Transistor BJT sebagai saklar

Salah satu fungsi Transistor BJT adalah digunakan sebagai saklar elektronik untuk memutus atau melewatkan arus listrik pada komponen elektronika lainnya. Gambar 1 menunjukan dasar cara kerja Transistor BJT.

Gambar 1. Bipolar Junction Transistor

Transistor BJT terdiri dari 2 jenis yaitu NPN dan PNP. Gambar 1a menunjukan bahwa jika terdapat arus listrik mengalir melalui terminal Base maka terdapat arus listrik mengalir dari terminal Collector menuju Emitter yang besarnya dipengaruhi oleh arus listrik yang melewati terminal Base. Gambar 1b menunjukan bahwa transistor bekerja saat terdapat arus listrik mengalir dari terminal Emitter menuju terminal Base sehingga arus listrik pada Emitter dapat mengalir ke terminal Collector yang besarnya dipengaruhi oleh arus listrik mengalir melalui terminal Base. 

Untuk mengetahui besarnya nilai arus listrik yang mengalir pada terminal Collector (IC) transistor NPN maupun PNP dapat dihitung menggunakan rumus :

Keterangan :
IC : Arus listrik yang mengalir pada terminal Collector.
IB : Arus listrik yang mengalir pada terminal Base.
β : Nilai penguatan arus transistor. 

Gambar 2.  Syarat transistor NPN dapat bekerja

Gambar 2 menunjukan syarat kondisi transistor NPN dapat bekerja dengan baik  :

1. Tegangan input VBB harus lebih besar dari 0,7 Volt supaya tegangan pada terminal Base-Emitter mencapai 0,7 Volt sehingga arus listrik mengalir melalui ke terminal Base (IB).
2. Terminal Collector harus terhubung dengan  sumber tegangan sehingga saat terdapat arus listrik mengalir pada terminal Base (IB) maka terminal Collector dapat mengalirkan arus litrik dari tegangan sumber menuju terminal Emitter (IE).
3. Pada terminal Collector atau Emitter harus ada beban (diwakili RC) yang juga berfungsi sebagai pembatas arus maksismum yang diperbolehkan melalui transistor agar transistor tidak terbakar atau rusak .

Dari Gambar 2 dapat dicari rumus untuk mengetahui besarnya nilai arus listrik mengalir pada terminal Collector (IC) dengan persamaan sbb :

Dari rumus IC = β . IB  maka didapatkan :

Arus maksimum yang diijinkan melewat terminal Emitter dan Collector transistor adalah :

Gambar 3. Syarat transistor PNP dapat bekerja

Gambar 3 menunjukan syarat kondisi transistor PNP dapat bekerja dengan baik :

1. Pada terminal Base harus dihubungkan dengan tegangan lebih rendah dari VEE dengan selisih tegangan lebih besar dari 0,7 Volt agar tegangan pada terminal Emitter-Base dapat mencapai 0,7 Volt sehingga arus listrik mengalir dari terminal Emitter menuju ke terminal Collector.
2. Pada terminal Collector atau Emitter harus ada beban (diwakitli RE) yang juga berfungsi sebagai pembatas arus maksismum yang diperbolehkan melalui transistor agar transistor tidak terbakar atau rusak .

Transistor yang difungsikan sebagai perangkat on/off (saklar) bekerja pada pada dua area kerja yaitu :

1. Transistor bekerja pada area jenuh atau saturasi sehingga arus listrik yang mengalir melalui terminal Collector-Emitter adalah arus maksimum yang ditandai dengan tegangan antara terminal Collector - Emitter mendekati 0 Volt.
2. Transistor bekerja pada area cutt-off yang ditandai dengan besarnya tegangan antara terminal Collector-Emitter adalah sama dengan tegangan sumber.

Salah satu contoh transistor digunakan sebagai saklar elektronik adalah digunakan untuk mengendalikan relay untuk memutus atau menyambung arus listrik tegangan tinggi. Pada Gambar 4 menunjukan bahwa transistor NPN digunakan sebagai saklar untuk mengaktifkan dan menon-aktifkan perangkat relay. Transistor sendiri dipicu oleh program pada mikrokontroler sehingga memungkinkan melakukan pensaklaran otomatis. Saat mikrokontroler mengeluarkan tegangan maka terdapat arus mengalir pada terminal Base yang menyebabkan arus mengalir dari Collector ke Emitter yang mengakibatkan relay bekerja. 

Gambar 4. Transistor sebagai saklar

Driver Motor DC

Contoh lain kegunaan BJT sebagai saklar adalah sebagai driver motor dc yang dapat memutar motor dc searah dan berlawanan jarum jam dengan syarat tegangan input Vin 1 dan Vin 2 saling berlawanan contoh saat Vin 1 dalam kondisi high (terdapat tegangan), maka Vin 2 harus 0 Volt dan sebaliknya saat Vin 2 high (terdapat tegangan) maka Vin 1 harus 0 Volt.

Gambar 5. Driver motor dc

Penjelasan saat Vin 1 terdapat tegangan dan Vin 2 adalah 0 Volt

Saat Vin 2 adalah 0 Volt, maka transistor Tr4, Tr5 dan Tr5 tidak bekerja sehingga gambar transistor tersebut dapat diabaikan seperti ditunjukan pada Gambar 6.

Gambar 6. Motor dc berputar seaah jarum jam (Clockwise)

Saat terdapat tegangan pada Vin 1 dan terdapat arus mengalir pada terminal Base-Emitter transistor Tr1 (I1) menuju ke terminal Base transistor Tr3 (I3 = I3 + I1) menyebabkan arus mengalir pada terminal Base transistor Tr2 menuju ke terminal Collector transistor Tr1 (I2) membuat transistor Tr2 dan Tr3 bekerja mengalirkan arus listrik dari sumber tegangan melalui motor dc (I4) sehingga motor dc berputar searah jarum jam (clockwise).

Penjelasan saat Vin 2 terdapat tegangan dan Vin 1 adalah 0 Volt

Saat Vin 1 adalah 0 Volt, maka transistor Tr1, Tr2 dan Tr3 tidak bekerja sehingga gambar transistor tersebut dapat diabaikan seperti ditunjukan pada Gambar 7.

Gambar 7. Motor dc berputar berlawanan arah jarum jam (Counter Clockwise)

Saat terdapat tegangan pada Vin 2 dan terdapat arus mengalir pada terminal Base-Emitter transistor Tr6 (I1) menuju ke terminal Base transistor Tr5 (I3 = I3 + I1) menyebabkan arus mengalir pada terminal Base transistor Tr4 menuju ke terminal Collector transistor Tr5 (I3) membuat transistor Tr4 dan Tr5 bekerja mengalirkan arus listrik dari sumber tegangan melalui motor dc (I4) sehingga motor dc berputar berlawanan arah jarum jam (counter clockwise) karena arus listrik melalui kutub negatif motor menuju kutub positif motor.

Konfigurasi umum yang digunakan untuk driver motor dc di atas adalah :

• Transistor Tr2, Tr3, Tr4 dan Tr5 adalah transistor daya yang memiliki penguatan (β) yang sama satu sama lain.
• Transistor Tr2, Tr3, Tr4 dan Tr5 umum disetel pada kondisi saturasi.
• Pada Vin 1 dan Vin 2 tidak boleh memiliki tegangan diwaktu yang bersamaan, jika salah satu input memiliki tegangan maka input lainnya harus 0 Volt.

Materi lanjutan transistor yaitu Transistor sebagai penguat (amplifier).

EoF