Transistor sambungan dwikutub: Perbedaan antara revisi

 

== Perkenalan ==

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.

 

== Struktur ==

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 bahan [[semikonduktor]] 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.

 

=== NPN ===

 

[[Berkas:Bipolar Junction Transistor NPN Structure.png|jmpl|Struktur dasar transistor NPN]]

=== PNP ===

Jenis lain dari BJT adalah PNP.

[[Berkas:Bipolar Junction Transistor PNP Structure.png|jmpl|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.

 

=== Transistor dwikutub pertemuan-taksejenis ===

[[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.<ref name=Williams>

{{cite book |author=D.V. Morgan, Robin H. Williams (Editors)|title=Physics and Technology of Heterojunction Devices|year=1991|publisher=Institution of Electrical Engineers (Peter Peregrinus Ltd.)|location=London |isbn=0863412041 |url=http://books.google.com/books?id=C98iH7UDtzwC&pg=PA210&dq=%22SIGe+heterojunction%22&as_brr=0&sig=6keqSOzQVPjnGn3Ism4CuhX7NHQ#PPA201,M1}}</ref><ref name=Ashburn>{{cite book|author=Peter Ashburn|title=SiGe Heterojunction Bipolar Transistors|year=2003|pages=Chapter 10|publisher=Wiley|location=New York|isbn=0470848383|url=http://worldcat.org/isbn/0470848383|nopp=true}}</ref>

 

== Daerah operasi ==

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 (<math>\beta_F</math>) dalam moda aktif-maju. in forward-active mode. Dalam keadaan ini arus kolektor-emitor beberapa kali lipat lebih besar dari arus basis.

 

=== Transistor 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, <math>V_{\text{BE}}</math> 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 <math>V_{\text{CE}}</math>) akan menyebabkan mayoritas elektron untuk melintasi pertemuan P-N bagian atas menuju ke kolektor untuk membentuk arus kolektor <math>I_{\text{C}}</math>. Elektron yang tertinggal bergabung kembali dengan lubang yang merupakan pembawa mayoritas pada basis sehingga menimbulkan arus melalui sambungan basis untuk membentuk arus basis, <math>I_{\text{B}}</math>. Seperti yang diperlihatkan pada diagram, arus emitor <math>I_{\text{E}}</math>, adalah arus transistor total, yang merupakan penjumlahan arus saluran lainnya <math>(I_{\text{E}} = I_{\text{B}} + I_{\text{C}})</math>.

Perlu diperhatikan bahwa arus emitor berhubungan dengan <math>V_{\text{BE}}</math> secara eksponensial. Pada suhu ruang, peningkatan <math>V_{\text{BE}}</math> 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 moda aktif ===

 

== Sejarah ==

Transistor dwikutub titik-sentuh diciptakan pada [[Desember]] [[1947]]<ref>http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1947-invention.html</ref> di [[Bell Telephone Laboratories]] oleh [[John Bardeen]] dan [[Walter Brattain]] dibawah arahan [[William Shockley]]. Versi pertemuan diciptakan pada tahun [[1948]]<ref>http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1948-conception.html</ref>. 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 ===