Selasa, 17 Mei 2016

SEMIKONDUKTOR



Tujuan
1.        Dapat mengetahui definisi dari semikonduktor.
2.        Dapat mengetahui karakteristik dari bahan semikonduktor.
3.        Dapat mengklasifikasikan semikonduktor.
4.        Dapat mengetahui kegunaan dari semikonduktor.
5.        Dapat mengetahui arus bias dan arus emiter pada transistor bipolar
6.        Dapat mengetahui dan menggambarkan kurva base dan kurva kolektor pada trasnsistor bipolar
7.        Dapat mengetahui fungi dan kegunaan transistor JFET
8.        Dapat mengetahui karakteristik dari transistor JFET

1.        Semikonduktor
Semikonduktor adalah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator dan konduktor. Konduktivitas semikonduktor berkisar antara 103 sampai 10-8 siemens per sentimeter dan memiliki dan celah energinya lebih kecil dari 6 eV .
          Bahan semikonduktor adalah bahan yang bersifat setengah konduktor karena celah energi yang dibentuk oleh struktur bahan ini lebih kecil dari celah energi bahan isolator tetapi lebih besar dari celah energi bahan konduktor, sehingga memungkinkan elektron berpindah dari satu atom penyusun ke atom penyusun lain dengan perlakuan tertentu terhadap bahan tersebut (pemberian tegangan, perubahan suhu dan sebagainya). Oleh karena itu semikonduktor bisa bersifat setengah menghantar.
Bahan semikonduktor dapat berubah sifat kelistrikannya apabila temperatunya berubah. Dalam keadaan murninya mempunyai sifat sebagai penyekat ;sedangkan pada temperatur kamar ( 27 ° C ) dapat berubah sifatnya menjadi bahan penghantar. Sifat-sifat kelistrikan konduktor maupun isolator tidak mudah berubah oleh pengaruh temperatur, cahaya atau medan magnet, tetapi pada semikonduktor sifat-sifat tersebut sangat sensitif.

Karakteristik Bahan Semikonduktor
1.        Semikonduktor elemental
Semikonduktor elemental terdiri atas unsur – unsur pada sistem periodik golongan IV A seperti silikon (Si), Germanium (Ge) dan Karbon (C). Karbon semikonduktor ditemukan dalam bentuk kristal intan. Semikonduktor intan memiliki konduktivitas panas yang tinggi sehingga dapat digunakan dengan efektif untuk mengurangi efek panas pada pembuatan semikonduktor laser.
2.         Semikonduktor gabungan
 Semikonduktor gabungan (kompon) terdiri atas senyawa yang dibentuk dari logam unsur periodik golongan IIB dan IIIA (valensi 2 dan 3) dengan non logam pada golongan VA dan VIA (valensi 5 dan 6) sehingga membentuk ikatan yang stabil (valensi 8). Semikonduktor gabungan III dan V misalnya GaAs dan InP, sedangakan gabungan II dan VI misalnya CdTe dan ZnS.

Klasifikasi Semikonduktor
Berdasarkan mekanisme terbentuknya gejala semikonduktivitas, semikonduktor terdiri atas:
1.        Semikonduktor Intrinsik
Terbentuk dari semikonduktor murni yang memiliki ikatan kovalen sempurna seperti Si, Ge, C dan sebagainya. Mekanisme terbentuknya semikonduktor intrinsik diperlihatkan pada semikonduktor murni seperti Si. Pada kondisi normal atom – atom Si saling berikatan melalui 4 ikatan kovalen (masing – masing memiliki 2 elektron valensi). Ketika suhu dinaikkan maka stimulasi panas akan mengganggu ikatan valensi ini sehingga salah satu elektron valensi akan berpindah ke pita konduksi. Lokasi yang ditinggalkan oleh elektron valensi ini akan membentuk hole. Pasangan hole dan elektron ini menjadi pembawa muatan dalam semikonduktor intrinsik.

