapa kali lipat lebih besar dari arus basis.
 Aktif-mundur (atau aktif-terbalik atau terbalik): dengan membalik pemanjaran pada moda aktif-maju, transistor dwikutub memasuki moda aktif-mundur. Pada moda ini, daerah emitor dan kolektor bertukar fungsi. Karena hampir semua BJT didesain untuk penguatan arus moda aktif-maju yang maksimal, βF pada moda terbalik beberapa kaki lipat lebih rendah. Moda transistor ini jarang digunakan, dan hanya diperhitungkan untuk kondisi kegagalan dan untuk beberapa jenis logika dwikutub. Tegangan tembus panjar terbalik pada basis mungkin lebih rendah pada moda ini.
 Jenuh: dengan semua pertemuan dipanjar maju, BJT memasuki moda jenuh dan memberikan konduksi arus yang besar dari emitor km kolektor. Moda ini berkorespondensi dengan logika hidup, atau sakelar yang tertutup.
 Putus: pada keadaan putus, pemanjaran bertolak belakang dengan keadaan jenuh (semua pertemuan dipanjar terbalik). Arus yang mengalir sangat kecil, dengan demikian berkorespondensi dengan logika mati, atau sakelar yang terbuka.
 Tembusan bandang
Walaupun daerah-daerah tersebut didefinisikan dengan baik untuk tegangan yang cukup besar, mereka bertumpang tindih jika tegangan panjar yang dikenakan terlalu kecil (kurang dari beberapa ratus milivolt).
Transistor dalam moda aktif-maju


Transistor BJT NPN dalam moda aktif-maju
Diagram disamping menunjukkan transistor NPN disambungkan ke dua sumber tegangan. Untuk membuat transistor menghantar arus yang kentara dari C ke E, VBE harus diatas harga minimum yang sering disebut sebagai tegangan potong. Tegangan potong biasanya kira-kira 600 mV untuk BJT silikon pada suhu ruang, tetapi ini juga bisa berbeda-beda bergantung pada tipe transistor dan teknik pemanjaran. Tegangan yang dikenakan ini membuat pertemuan P-N bagian bawah berubah menjadi hidup dan memungkinkan aliran elektron dari emitor ke basis. Pada moda aktif, medan listrik yang terdapat diantara basis dan kolektor (disebabkan oleh VCE) akan menyebabkan mayoritas elektron untuk melintasi pertemuan P-N bagian atas menuju ke kolektor untuk membentuk arus kolektor IC. Elektron yang tertinggal bergabung kembali dengan lubang yang merupakan pembawa mayoritas pada basis sehingga menimbulkan arus melalui sambungan basis untuk membentuk arus basis, IB. Seperti yang diperlihatkan pada diagram, arus emitor IE, adalah arus transistor total, yang merupakan penjumlahan arus saluran lainnya (IE = IB + IC). Pada diagram, tanda panah menunjukkan arah dari arus konvensional, aliran elektron mengalir berlawanan dengan tanda panah. Pada moda aktif, perbandingan dari arus kolektor-ke-basis dengan arus basis disebut dengan penguatan arus DC. Pada perhitungan, harga dari penguatan arus DC disebut dengan hFE, dan harga penguatan arus AC disebut dengan hfe. Walaupun begitu, ketika cakupan frekuensi tidak diperhitungkan, simbol β sering digunakan. Perlu diperhatikan bahwa arus emitor berhubungan dengan VBE secara eksponensial. Pada suhu ruang, peningkatan VBE sebesar kurang-lebih 60 mV meningkatkan arus emitor dengan faktor 10 kali lipat. Kerena arus basis kurang lebih sebanding dengan arus kolektor dan emitor, ini juga berubah dengan fungsi yang sama. Untuk transistor PNP, secara umum cara kerjanya adalah sama, kecuali polaritas tegangan panjar yang dibalik dan fakta bahwa pembawa muatan mayoritas adalah lubang elektron.


