5.1 PENGENALAN ( TRANSISTOR EFEK MEDAN )

PENGENALAN ( TRANSISTOR EFEK MEDAN )

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

4. Percobaan

7. Example, Problem, Soal Latihan

8. Link Download

1. Tujuan [Kembali]

Untuk mengetahui apa itu transistor efek medan
Untuk mempelajari macam jenis transistor efek medan
Untuk memaparkan cara kerja rangkaian dengan transistor efek medan

2. Alat dan Bahan [Kembali]

Alat :

1. Baterai DC

Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik. Setiap baterai terdiri dariterminal positif (Katoda) dan terminal negatif (Anoda) serta elektrolit yangberfungsi sebagai penghantar. Output arus listrik dari baterai adalah arus searah atau disebut juga dengan arus DC (Direct Current).

2. Ground

Grounding adalah sistem di dalam tanah yang terpasang pada suatu instalasi listrik yang bekerja untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa kelebihan tegangan, pada umumnya mengalirkan arus sambaran petir ke dalam tanah.

Fungsi Grounding :

Sistem grounding pada peralatan kelistrikan dan elektronika adalah untuk memberikan perlindungan pada seluruh sistem. Untuk lebih jelasnya, berikut ini adalah beberapa fungsi dari grounding:

Dalam instalasi penangkal petir, system grounding berfungsi sebagai penghantar arus listrik yang besar langsung ke bumi. meski sifatnya sama, namun pemasangan kabel grounding untuk instalasi rumah dan grounding untuk pernangkal petir pemasangannya harus terpisah.
Sebagai proteksi peralatan elektronik atau instrumentasi sehingga dapat mencegah kerusakan akibat adanya bocor tegangan.
Grounding di dunia eletronika berfungsi untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik oleh daya yang kurang baik, ataupun kualitas komponen yang tidak standar.

Bahan :

1. Transistor Efek Medan Tipe N-Channel

Jenis FET ada dua yaitu Kanal N dan Kanal P. Kecuali itu terdapat pula macam FET ialah Junction FET (JFET) dan Metal Oxide Semiconductor FET (MOSFET).

2. Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena bisa berfungsi sebagai pengatur atau untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan resistor, arus listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol Ω (Omega).

Beberapa jenis resistor yang diketahui, jenis resistor yang nilai resistansinya berubah bila terkena cahaya namanya LDR (Light Dependent Resistor) dan resistor yang nilai resistansinya akan bertambah besar bila terkena suhu panas yang namanya PTC (Positive Thermal Coefficient) serta resistor yang nilai resistansinya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas yang namanya NTC (Negative Thermal Coefficient).

3. LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

4. Potensiometer

Potensiometer atau (POT) adalah salah satu jenis resistor yang mana nilai resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan pengguna atau kebutuhan rangkaian elektronika tersebut. Komponen potensiometer merupakan keluarga resistor yang termasuk dalam kategori Variable Resistor.

Fungsi utama dari sebuah potensiometer adalah untuk menghasilkan nilai resistansi yang nilainya dapat disesuaikan dengan berbagai macam peralatan elektronik dan kebutuhan pengguna. Cara mengatur nilai resistansinya yaitu dengan memutar pada bagian tuas pengaturnya.

3. Dasar Teori [Kembali]

Transistor efek lapangan (FET) adalah alat tiga-terminal yang digunakan untuk berbagai aplikasi, sebagian besar cocok dengan yang digambarkan oleh transistor BJT. Meskipun ada perbedaan penting antara dua jenis perangkat, ada juga banyak kesamaan yang akan ditunjukkan dalam bagian-bagian untuk mengikuti perbedaan utama antara dua jenis transistor adalah fakta bahwa transistor BJT adalah alat yang dikendalikan kontrol arus seperti yang digambarkan dalam gambar (5.1a) sementara transistor JFET adalah alat yang dikendalikan kontrol voltase sebagaimana terlihat pada gambar (5.1b). Transistor BJT & FET memiliki persamaan yaitu terdapat 3 saluran, pada Transistor BJT terdapat bagian base, kolektor, dan emitor. Sedangkan pada Transistor FET terdapat bagian gate, source, dan drain. Pada transistor BJT, arus output akan dikendalikan oleh arus input (Ic) sesuai gambar (5.1a) dimana arus input (Ic) merupakan fungsi langsung dari arus input FET (ID). Bagi FET, masukan kontrol arus (Ia) pada transistor BJT adalah persamaan dari masukan kontrol tegangan (VGS) (Gate) yang diterapkan pada sirkuit masukan seperti yang diperlihatkan pada gambar (5.1b). Dalam setiap kasus arus sirkuit keluaran dikendalikan oleh parameter dari sirkuit masukan — dalam satu kasus tingkat saat ini dan dalam kasus lainnya tegangan terapan.