 

2.        Semikonduktor Ekstrinsik
Terbentuk dari semikonduktor murni yang dikotori oleh atom dopping sebagai penghasil elektron konduksi atau hole. Terdiri atas dua tipe: Tipe – N (Silikon + Phospor atau Arsenic) dan Tipe – P (Silikon + Boron, Galium atau Indium). Semikonduktor ekstrinsik terbentuk melalui mekanisme doping, yang dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi bebas dalam jumlah lebih banyak dan permanen sehingga diharapkan akan dapat menghantarkan listrik. Mekanisme ini dilakukan dengan jalan memberikan atom pengotor ke bahan semikonduktor murni sehingga apabila atom pengotor memiliki kelebihan elektron valensi (valensi 5) akan terdapat elektron bebas yang dapat berpindah. Karena mengandung atom-atom pengotor, pembawa muatan didominasi oleh elektron saja atau lubang saja.  Apabila semikonduktor murni diberikan pengotor dengan valensi kurang (valensi 3) maka akan terbentuk area kosong (hole) yang menjadi pembawa muatan. Mekanisme ini menentukan jenis semikonduktor yang dibentuk (tipe – N atau tipe – P)

Semikonduktor Tipe-N


Bahan silikon diberi doping phosphorus atau arsenic yang pentavalen yaitu bahan kristal dengan inti atom memiliki 5 elektron valensi. Dengan doping, Silikon yang tidak lagi murni ini (impurity semiconductor) akan memiliki kelebihan elektron. Kelebihan elektron membentuk semikonduktor tipe-n. Semikonduktor tipe-n disebut juga donor (pengotornya oleh atom pentavalent P, As, Sb) yang siap melepaskan elektron.

Semikonduktor Tipe-P


Kalau Silikon diberi doping Boron, Gallium atau Indium, maka akan didapat semikonduktor tipe-p. Untuk mendapatkan silikon tipe-p, bahan dopingnya adalah bahan trivalen yaitu unsur dengan ion yang memiliki 3 elektron pada pita valensi. Karena ion silikon memiliki 4 elektron, dengan demikian ada ikatan kovalen yang bolong (hole). Hole ini digambarkan sebagai akseptor yang siap menerima elektron. Dengan demikian, kekurangan elektron menyebabkan semikonduktor ini menjadi tipe-p.
Resistansi
Semikonduktor tipe-p atau tipe-n jika berdiri sendiri tidak lain adalah sebuah resistor. Sama seperti resistor karbon, semikonduktor memiliki resistansi. Cara ini dipakai untuk membuat resistor di dalam sebuah komponen semikonduktor. Namun besar resistansi yang bisa didapat kecil karena terbatas pada volume semikonduktor itu sendiri.

Penggunaan Bahan Semikonduktor
Semikonduktor merupakan terobosan dalam teknologi bahan listrik yang memungkinkan pembuatan komponen elektronik dalam wujud mikro, sehingga peralatan elektronik dapat dibuat dalam ukuran yang lebih kecil. Beberapa komponen elektronik yang menggunakan bahan semikonduktor yaitu:
1.        Dioda
Diode merupakan peranti semikonduktor yang dasar. Diode memiliki banyak tipe dan tiap tipe memiliki fungsi dan karakteristik masing-masing.  Kata Diode berasal dari Di (Dua)  Ode (Elektrode), jadi Diode adalah komponen yang memiliki dua terminal atau dua electrode yang berfungsi sebagai penghantar arus listrik dalam satu arah. Dengan kata lain diode bekerja sebagai Konduktor bila beda potensial listrik yang diberikan dalam arah tertentu (Bias Forward) tetapi diode akan bertindak sebagai Isolator bila beda potensial listrik diberikan dalam arah yang berlawanan (Bias Reverse) Tipe dasar dari diode adalah diode sambungan PN.
2.        Transistor
Transistor adalah komponen elektronik yang dibuat dari materi semikonduktor yang dapat mengatur tegangan dan arus yang mengalir melewatinya dan dapat berfungsi sebagai saklar elektronik dan gerbang elektronik.
3.        IC (Integated Circuit)
Integrated Circuit merupakan komponen elektronik yang terdiri atas beberapa terminal transistor yang tergabung membentuk gerbang. Masing – masing gerbang dapat dioperasikan sehingga membentuk logika tertentu yang dapat mengendalikan pengoperasian suatu perangkat elektronik. Gabungan dari beberapa buah IC dan komponen lain dapat diproduksi dengan menggunakan bahan semikonduktor dalam bentuk chip. Chip multifungsi ini kemudian dikenal sebagai mikroprosesor yang berkembang hingga sekarang.