Transistor PNP dalam moda aktif-maju

Transistor PNP moda aktif
Sejarah


Transistor pertama
Transistor dwikutub titik-sentuh diciptakan pada Desember 1947[7] di Bell Telephone Laboratories oleh John Bardeen dan Walter Brattain dibawah arahanWilliam Shockley. Versi pertemuan diciptakan pada tahun 1948[8]. Setelah menjadi peranti pilihan untuk berbagai rangkaian, sekarang penggunaannya telah banyak digantikan oleh FET, baik pada sirkuit digital (oleh CMOS) ataupun sirkuit analog (oleh MOSFET dan JFET).
Transistor germanium
Transistor germanium sering digunakan pada tahun 1950-an dan 1960-an. Karena transistor jenis ini mempunyai tegangan potong yang rendah, membuatnya cocok untuk beberapa penggunaan isyarat tegangan rendah. Transistor ini memiliki kemungkinan lebih besar untuk mengalami thermal runaway.
Teknik produksi
Berbagai motoda untuk memproduksi transistor pertemuan dwikutub telah dikembangkan[9].
 Transistor pertemuan tumbuh, teknik pertama untuk memproduksi transistor pertemuan dwikutub[10]. Diciptakan oleh William Shockley di Bell Labs pada23 Juni 1948[11]. Hak paten didapatkan pada 26 Juni 1948.
 Transistor pertemuan, butiran paduan emitor dan kolektor dilelehkan ke basis. Dikembangkan oleh General Electric dan RCA[12] in 1951.
 Transistor paduan mikro, tipe kecepatan tinggi dari transistor pertemuan paduan. Dikembangkan oleh Philco[13].
 Transistor paduan mikro terdifusi, tipe kecepatan tinggi dari transistor pertemuan paduan. Dikembangkan oleh Philco.
 Transistor paduan terdifusi tonggak, tipe kecepatan tinggi dari transistor pertemuan paduan. Dikembangkan oleh Philips.
 Transistor tetroda, varian kecepatan tinggi dari transistor pertemuan tumbuh[14] atau transistor pertemuan paduan[15] dengan dua sambungan ke basis.
 Transistor penghalang permukaan, transistor penghalang logam kecepatan tinggi. Dikembangkan oleh Philco[16] in 1953[17].
 Transistor medan-alir, transistor pertemuan dwikutub kecepatan tinggi. Diciptakan oleh Herbert Kroemer[18][19] di Central Bureau of Telecommunications Technology of the German Postal Service pada tahun 1953.
 Transistor difusi, transistor pertemuan dwikutub tipe modern. Prototip[20] dikembangkan di Bell Labs pada tahun 1954.
 Transistor basis terdifusi, implementasi pertama dari transistor difusi.
 Transistor Mesa, dikembangkan oleh Texas Instruments pada tahun 1957.
 Transistor planar, teknik produksi yang memungkinkan produksi sirkuit terpadu monolitik secara masal. Dikembangkan oleh Dr. Jean Hoerni[21] diFairchild Semiconductor pada tahun 1959.
 Transistor epitaksial[22], transistor pertemuan dwikutub yang dibuat menggunakan deposisi fasa uap epitaksi. Memungkinkan pengendalian tingkat pengotoran dan gradien secara teliti.
Penggunaan
BJT tetap menjadi peranti pilihan untuk beberapa penggunaan, seperti sirkuit diskrit, karena tersedia banyak jenis BJT, transkonduktansinya yang tinggi serta resistansi kekuasannya yang tinggi dibandingkan dengan MOSFET. BJT juga dipilih untuk sirkuit analog khusus, terutama penggunaan frekuensi sangat tinggi (VHF), seperti sirkuit frekuensi radio untuk sistem nirkabel. Transistor dwikutub dapat dikombinasikan dengan MOSFET dalam sebuah sirkuit terpadu dengan menggunakan proses BiCMOS untuk membuat sirkuit inovatif yang menggunakan kelebihan kedua tipe transistor.
Sensor suhu
Karena ketergantungan suhu dan arus pada tegangan panjar maju pertemuan basis-emitor yang dapat dihitung, sebuah BJT dapat digunakan untuk mengukur suhu dengan menghitung perbedaan dua tegangan pada dua arus panjar yang berbeda dengan perbandingan yang diketahui.[23].
Pengubah logaritmik
Karena tegangan basis-emitor berubah sebagai fungsi logaritmik dari arus basis-emitor dan kolektor-emitor, sebuah BJT dapat juga digunakan untuk menghitung logaritma dan anti-logaritma. Sebuah dioda sebenarnya juga dapat melakukan fungsi ini, tetapi transistor memberikan fleksibilitas yang lebih besar.
Kerawanan
Pemaparan transistor ke radiasi menyebalan kerusakan radiasi. Radiasi menyebabkan penimbunan molekul cacat di daerah basis yang berlaku sebagai pusat penggabungan kembali. Hasil dari pengurangan umur pembawa minoritas menyebabkan transistor kehilangan penguatan.
BJT daya beresiko mengalami moda kegagalan yang dinamakan dobrakan sekunder. Pada moda kegagalan ini, beberapa titik pada kepingan semikonduktor menjadi panas dikarenakan arus yang mengalirinya. Bahang yang ditimbulkan menyebabkan pembawa lebih mudah bergerak. Sebagai hasilnya, bagian terpanas dari kepingan semikonduktor menghantarkan lebih banyak lagi arus. Proses regeneratif ini akan terus berlanjut hingga transistor mengalami kegagalan total atau pencatu daya mengalami kegagalan.










Transistor dwikutub gerbang-terisolasi
(Dialihkan dari IGBT)
Transistor dwikutub gerbang-terisolasi
Simbol

Tipe Komponen aktif
Kategori Transistor
Kemasan 3 kaki (gerbang, kolektor, emitor)
Kotak ini: lihat • bicara



