Transistor Efek Medan - Field Effect Transistor (FET)

Transkripsi

1 Transistor Efek Medan - Field Effect Transistor (FET) Jenis lain dari transitor adalah Field effect Transistor. Perbedaan utama antara BJT dengan FET adalah pada pengontrol kerja dari transistor tersebut. Jika BJT kerjanya dikontrol oleh arus pengontrol sedangkan FET bekerja dengan dikontrol oleh tegangan pengontrol. Gambar Current controller device dan Voltage controller device Perbedaan Antara Transistor FET dan Bipolar Tabel. Perbedaan Antara Transistor FET dan Bipolar FET terdiri dari dua jenis yaitu JFET (terdiri dari JFET kanal n dan JFET kanal P) dan MOSFET (Terdiridari MOSFET Depletion Mode dn MOSFET Enhancement Mode)

2 Transistor efek medan - Junction Field effect transistor (JFET) Transistor efek medan - Junction Field effect transistor (JFET) juga memiliki 3 terminal, yaitu Drain, Source dan Gate. JFET terdiri dari suatu channel (saluran) yang terbuat dari sekeping semikonduktor dan pada saluran ini di doping dua buah semikonduktor tipe lain dan dihubungkan ke Gate. Bagian atas saluran dihubungkan dengan drain dan bagian bawah dihubungkan dengan source. Gambar Struktur dan symbol JFET kanal n dan JFET kanal p Prinsip kerja JFET JFET kanal-n Transistor JFET kanal-n, Drain dan Source transistor ini dibuat dengan semikonduktor tipe n dan Gate dengan tipe p. Tegangan bias antara gate dan source adalah tegangan reverse bias atau disebut bias mundur atau bias negatif. Tegangan bias negatif berarti tegangan gate lebih negatif terhadap source. JFET memanfaatkan adanya efek medan yang muncul pada junction (sambungan) p-n. Elektron yang mengalir dari source menuju drain harus melewati lapisan deplesi. Di sini lapisan deplesi bisa dianalogikan sebagai keran air. Banyaknya elektron yang mengalir dari source menuju drain tergantung dari ketebalan lapisan deplesi. Lapisan deplesi bisa menyempit, melebar atau membuka tergantung dari tegangan gate terhadap source.

3 Jika gate semakin negatif terhadap source, maka lapisan deplesi akan semakin menebal. Semakin tebal lapisan deplesi maka akan memperkecil kanal atau bahkan menutup kanal transistor sehingga mempengaruhi arus listrik yang mengalir. Jadi jika tegangan gate semakin negatif terhadap source maka semakin kecil arus yang bisa melewati kanal drain dan source. Gambar Prinsip kerja JFET kanal n Lapisan deplesi pada saat tegangan gate-source = 0 vollt adalah keadaan dimana arus maksimum dapat mengalir pada kanal transistor karena lapisan deplesi tidak bisa diperlebar lagi. Tegangan gate tidak bisa dinaikkan menjadi positif, karena kalau nilainya positif maka gate-source tidak lain hanya sebagai dioda. JFET kanal p Seperti Transisitor BJT, jenis Transistor JFET kanal n dan kanal p mempunyai struktur yang sama namun berbeda pada susunan semikonduktor p dan semikonduktor n nya, oleh karena itu Transistor JFET kanal-p memiliki prinsip yang sama dengan JFET kanal-n, hanya saja kanal yang digunakan adalah semikonduktor tipe p. Dengan demikian polaritas tegangan dan arah arus berlawanan jika dibandingkan dengan transistor JFET kanal-n. Simbol rangkaian untuk tipe p juga sama, hanya saja dengan arah panah yang berbeda.

4 Daerah operasi JFET Gambar Karakteristik keluaran JFET JFET mempunyai empat daerah operasi antara lain: Ohmic Region Ketika VGS = 0 celah deplesi dari kanal sangat kecil, pada daerah ini karakteristik JFET mengikuti Hukum Ohm. Cut-off Region Daerah ini juga dikenal dengan pinch-off region dimana tegangan Gaete,pada daerah ini JFET bersifat seperti rangkaian terbuka (open circuit) dimana kanal mencapai resistansi maksimum Saturation or Active Region JFET menjadi konduktor yang dikontrol oleh tegangan Gate-Source, ( VGS ). Breakdown Region Tegangan antara Drain dan Source, ( VDS ) sangat tinggi sehingga bisa menyebabkan transistor rusak dan menyebabkan araus maksimal yang tidak terkontrol. Gambar Kurva karakteristik Transfer dan Karakteristik Arus Drain

5 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) Gambar Struktur dan simbol MOSFET Mirip seperti JFET, MOSFET juga memiliki drain, source dan gate. Namun perbedaannya gate terisolasi oleh suatu bahan oksida. Gate sendiri terbuat dari bahan metal seperti aluminium.. Karena gate yang terisolasi, jenis transistor ini disebut juga IGFET yaitu insulated-gate FET. Ada dua jenis MOSFET, depletion-mode dan enhancement-mode. Jenis enhancementmode MOSFET adalah komponen utama dari gerbang logika dalam bentuk IC (integrated circuit), uc (micro controller) dan up (micro processor). MOSFET Depletion-mode Sama seperti JFET, untuk N-channel MOSFET, semakin positif tegangan gate VGS maka semakin besar celah deplesi kanal (arus drain ID semakin besar). Namun untuk MOSFET tegangan gate VGS boleh positif sehingga arus bisa semakin besar. Gambar Karakteristik MOSFET Depletion-mode

6 MOSFET Enhancement-mode Perbedaan MOSFET enhacement mode dengan MOSFET Depletion mode terletak pada struktur nya, subtrat pada MOSFET enhacement mode dibuat hingga menyentuh gate, sehingga saat VGS=0 Arus belum bisa mengalir. Dengan menaikkan tegangan (semakin positif) akan membuat arus dapat mengalir. Dengan kata lain untuk N-channel enhancement mode MOSFET, +VGS membuat transistor ON dan VGS=0 transistor "OFF". Tentu ada tegangan minimum dimana Arus baru bisa mengalir. Tegangan minimun ini disebut tegangan threshold VGS(th). Tegangan VGS(th) oleh pabrik pembuat akan dicantumkan didalam datasheet. Gambar Karakteristik MOSFET Enhacement-mode Tabel Perbandingan Depletion-mode dan Enhacement-mode terhadap pengaruh VGS