Macam-macam Semikonduktor dan Penggunaannya


Alasan utama bahan semikonduktor sangat berguna ialah bahwa perilaku semikonduktor dapat dengan mudah dimanipulasi dengan penambahan doping. Konduktiitas semikonduktor dapat dikendalikan oleh pengenalan medan listrik, dengan paparan cahaya, dan bahkan tekanan dan panas, dengan demikian dapat membuat sensor yang baik.



2.  Transistor Bipolar
Pada tulisan tentang semikonduktor telah dijelaskan bagaimana sambungan NPN maupun PNP menjadi sebuah transistor. Telah disinggung juga sedikit tentang arus bias yang memungkinkan elektron dan hole berdifusi antara kolektor dan emitor menerjang lapisan base yang tipis itu. Sebagai rangkuman, prinsip kerja transistor adalah arus bias base-emiter yang kecil mengatur besar arus kolektor-emiter. Bagian penting berikutnya adalah bagaimana caranya memberi arus bias yang tepat sehingga transistor dapat bekerja optimal.
Arus bias
Ada tiga cara yang umum untuk memberi arus bias pada transistor, yaitu rangkaian CE (Common Emitter), CC (Common Collector) dan CB (Common Base). Namun saat ini akan lebih detail dijelaskan bias transistor rangkaian CE. Dengan menganalisa rangkaian CE akan dapat diketahui beberapa parameter penting dan berguna terutama untuk memilih transistor yang tepat untuk aplikasi tertentu. Tentu untuk aplikasi pengolahan sinyal frekuensi audio semestinya tidak menggunakan transistor power, misalnya.
Arus Emiter
Dari hukum Kirchhoff diketahui bahwa jumlah arus yang masuk kesatu titik akan sama jumlahnya dengan arus yang keluar. Jika teorema tersebut diaplikasikan pada transistor, maka hukum itu menjelaskan hubungan :
IE = IC + IB ........(1)


arus emitor
Persamanaan (1) tersebut mengatakan arus emiter IE adalah jumlah dari arus kolektor IC dengan arus base IB. Karena arus IB sangat kecil sekali atau disebutkan IB << IC, maka dapat di nyatakan  :
IE = IC ..........(2)
Alpha ()
Pada tabel data transistor (databook) sering dijumpai spesikikasidc (alpha dc) yang  tidak lain adalah :
dc = IC/IE  ..............(3)
Defenisinya adalah perbandingan arus kolektor terhadap arus emitor.
Karena besar arus kolektor umumnya hampir sama dengan besar arus emiter maka idealnya besardc adalah = 1 (satu). Namun umumnya transistor yang ada memilikidc kurang lebih antara 0.95 sampai 0.99.
Beta ()
Beta didefenisikan sebagai besar perbandingan antara arus kolektor dengan arus base.
 = IC/IB  ............. (4)
Dengan kata lain, adalah parameter yang menunjukkan kemampuan penguatan arus (current gain) dari suatu transistor. Parameter ini ada tertera di databook transistor dan sangat membantu para perancang rangkaian elektronika dalam merencanakan rangkaiannya.
Misalnya jika suatu transistor diketahui besar =250 dan diinginkan arus kolektor sebesar 10 mA, maka berapakah arus bias base yang diperlukan. Tentu jawabannya sangat mudah yaitu :
 
IB = IC/ = 10mA/250 = 40 uA
 
Arus yang terjadi pada kolektor transistor yang memiliki   = 200 jika diberi arus bias base sebesar 0.1mA adalah :
IC =   x IB = 200 x 0.1mA = 20 mA
Dari rumusan ini lebih terlihat defenisi penguatan arus transistor, yaitu sekali lagi, arus base yang kecil menjadi arus kolektor yang lebih besar.
Common Emitter (CE)
Rangkaian CE adalah rangkain yang paling sering digunakan untuk berbagai aplikasi yang mengunakan transistor. Dinamakan rangkaian CE, sebab titik ground atau titik tegangan 0 volt dihubungkan pada titik emiter.
 