Penampang umum transistor IGBT
Transistor dwikutub gerbang-terisolasi (IGBT = insulated gate bipolar transistor) adalah piranti semikonduktor yang setara dengan gabungan sebuah BJT dan sebuah MOSFET. Jenis peranti baru yang berfungsi sebagai komponen saklar untuk aplikasi daya ini muncul sejak tahun 1980-an.
Karakteristik IGBT
Sesuai dengan namanya, peranti baru ini merupakan peranti yang menggabungkan struktur dan sifat-sifat dari kedua jenis transistor tersebut di atas, BJT dan MOSFET. Dengan kata lain, IGBT mempunyai sifat kerja yang menggabungkan keunggulan sifat-sifat kedua jenis transistor tersebut. Saluran gerbang dari IGBT, sebagai saluran kendali juga mempunyai struktur bahan penyekat (isolator) sebagaimana pada MOSFET.
Masukan dari IGBT adalah terminal Gerbang dari MOSFET, sedang terminal Sumber dari MOSFET terhubung ke terminal Basis dari BJT. Dengan demikian, arus cerat keluar dan dari MOSFET akan menjadi arus basis dari BJT. Karena besarnya resistansi masukan dari MOSFET, maka terminal masukan IGBT hanya akan menarik arus yang kecil dari sumber. Di pihak lain, arus cerat sebagai arus keluaran dari MOSFET akan cukup besar untuk membuat BJT mencapai keadaan jenuh. Dengan gabungan sifat kedua unsur tersebut, IGBT mempunyai perilaku yang cukup ideal sebagai sebuah saklar elektronik. Di satu pihak IGBT tidak terlalu membebani sumber, di pihak lain mampu menghasilkan arus yang besar bagi beban listrik yang dikendalikannya.
Terminal masukan IGBT mempunyai nilai impedansi yang sangat tinggi, sehingga tidak membebani rangkaian pengendalinya yang umumnya terdiri dari rangkaian logika. Ini akan menyederhanakan rancangan rangkaian pengendali dan penggerak dari IGBT.
Di samping itu, kecepatan pensaklaran IGBT juga lebih tinggi dibandingkan peranti BJT, meskipun lebih rendah dari peranti MOSFET yang setara. Di lain pihak, terminal keluaran IGBT mempunyai sifat yang menyerupai terminal keluaran (kolektor-emitor) BJT. Dengan kata lain, pada saat keadaan menghantar, nilai resistansi-hidup (Ron) dari IGBT sangat kecil, menyerupai Ron pada BJT.
Dengan demikian bila tegangan jatuh serta borosan dayanya pada saat keadaan menghantar juga kecil. Dengan sifat-sifat seperti ini, IGBT akan sesuai untuk dioperasikan pada arus yang besar, hingga ratusan Ampere, tanpa terjadi kerugian daya yang cukup berarti. IGBT sesuai untuk aplikasi pada perangkat Inverter maupun Kendali Motor Listrik (Drive).
Sifat-sifat IGBT
Komponen utama di dalam aplikasi elekronika daya dewasa ini adalah saklar peranti padat yang diwujudkan dengan peralatan semikonduktor seperti transistor dwikutub (BJT), transistor efek medan (FET), maupun Thyristor. Sebuah saklar ideal di dalam penggunaan elektronika daya akan mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:
1. pada saat keadaan tidak menghantar (off), saklar mempunyai tahanan yang besar sekali, mendekati nilai tak berhingga. Dengan kata lain, nilai arus bocor struktur saklar sangat kecil
2. Sebaliknya, pada saat keadaan menghantar (on), saklar mempunyai tahanan menghantar (Ron) yang sekecil mungkin. Ini akan membuat nilai tegangan jatuh (voltage drop) keadaan menghantar juga sekecil mungkin, demikian pula dengan besarnya borosan daya yang terjadi, dan kecepatan pensaklaran yang tinggi.
 Sifat nomor (1) umumnya dapat dipenuhi dengan baik oleh semua jenis peralatan semikonduktor yang disebutkan di atas, karena peralatan semikonduktor komersial pada umumnya mempunyai nilai arus bocor yang sangat kecil.
 Untuk sifat nomor (2), BJT lebih unggul dari MOSFET, karena tegangan jatuh pada terminal kolektor-emitor, VCE pada keadaan menghantar (on) dapat dibuat sekecil mungkin dengan membuat transitor BJT berada dalam keadaan jenuh.
 Sebaliknya, untuk unsur kinerja nomor (3) yaitu kecepatan pensakelaran, MOSFET lebih unggul dari BJT, karena sebagai peranti yang bekerja berdasarkan aliran pembawa muatan mayoritas, pada MOSFET tidak dijumpai arus penyimpanan pembawa muatan minoritas pada saat proses pensaklaran, yang cenderung memperlamnat proses pensaklaran tersebut.

Pasangan Sziklai



Konfigurasi transistor pasangan SziklaiSziklai
Pada elektronika, pasangan Sziklai atau transistor majemuk adalah konfigurasi dari dua transistor dwikutub, mirip seperti pasangan Darlington[1]. Tidak seperti susunan Darlington, pasangan Sziklai mempunyai satu transistor NPN dan satu transistor PNP pada setiap bagian, sehingga ini kadang-kadang disebut Darlington komplementer. Penguatan arus mirip seperti pasangan Darlington, yaitu hasil perkalian antara penguatan kedua transistor. Konfigurasi ini dinamai dengan nama penemunya, George C. Sziklai.
Kelebihan
Satu kelebihan dibandingkan pasangan Darlington adalah tegangan hidup basis yang hanya 0,6V atau separuh dari 1,2V pada Darlington. Seperti pada Darlington, ini hanya bisa jenuh hingga 0,6V, yang merupakan kekurangan untuk tingkat daya tinggi.
Penggunaan
Pasangan Sziklai sering digunakan untuk tingkat keluaran dari penguat daya ketika pendesain menginginkan untuk menggunakan peranti dari tipe yang sama (biasanya NPN), daripada tipe komplementer yang jarang sekali benar-benar cocok). Daripada menggunakan pasangan Darlington untuk bagian penarik dan bagian pendorong, pendesain dapat menggunakan pasangan Sziklai untuk keduanya. Dengan menggunakan dua pasangan Darlington, pendesain berharap agar kombinasi dari dua transistor NPN pada bagian pendorong akan mempunyai karakteristik yang mirip dengan kombinasi dua transistor PNP pada bagian penarik. Dengan menggunakan dua pasangan Sziklai yang keduanya merupakan campuran tipe NPN-PNP, Pendesain dapat dengan lebih baik mencocokkan antara bagian pendorong dan bagian penarik. Untuk mengurangi jumlah transistor PNP, yang lebih langka dan performanya lebih buruk dari transistor NPN, pendesain kadang-kadang menggunakan konfigurasi komplementer semu yang menggunakan sebuah pasangan Darlington (dua transistor NPN) pada bagian pendorong dan sebuah pasangan Sziklai (satu NPN dan satu PNP) pada bagian penarik. Sekarang transistor NPN dan PNP kira-kira sudah setara, dan penguat modern biasanya menggunakan topologi yang sama untuk kedua bagian (Sziklai semua cuak Darlington semua) beberapa orang mengklaim[2] bahwa menggunakan dua pasangan Sziklai memberikan keluaran suara yang lebih baik daripada desain Darlington.


GERBANG LOGIKA

Logika dioda–transistor
Logika dioda–transistor

Skema gerbang NAND DTL yang disederhanakan
Simbol bervariasi
Tipe rangkaian terintegrasi

Kategori gerbang logika

Komponen sejenis DL, RTL, TTL, ECL, I2L,NMOS, CMOS

Kemasan biasanya DIL 8-14 Pin 0,1 in
Kotak ini: lihat • bicara

Logika dioda–transistor atau sering disebut (DTL) adalah sebuah keluarga gerbang logika yang terdiri dari transistor dwikutub (BJT), dioda dan resistor, ini adalah pendahulu dari logika transistor–transistor. Ini disebut logika dioda–transistor karena fungsi penggerbangan dilakukan oleh jaringan dioda dan fungsi penguatan dilakukan oleh transistor.