Gambar 3.1 : a) Transistor Bipolar (BJT) , b). Transistor Efek Medan (FET)

Jika pada transistor bipolar memiliki jenis NPN dan PNP transistor,maka pada Transistor Efek Medan (FET) terdapat jenis tipe transistor n-channel dan p-channel. Namun, penting untuk diingat bahwa transistor BJT (Transistor Bipolar) dinamakan demikian karena bekerja dengan 2 (bi) muatan yang berbeda yaitu elektron sebagai pembawa muatan negatif dan hole sebagai pembawa muatan positif.. FET adalah alat unipolar yang semata-mata bergantung pada saluran (n-channel) atau lubang (saluran p-channel).

Gambar 3.2 : a). JFET Tipe N-channel , b). JFET Tipe P-channel

FET berasal dari prinsip kerja transistor yang berkenaan dengan lapisan deplesi (depletion layer) pada bagian "P" gambar 3.2a dan bagian "N" gambar 3.2b. Lapisan ini terbentuk antara semikonduktor tipe N dan tipe P karena bergabung elektron dan hole di area perbatasan. Lapisan deplesi ini sama seperti medan listrik, bisa membesar dan mengecil tergantung dari tegangan antara gate dan source.

Pada dasarnya terdapat dua jenis klasifikasi utama pada Field Effect Transistor atau FET ini, kedua jenis tersebut diantaranya adalah JFET (Junction Field Effect Transistor) dan MOSFET (Metal Oxide Semiconduction Field Effect Transistor

4. Percobaan [Kembali]

Gambar Rangkaian Simulasi Transistor Efek Medan menggunakan JFET tipe N-channel

Video Rangkaian Simulasi Transistor Efek Medan menggunakan JFET tipe N-channel

5. Prinsip Kerja [Kembali]

Cara Kerja JFET pada prinsipnya bekerja seperti kran yang di aliri air yang bisa diatur. Elektron atau Hole akan mengalir dari Terminal Drain (D) ke Terminal Source (S). Arus pada Outputnya yaitu Arus Drain (ID) akan sama dengan Arus Inputnya yaitu Arus Source (IS). Prinsip kerja tersebut sama dengan prinsip kerja sebuah pipa air di rumah kita dengan asumsi tidak ada kebocoran pada pipa air kita.

Besarnya arus listrik tergantung pada tinggi rendahnya tegangan voltase yang diberikan pada terminal gerbangnya (GATE (G)) yaitu voltase pada Gate akan mempengaruhi lapisan deplesi yang bekerja sebagai penyumbat arus yang mengalir dari Source menuju Drain. Fluktuasi Tegangan pada Terminal Gate (VG) akan menyebabkan perubahan pada arus listrik yang melalui saluran IS atau ID. Fluktuasi yang kecil dapat menyebabkan variasi yang cukup besar pada arus aliran pembawa muatan yang melalui JFET tersebut.

Pada rangkaian JFET di atas, menggunakan JFET tipe N-Channel yang memakai rangkaian self bias. Pada bagian Gate, tidak diberi sumber tegangan namun hanya diberi resistor (RG), lalu pada kaki drain diberi sumber tegangan power sebersar 5 volt dihubungkan dengan resistor (RD), lalu pada kaki Source dihubungkan dengan resistor (RS) terakhir diteruskan ke ground.

Metode kerja JFET self bias ini yaitu bertujuan untuk memilih tegangan gate-source (VGS) yang sesuai, guna menghasilkan nilai arus drain yang diinginkan, sehingga sesuai dengan titik kerjanya. Rangkaian self bias untuk JFET ditunjukan pada gambar percobaan di atas. Untuk n-channel JFET раdа gambar di atas, аruѕ IS dіhаѕіlkаn оlеh tegangan drор раdа RS dan membuat kaki ѕоurсе positip terhadap ground. Karena IS = ID = 0,09 mA dan VG = 0, maka VS = ID ⋅ RS. Sedangkan tegangan gate-source adalah VGS =VG −VS = 0 − ID ⋅ RS atau VGS = −ID ⋅ RS ,maka pada rangkaian diperoleh VGS sebesar -0.9 volt. Tegangan drain terhadap ground ditentukan dengan, VD =VDD − ID ⋅ R D, karena VS = ID ⋅ RS, maka tegangan drain-souce adalah: VDS =VD −VS =VDD − ID(RD + RS) sehingga diperoleh tengan VDS sebesar 3,2 volt