Cara kerja
Dengan sirkuit sederhana yang ditampilkan dalam gambar, tegangan panjar pada basis diperlukan untuk mencegah ketakstabilan dan kesalahan operasi. Pada versi sirkuit terintegrasi, dua dioda menggantikan R3 untuk mencegah arus basis apapun saat masukan pada keadaan rendah. Selain itu, untuk menambah sebaran keluar (fan-out), dapat digunakan dioda dan transistor tambahan.[1] IBM 1401 menggunakan sirkuit DTL yang hampir sama dengan sirkuit sederhana ini, tetapi menggunakan gerbang NPN dan PNP pada tegangan catu yang berbeda untuk menyelesaikan masalah panjar basis daripada menggunakan dioda tambahan.
Kekurangan kecepatan
Keuntungan utama DTL terhadap pendahulunya, logika resistor–transistor adalah penambahan sebaran masuk (fan-in). Tetapi tundaan penyebaran masih relatif tinggi. Ketika transistor jenuh ketika semua masukan tinggi, muatan disimpan di daerah basis. Ketika keluar dari daerah jenuh (salah satu masukan rendah), muatan ini harus dihilangkan terlebih dahulu, yang membutuhkan beberapa saat. Salah satu cara untuk mempercepat adalah dengan menghubungkan resistor dari basis transistor ke catu negatif yang akan membantu mengikangkan pembawa minoritas pada basis. Masalah diatas telah diatasi TTL dengan mengganti dioda pada sirkuit DTL dengan transistor multi-emitor, yang juga mengurangi area yang dibutuhkan tiap gerbang pada implementasi sirkuit terintegrasi.

Logika transistor–transistor
Logika transistor–transistor

Gerbang logika NAND TTL tipe 7400 yang
Simbol bervariasi
Tipe rangkaian terintegrasi

Kategori gerbang logika

Penemu James L. Buie (1961)
Pembuatan pertama Sylvania (1963)
Komponen sejenis DL, RTL, DTL, ECL, I2L,NMOS, CMOS

Kemasan biasanya DIL 16-24 Pin 0,1 in
Kotak ini: lihat • bicara



Komputer menggunakan Motorola 68000dengan berbagai TTL dipasang pada PCB.
Logika transistor–transistor (TTL) adalah salah satu jenis sirkuit digital yang dibuat dari transistor dwikutub (BJT) dan resistor. Ini disebut logika transistor-transistor karena baik fungsi penggerbangan logika maupun fungsi penguatan dilakukan oleh transistor (berbeda dengan RTL dan DTL). TTL menjadi IC yang banyak digunakan dalam berbagai penggunaan, seperti komputer, kontrol industri, peralatan dan instrumentasi tes, dan lain-lain. Gelar TTLkadang-kadang digunakan untuk menyebut taraf logika yang mirip dengan TTL, bahkan yang tidak berhubungan dengan TTL, sebagai contohnya adalah sebagai etiket pada masukan dan keluaran peranti elektronik.[1]



Sejarah


Sebuah jam tepat waktu buatan 1979 menggunakan TTL.
TTL ditemukan oleh James L. Buie dari TRW, "particularly suited to the newly developing integrated circuit design technology."[2] IC TTL komersial pertama dibuat oleh Sylvania pada 1963, dinamai Sylvania Universal High-Level Logic family (SUHL).[3] Peranti dari Sylvania ini digunakan dalam misil Phoenix.[4]TTL menjadi terkenal pada pendesain sistem elektronik setelah Texas Instruments memperkenalkan seri 5400, dengan daerah suhu untuk militer, pada 1964 dan pada akhirnya seri 7400 pada 1966 dengan daerah suhu yang lebih rendah. Keluarga 7400 dari Texas Instrument menjadi standar industri. Peranti yang cocok dibuat oleh Motorola, AMD, Fairchild, Intel, Intersil, Signetics, Mullard, Siemens, SGS-Thomson/ST microelectronic dan National Semiconductor,[5] [6] dan banyak perusahaan lainnya, bahkan di bekas Uni Soviet. Tidak hanya membuat peranti TTL yang kompatibel, tetapi peranti kompatibel juga dibuat dengan menggunakan teknologi sirkuit lainnya. Istilah TTL digunakan pada banyak logika penyempurnaan yang menggunakan transistor dwikutub, dengan beberapa penyempurnaan di kecepatan dan kebutuhan daya selama lebih dari dua dekade. Keluarga populer yang terakhir adalah 74AS/ALS Advanced Schottky, dikenalkan pada 1985.[7] Hingga 2009, Texas Instruments tetap memproduksi IC kegunaan umum dalam banyak keluarga teknologi usang, walaupun dengan harga yang semakin mahal. Biasanya, chip TTL memadukan tidak lebih dari beberapa ratus transistor. Fungsi yang dipunyai sebuah kemasan tunggal bervariasi dari beberapa gerbang logika hingga mikroprosesor. TTL juga menjadi penting karena harganya yang muram membuat teknik digital cukup ekonomis untuk menggantikan pekerjaan yang sebelumnya dilakukan oleh teknik analog.[8] Kenbak-1, salah satu komputer pribadi pertama, menggunakan TTL untuk CPU daripada menggunakan mikroprosesor yang belum tersedia pada tahun 1971.[9] 1973 Xerox Alto dan 1981 Star, yang mengenalkan GUI, menggunakan sirkuit TTL pada taraf ALU. Banyak komputer yang menggunakan logika kompatibel-TTL hingga tahun 1990-an. Hingga penemuan logika dapat diprogramkan, logika dwikutub tersendiri digunakan untuk percobaan dan pengembangan sirkuit digital terpadu lainnya.





Teori


Skema gerbang NAND TTL dua masukan yang disederhanakan


TTL NAND standar, salah satu bagian dari 7400
TTL berbeda dengan pendahulunya, generasi logika resistor–transistor (RTL) dan logika dioda–transistor (DTL) dengan menggunakan transistor tidak hanya untuk penguatan keluaran tetapi juga untuk mengisolasi masukan. Pertemuan p-n dari dioda mempunyai kapasitansi yang cukup besar, jadi mengubah taraf logika pada masukan DTL memerlukan waktu dan energi yang tidak sedikit. Seperti terlihat pada skema kiri atas, konsep dasar dari TTL adalah mengisolasi masukan dengan menggunakan sambungan basis-bersama, dan menguatkan fungsi dengan sambungan emitor-bersama. Perhatikan bahwa basis dari transistor keluaran digerakan tinggi hanya oleh pertemuan basis-kolektor dari transistor masukan yang dipanjar maju. Skema kedua menambahkan keluaran tiang totem. Ketika Q2 mati (logika 1), resistor membuat Q3 hidup dan Q4 mati, menghasilkan logika 1 yang lebih kuat di keluaran. Ketika Q2 hidup, ini mengaktifkan Q4, menggerakan logika 0 ke keluaran. Dioda memaksa emitor dari Q3 ke ~0.7 V, sedangkan R2, R4 dipilih untuk menarik basis ke tegangan yang lebih rendah, membuatnya mati. Dengan menghilangkan resistor pull-up dan resistor pull-down pada tingkat keluaran, memungkinkan kekuatan gerbang ditingkatkan tanpa mempengaruhi konsumsi daya secara signifikan.[10][11] TTL sangat sesuai dibuat sebagai sirkuit terpadu karena masukan sebuah gerbang dapat disatukan kedalam sebuah daerah dasar untuk membentuk transistor multi emitor. Karena peranti yang rumit mungkin menambah biaya sirkuit jika dibuat dari transistor terpisah, tetapi dengan mengkombinasikan beberapa sirkuit kecil menjadi peranti yang lebih rumit, sebaliknya ini mengurangi biaya implementasi pada IC. Seperti logika yang menggunakan transistor dwikutub lainnya, arus kecil harus diambil dari masukan untuk memastikan taraf logika yang benar. Arus yang diambil harus dalam kapasitas tingkat sebelumnya, sehingga membatasi gerbang yang dapat disambungkan (fanout). Semua TTL standar bekerja pada pencatu daya 5 volt. Isyarat masukan TTL dikatakan rendah jika berada diantara A TTL 0 V dan 0.8 V dimana mewakili titik ground, dan tinggi ketika berada diantara 2.2 V dan 5 V, mewakili titik catu[12] (taraf logika presisi mungkin sedikit bervariasi diantara subtipe). Keluaran TTL biasanya terbatas pada batas yang lebih sempit diantara 0 V dan 0.4 V untuk logika rendah dan diantara 2.6 V dan 5 V untuk logika tinggi, memberikan ketahanan desah 0,4V. Standarisasi taraf logika TTL sangat penting karena papan sirkuit yang rumit sering menggunakan IC TTL yang diproduksi oleh berbagai pabrik dan dipilih berdasarkan kesiapan dan harga, kecocokan harus meyakinkan, dua papan sirkuit dari jalur perakitan yang pada mungkin memiliki campuran merk yang berbeda untuk posisi yang sama dalam papan. Dalam batas dapat digunakan yang cukup luas, gerbang logika dapat dianggap sebagai peranti Boolean ideal tanpa kekhawatiran akan batasan elektronik.
Subtipe
Generasi penerus dari teknologi memproduksi peranti kompatibel dengan penambahan kecepatan atau efisiensi atau keduanya. Walaupun produsen secara resmi memasarkan produk tersebut sebagai keluarga TTL dengan dioda Schottky, beberapa sirkuit yang digunakan pada keluarga LS sebenarnya adalah DTL.[13] TTL dasar biasanya mempunyai tundaan penyebaran 10ns dan borosan daya 10mW tiap gerbang. Variasi dan penerusnya antara lain:
 TTL daya rendah (L), mengorbankan kecepatan untuk pengurangan borosan (33ns, 1mW). Sekarang telah digantikan oleh logika CMOS.
 TTL kecepatan tinggi (H), lebih cepat daripada TTL standar, tapi borosan juga jauh lebih tinggi, (6ns, 22mW)
 TTL Schottky (S), dikenalkan pada tahun 1969, menggunakan penggenggam dioda Schottky pada masukan untuk mencegah penyimpanan muatan dan memperbaiki kecepatan pensakelaran. (3ns, 19mW)
 TTL Schottky daya rendah (LS), menggunakan TTL daya rendah dan dioda Schottky untuk mendapatkan kombinasi antara kecepatan dan efisiensi. Ini mungkin adalah tipe TTL paling umum, digunakan sebagai logika perekat pada mikrokomputer, menggantikan sub-keluarga H, L dan S. (9.5ns, 2mW).
 Varian cepat (F) dari Fairchild dan Schottky maju (AS) TI merupakan penyempurnaan dari LS, dikenalkan pada tahun 1985, dengan sirkuit "Miller-killer" untuk mempercepat transisi dari rendah ke tinggi.
 Sebagian besar produsen menawarkan daerah suhu komersial dan keperluan khusus, sebagai contoh peranti seri 7400 dari TI dispesifikasikan dari 0 hingga 70 °C, dan peranti seri 5400 dalam spesifikasi militer dengan daerah suhu dari −55 hingga +125 °C.
 Peranti tahan radiasi ditawarkan untuk penggunaan luar angkasa dan nuklir.
 Peranti kualitas tinggi dan reabilitas tinggi tersedia untuk penggunaan penerbangan dan militer.
 TTL tegangan rendah (LVTTL) untuk pencatu daya 3.3 pada antarmuka memori.