6. Video [Kembali]

Video Materi Transistor Efek Medan

Video Materi Jenis Transistor Efek Medan

7. Example, Problem, Soal Latihan [Kembali]

Example :

1. Pada dasarnya terdapat dua jenis klasifikasi utama pada Field Effect Transistor atau FET ini, apa saja kedua jenis klasifikasi tersebut ?

JAWAB :

Dua jenis klasifikasi Transistor Efek Medan (FET) yaitu :

- JFET (Junction Field Effect Transistors)

- MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)

2. Sebutkan minimal tiga fungsi dari MOSFET !

JAWAB :

MOSFET digunakan pada rangkaian-rangkaian elektronika sebagai :

Saklar (Switch), Penguat (Amplifier), dan Pencampur (Mixer)

Problem :

1. Apa perbedaan spesifik yang membedakan transistor JFET tipe N-channel dan P-channel ?

JAWAB :

- JFET N-channel

Saluran atau Kanal pada jenis ini terbentuk dari bahan semikonduktor tipe N dengan satu ujungnya adalah Source (S) dan satunya lagi adalah Drain (D). Mayoritas pembawa muatan atau Carriers pada JFET jenis Kanal-N ini adalah Elektron.

Gate atau Gerbang pada JFET jenis Kanal-N ini terdiri dari bahan semikonduktor tipe P. Bagian lain yang terbuat dari Semikonduktor tipe P pada JFET Kanal-N ini adalah bagian yang disebut dengan Subtrate yaitu bagian yang membentuk batas di sisi saluran berlawanan Gerbang (G).

Tegangan pada Terminal Gerbang (G) menghasilkan medan listrik yang mempengaruhi aliran pada pembawa muatan yang melalui saluran tersebut. Semakin Negatifnya VG, semakin sempit pula salurannya yang akhirnya mengakibatkan semakin kecil arus pada outputnya (ID).

- JFET Kanal-P

Saluran pada JFET jenis Kanal-P terbuat dari Semikonduktor tipe P. Mayoritas pembawa muatannya adalah Hole. Bagian Gate atau Gerbang (G) dan Subtrate-nya terbuat dari bahan Semikonduktor tipe N.

Di JFET Kanal-P, semakin Positifnya VG, semakin sempit pula salurannya yang akhirnya mengakibatkan semakin kecilnya arus pada Output JFET (ID).

Dari Simbolnya, kita dapat mengetahui mana yang JFET Kanal-N dan JFET Kanal-P. Anak Panah pada simbol JFET Kanal-N adalah menghadap ke dalam sedangkan anak panah pada simbol JFET Kanal-P menghadap keluar.

2. Apa kelebihan dan kelemahan dari Transistor Efek Medan (FET) ?

JAWAB :

Jika dibandingkan dengan Transistor Bipolar, FET memiliki beberapa kelebihan dan kelemahan. Salah satu kelebihan FET adalah dapat bekerja dengan baik di rangkaian elektronika yang bersinyal rendah seperti pada perangkat komunikasi dan alat-alat penerima (receiver). FET juga sering digunakan pada rangkaian-rangkaian elektronika yang memerlukan Impedansi yang tinggi. Namun pada umumnya, FET tidak dapat digunakan pada perangkat atau rangkaian Elektronika yang bekerja untuk penguatan daya tinggi seperti pada perangkat Komunikasi berdaya tinggi dan alat-alat Pemancar (Transmitter).

Soal Latihan :

1. FET memiliki tiga terminal kaki yaitu yang disebut..

a. Gate (G) Drain (D) source (S)

b. Base(B) Emitor (E) Collector (C)

c. Base (B) Gate (G) Collector (C)

d. Base (B) Collector (C) source (S)

e. Gate (G) Collector (C) Emitor (E)

2. Junction FET atau sering disingkat dengan JFET memiliki 2 tipe berdasarkan tipe bahan semikonduktor yang digunakan pada saluran atau kanalnya yaitu..