Perbandingan dengan keluarga logika lainnya
Peranti TTL mengkonsumsi lebih banyak daya daripada peranti CMOS yang ekivalen saat siaga, tetapi konsumsi daya tidak meningkat bersamaan dengan peningkatan kecepatan clock secepat peranti CMOS. Dibandingkan dengan sirkuit ECL, TTL menggunakan lebih sedikit daya dan mempunyai aturan desain yang lebih sederhana, tetapi juga lebih lambat. Pendesain dapat mengkombinasikan ECL dan TTL dalam sistem yang sama untuk mendapatkan performansi dan penghematan yang lebih baik, tetapi peranti penggeser-taraf dibutuhkan diantara dua keluarga logika. TTL kurang sensitif terhadap kerusakan karena pembuangan elektrostatik daripada peranti CMOS awal. Karena struktur keluaran dari peranti TTL yang taksimetrik, impedansi keluaran antara keadaan tinggi dan rendah tidak simetris, membuatnya tidak cocok untuk menggerakan kawat transmisi. Kekurangan ini biasanya dapat diatasi dengan menyangga keluaran dengan peranti penggerak-saluran khusus untuk isyarat yang harus dikirim melalui kabel panjang. ECL, karena struktur keluarannya simetris pada impedansi rendah, ECL tidak mengalami kekurangan ini. Keluaran struktur tiang totem TTL memiliki waktu tumpang tindih sebentar saat semua transistor menghantar, menghasilkan pulsa arus yang besar diambil dari catu. Pulsa tersebut dapat digandengkan dengan cara yang tidak diinginkan pada sepanjang kemasan multi sirkuit terpadu, menghasilan batas desah yang dikurangi dan performa yang lebih lambat. Sistem TTL biasanya memiliki kondensator untuk setiap satu atau dua kemasan, jadi pulsa arus yang disebabkan oleh dalah satu tidak mengakibatkan perubahan tegangan catu. Beberapa produsen sekarang menyuplai logika CMOS ekivalen dengan taraf masukan dan keluaran yang kompatibel, biasanya nomor peranti mirip dengan komponen sejenis.
Kemasan
Seperti kebanyakan sirkuit terpadu abad ke-19 lainnya, peranti TTL biasanya dikemas pada kemasan DIL dengan kaki antara 14 hingga 24. Biasanya dibuat dari plastik epoksi (PDIP) atau keramik (CDIP). Kemasan DIL standar mempunyai kaki yang berjarak 0,1 in, dan hampir semua peranti TTL menggunakan penjarakan ini (walaupun beberapa IC ASIC dikemas dengan penjarakan kaki yang lebih rapat), kemasan DIL 14 dan 16 kaki dengan dua baris kaki dipisahkan 0,3 in adalah yang paling umum untuk IC TTL. IC berkas-tembaga tanpa kemasan dibuat untuk perakitan pada larikan yang lebih besar sebagai sirkuit terpadu campuran. Peranti untuk penggunaan militer dan luar angkasa dikemas dalam kemasan datar, sebuah bentuk dari kemasan pemasangan permukaan, dengan tembaga yang cocok untuk pengelasan atau penyolderan ke papan rangkaian cetak. Sekarang, banyak peranti kompatibel-TTL tersedia dalam kemasan pemasangan permukaan, yang tersedia dalam jenis yang lebih banyak daripada kemasan lewat-lubang.
Pembalik sebagai penguat analog
Walaupun didesain untuk penggunaan taraf logika sinyal digital, sebuah TTL dapat dipanjar untuk digunakan sebagai penguat analog. Penguat seperti ini mungkin sangat berguna pada peranti yang harus mengubah sinyal analog km sinyal digital, tetapi biasanya tidak digunakan ketika penguatan analog menjadi kegunaan utama peranti.[14] Pembalik TTL dapat juga digunakan pada osilator kristal karena kemampuan penguatan analognya sangat berarti dalam analisis performansi osilator.

Penggunaan
Sebelum penemuan peranti integrasi skala sangat besar (VLSI), TTL merupakan standar metode konstruksi untuk prosesor dasar, seperti DEC VAX dan Data General Eclipse. Karena mikroprosesormenjadi lebih berguna, peranti TTL menjadi penting untuk digunakan sebagai logika penempel, seperti penggerak bus cepat pada motherboard, yang menyambungkan blok-blok fungsi sehingga menjadi elemen VLSI.


Logika resistor–transistor


Logika resistor–transistor atau sering disebut dengan RTL adalah sebuah keluarga sirkuit digital yang dibuat dari resistor sebagai jaringan masukan dan transistor dwikutub (BJT) sebagai peranti sakelar. RTL adalah keluarga logika digital bertransistor yang pertama, keluarga yang lain adalah logika dioda–transistor (DTL) dan logika transistor–transistor (TTL).


Kelebihan
Kelebihan utama dari RTL adalah jumlah transistor yang sedikit, dimana ini merupakan hal penting sebelum adanya teknologi sirkuit terintegrasi, dimana gerbang logika dibangun dari komponen tersendiri karena transistor merupakan komponen yang relatif mahal. IC logika awal juga menggunakan sirkuit ini, tetapi dengan cepat digantikan dengan sirkuit yang lebih baik, seperti logika dioda–transistor dan kemudian logika transistor–transistor, dikarenakan dioda dan transistor tidak lebih mahal dari resistor dalam IC.[2]
Keterbatasan
Kekurangan paling jelas dari RTL adalah borosan dayanya yang tinggi ketika transistor menghantar untuk mengambil alih resistor panjar keluaran. Ini membutuhkan lobih banyak arus yang harus dicatu ke RTL dan lebih banyak bahang yang hapus dibuang dari RTL. Kebalikannya, sirkuit TTL meminimalkan kebutuhan tersebut. Pembatasan lain dari RTL adalah sebaran masuk (fan-in) yang terbatas, tiga masukan menjadi batas untuk banyak desain sirkuit untuk operasi normal sebelum kehilangan kekebalan akan desah.[3] Rangkaian terintegrasi NOR RTL standar dapat menggerakan hingga tiga gerbang serupa. Sebagai alternatif, ini cukup untuk menggerakan dua penyangga yang bisa menggerakan 25 keluaran lainnya.[3]
Mempercepat RTL
Berbagai produsen menggunakan metode berikut untuk mempercepat RTL. Menempatkan kondensator berjajar dengan setiap resistor masukan dapat mengurangi takut yang dibutuhkan tingkat penggerak untuk memanjar balik pertemuan basis-emitor tingkat digerakkan. RTL yang menggunakan teknik ini disebut dengan RCTL (resistor capacitor transistor logic).[4] Menggunakan tegangan catu kolektor yang tinggi dan dioda pemangkas mengurangi waktu pengisian kapasitas liar. Susunan ini mensyaratkan dioda memangkas kolektor ke level logika yang telah didesain. Susunan ini juga digunakan pada DTL (logika dioda–transistor).[5]












PENERAPAN TRANSISTOR PADA ALAT
Audio Amplifier Transistor
Audio amplifier dengan transistor sampai saat ini masih menjadi andalan untuk menghasilkan audio dengan daya besar. Walaupun sudah banyak audio amplifier yang terintegrasi dalam 1 IC dengan komponen ekternal yang minim, audio amplifier dengan transistor masih menjadi favorit untuk dibuat
Berikut rangkaian yang dapat anda buat sendiri dengan komponen-komponen yang ada di pasaran.

Semoga berguna dan selamat bereksperimen.

transistor sebagai suis
Kebanyakan litar elektronik yang simple menggunakan relay sebagai suis perantaraan kepada litar luaran yang lain seperti menghidupkan metol 240VAC atau menghidupkan peralatan elektrik. Relay jugalah yang menjadi komponen paling sesuai untuk tugasan tersebut. Manakala komponen lain yang berkaitan seperti SCR atau Triac dan seumpamanya kurang mendapat sambut dari segi penggunaanya kecuali untuk kes-kes tertentu seperti menjimatkan ruang dan mengurangkan berat.

Namum begitu relay perlukan komponen lain untuk menghidupkannya. komponen yang sesuai untuk digandingkan adalah transistor. Ya... transistorlah jawapannya. Jika satu-satu litar elektronik atau pun litar projek kit mempunyai keluarannya sekadar nyalaan LED atau bunyi pada speaker, ianya boleh ditukar kepada penggunaan relay sebagai suis. Seperti litar aktif gelap atau litar penggera air dan seumpamanya yang menggunakan komponen selain relay seperti LED atau speaker, dengan menggunakan litar tambahan, relay boleh digunakan.









Ianya berkaitan dengan kehendak kita untuk mengawal litar lain atau menggunakan voltan 240VAC. Kebanyakan relay sesuai untuk tugasan sebagai suis untuk voltan 240VAC. Asalkan kita perlu berhati-hati dalam pemasangan untuk litar tersebut kerana ianya berkaitan dengan arus ulang alik yang tinggi dan merbahaya. Dengan adanya relay, litar induk tidak dikacau oleh penyambungan litar kedua pada relay. Termasuk juga pada komponen seperti transistor, ianya selamat dan tidak akan rosak kecuali untuk kes-kes tertentu.

Pada contoh surihan di atas adalah salah satu cara untuk menggunakan relay sebagai ganti kepada LED atau speaker dalam sesebuah litar projek. Contoh ini juga untuk keluaran bervoltan positif. Jika voltan keluaran negatif, hanya perlu tukar transistor PNP dan sedikit perubahan susunan komponen asal. Dengan cara ini, relay akan on jika terdapat isyarat voltan pada masukan dan menghidupkan transistor. Fungsi transistor di sini adalah sebagai pemicu relay. Jadi litar ini sebuat sebagai relay driver.

Sirkuit terpadu

Sirkuit terpadu (bahasa Inggris: integrated circuit atau IC) adalah komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor dan lain-lain. IC adalah komponen yang dipakai sebagai otak peralatan elektronika.
Pada komputer, IC yang dipakai adalah mikroprosesor. Dalam sebuah mikroprosesor Intel Pentium 4 dengan ferkuensi 1,8 trilyun getaran per detik terdapat 16 juta transistor, belum termasuk komponen lain. Fabrikasi yang dipakai oleh mikroprosesor adalah 60nm.
Sirkuit terpadu dimungkinkan oleh teknologi pertengahan abad ke-20 dalam fabrikasi alat semikonduktor dan penemuan eksperimen yang menunjukkan bahwaalat semikonduktor dapat melakukan fungsi yang dilakukan oleh tabung vakum. Pengintegrasian transistor kecil yang banyak jumlahnya ke dalam sebuah chip yang kecil merupakan peningkatan yang sangat besar bagi perakitan tube-vakum sebesar-jari. Ukuran IC yang kecil, tepercaya, kecepatan "switch", konsumsilistrik rendah, produksi massal, dan kemudahan dalam menambahkan jumlahnya dengan cepat menyingkirkan tube vakum.
Hanya setengah abad setelah penemuannya, IC telah digunakan dimana-mana. Radio, televisi, komputer, telepon selular, dan peralatan digital lainnya yang merupakan bagian penting dari masyarakat modern. Contohnya, sistem transportasi, internet, dll tergantung dari keberadaan alat ini. Banyak skolar percaya bahwa revolusi digital yang dibawa oleh sirkuit terpadu merupakan salah satu kejadian penting dalam sejarah umat manusia.
IC mempunyai ukuran seukuran tutup pena sampai ukuran ibu jari dan dapat diisi sampai 250 kali dan digunakan pada alat elektronika seperti:
 Telepon
 Kalkulator
 Handphone
 Radio

CONTOH IC

Sirkuit elektronik

Sirkuit elektronik adalah rangkaian listrik atau sirkuit listrik yang memakai komponen elektronika aktif seperti transistor dan sirkuit terpadu (IC chip). Rangkaian atau sirkuit elektronik bisa bersifat sangat kompleks, walaupun sirkuit ini memakai prinsip dasar yang sama seperti pada sirkuit listrik biasa. Sirkuit elektronik biasanya dikategorikan menjadi tiga bagian: rangkaian analog, rangkaiandigital, dan rangkaian kombinasi di antaranya.
Rangkaian elektronik analog berkaitan dengan sinyal yang berubah secara kontinyu (halus atau sedikit demi sedikit) sesuai dengan informasi yang dikandungnya. Beberapa peralatan elektronik seperti penguat (amplifier), tuner, radio, dan televisi menggunakan sinyal analog terutama di bagian depan dan bagian akhirnya. Komponen utama dalam rangkaian elektronik analog adalah komponen pasif (seperti resistor, kapasitor, induktor, dan transformator), dan komponen aktif (seperti transistor, dioda, FET, CMOS, dll).
Pada rangkaian elektronik digital, sinyal listrik yang dipakai berubah secara diskrit (tinggi atau rendah) sesuai dengan nilai logika (1 atau 0) dari informasi yang akan diproses. Komponen elektronika yang menggunakan sinyal digital ini di antaranya adalah gerbang logika, jam digital, kalkulator, PDA (Personal Data Assistant atau komputer saku), mikroprosesor, dan komputer.
Rangkaian elektronik kombinasi mengandung kedua macam sinyal analog dan sinyal digital. Beberapa contoh rangkaian yang menggunakan kedua macam sinyal ini adalah pembanding (comparators), penghitung (pencacah atau timers), PLL, ADC (Analaog-to-Digital Converter), dan DAC (Digital-to-Analog Converter).

Intel 4004
Intel 4004 adalah sebuah CPU 4-bit yang merupakan mikroprosesor chip tunggal pertama di dunia. Pada waktu itu, desain CPU lainnya seperti F14 CADC pada tahun 1970 merupakan implementasi dari chip-chip gabungan (multi-chip)
4004 dirilis dalam kemasan CERDIP 16-kaki pada tanggal 15 November 1971. 4004 merupakan prosesor komputer pertama yang dirancang dan diproduksi oleh produsen chip Intel. Orang yang merancang chip tersebut adalah Ted Hoff dan Federico Faggin dari Intel dan Masatoshi Shima dari Busicom.


Intel C4004 microprocessor. The "gold and white with gray traces" specimen shown belongs to the initial CERDIP type series manufactured in 1971.
Rancangan aslinya berasal dari perusahaan Jepang yang bernama Busicom, untuk digunakan pada kalkulator produksinya. 4004 juga disediakan dengan sebuah chip pendukung (misal, ROM program digabung bersama untuk menggunakan alamat program 12-bit 4004, yang mengijinkan akses memori 4 kilobyte dari bus alamat 4-bit bila semua 16 ROM dipasang). Sirkuit 4004 dibuat dari 2.300 transistor, dan pada tahun berikutnya diikuti oleh microprosesor 8-bit pertama, Intel 8008 dengan 3.300 transistor (dan Intel 4040, perbaikan dari 4004).
Pada masukan ke-empatnya ke pasar mikroprosesor, Intel melepas CPU yang memulai revolusi mikrokomputer; Intel 8080.
 Maximum clock speed - nya adalah 740 kHz
 Program dan penyimpanan data yang terpisah (yaitu, sebuah arsitektur Harvard). Berlainan dengan rancangan arsitektur Harvard lainnya yang menggunakan bus yang terpisah, 4004, karena ingin mengurangi jumlah pin, menggunakan sebuah bus 4-bit tunggal dimultiplex untuk mentransfer:
 Alamat 12-bit
 instruksi 8-bit, tidak ditaruh di memori yang sama dengan
 data word 4-bit
 Set instruksi yang terdiri dari 46 instruksi (di mana 41 diantaranya memiliki lebar 8 bit dan 5 lebar 16 bit)
 Set register terdiri dari 16 register masing-masing 4 bit
 tumpukan subroutine internal memiliki kedalaman 3 tingkat

chip pendukung

4001: 256-byte ROM (256 instruksi program 8-bit), dan satu built-in 4-bit I port / O *
4002: 40-byte RAM (80 4-bit kata data), dan satu built-in port output 4-bit, porsi RAM chip ini disusun menjadi empat "register" dari dua puluh kata 4-bit:
16 data kata (digunakan untuk digit mantissa dalam rancangan kalkulator asli)
4 status kata (digunakan untuk digit eksponen dan tanda dalam desain kalkulator asli)
4003: 10-bit parallel output shift register untuk keyboard scanning, display, printer, dll
4008: 8-bit alamat gerendel untuk akses ke chip memori standar, dan satu built-in 4-bit chip pilih dan I / O port *
4009: program dan I / O konverter akses ke memori standar dan I / O chips *
* Catatan: 4001 ROM + I / O chip tidak dapat digunakan dalam suatu sistem bersama dengan sepasang 4008/4009.














BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari pembahasan diatas, secara jelas kita dapat mengetahui bahwa transistor adalah komponen yang sangat diperlukan dari sebuah perangkat elektronika sedangkan elektronika sendiri tidak dapat dipisahkan dri kehidupan sehari-hari.Mungkin tanpa transistor tidak akan sempurna suatu rangkaian elektronik karena kegunaannya yang sangat banyak yaitu sebagai penguat, sebagai sirkuit, pemutus, penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal danlain sebagainya,serta tipe tipe transistor yang banyak.













































DAFTAR PUSTAKA

Bishop, Owen, Dasar-dasar ELEKTRONIKA, Seri Pendidikan Profesi Elektro, Erlangga, Jakarta, 2004
http://id.wikipedia.org
http://www.google.co.id
http://de-kill.blogspot.com/2008/03/perancangan-alarm-anti-maling.html
http://www.scribd.com
http://myenik.blogspot.com/2009/03/kegunaan-transistor-sebagai-suis.html

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar

Your IP and Google Map location