rangkaian CE
Sekilas Tentang Notasi
Ada beberapa notasi yang sering digunakan untuk mununjukkan besar tegangan pada suatu titik maupun antar titik. Notasi dengan 1 subscript adalah untuk menunjukkan besar tegangan pada satu titik, misalnya VC = tegangan kolektor, VB = tegangan base dan VE = tegangan emiter.
Ada juga notasi dengan 2 subscript yang dipakai untuk menunjukkan besar tegangan antar 2 titik, yang disebut juga dengan tegangan jepit. Diantaranya adalah :
VCE = tegangan jepit kolektor- emitor
VBE = tegangan jepit base - emitor
VCB = tegangan jepit kolektor - base 
Notasi seperti VBB, VCC, VEE berturut-turut adalah besar sumber tegangan yang masuk ke titik base, kolektor dan emitor.
Kurva Base
Hubungan antara IB dan VBE tentu saja akan berupa kurva dioda. Karena memang telah diketahui bahwa junction base-emitor tidak lain adalah sebuah dioda. Jika hukum Ohm diterapkan pada loop base diketahui adalah :
IB = (VBB - VBE) / RB ......... (5)
VBE adalah tegangan jepit dioda junction base-emitor. Arus hanya akan mengalir jika tegangan antara base-emitor lebih besar dari VBE. Sehingga arus IB mulai aktif mengalir pada saat nilai VBE tertentu.

kurva IB -VBE   
Besar VBE umumnya tercantum di dalam databook. Tetapi untuk penyerdehanaan umumnya diketahui VBE = 0.7 volt untuk transistor silikon dan VBE = 0.3 volt untuk transistor germanium. Nilai ideal VBE  = 0 volt.    
Sampai disini akan sangat mudah mengetahui arus IB dan arus IC dari rangkaian berikut ini, jika diketahui besar= 200. Katakanlah yang digunakan adalah transistor yang dibuat dari bahan silikon.

rangkaian-01
&mnbsp;
IB = (VBB - VBE) / RB
     = (2V - 0.7V) / 100 K
     = 13 uA
Dengan  = 200, maka arus kolektor adalah :
IC = IB = 200 x 13uA = 2.6 mA  

Kurva Kolektor
Sekarang sudah diketahui konsep arus base dan arus kolektor. Satu hal lain yang menarik adalah bagaimana hubungan antara arus base IB, arus kolektor IC dan tegangan kolektor-emiter VCE.  Dengan mengunakan rangkaian-01, tegangan VBB dan VCC dapat diatur untuk memperoleh plot garis-garis kurva kolektor. Pada gambar berikut telah diplot beberapa  kurva kolektor arus IC terhadap VCE dimana arus IB dibuat konstan.  

kurva kolektor
Dari kurva ini terlihat ada beberapa region yang menunjukkan daerah kerja transistor. Pertama adalah daerah saturasi, lalu daerah cut-off, kemudian daerah aktif dan seterusnya daerah breakdown.
Daerah Aktif
Daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, dimana arus IC konstans terhadap berapapun nilai VCE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus IC hanya tergantung dari besar arus IB. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah linear (linear region).
Jika hukum Kirchhoff mengenai tegangan dan arus diterapkan pada loop kolektor (rangkaian CE), maka dapat diperoleh hubungan :
VCE = VCC - ICRC .............. (6)
Dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah : 
PD = VCE.IC  ............... (7)
Rumus ini mengatakan jumlah dissipasi daya transistor adalah tegangan kolektor-emitor dikali jumlah arus yang melewatinya. Dissipasi daya ini berupa panas yang menyebabkan naiknya temperatur transistor. Umumnya untuk transistor power sangat perlu untuk mengetahui spesifikasi PDmax. Spesifikasi ini menunjukkan temperatur kerja maksimum yang diperbolehkan agar transistor masih bekerja normal. Sebab jika transistor bekerja melebihi kapasitas daya PDmax, maka transistor dapat rusak atau terbakar. 
Daerah Saturasi
Daerah saturasi adalah mulai dari VCE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt (transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang mana tegangan VCE belum mencukupi untuk dapat menyebabkan aliran elektron.
Daerah Cut-Off
Jika kemudian tegangan VCC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE tertentu tiba-tiba arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cut-off yaitu dari keadaan saturasi (OFF) lalu menjadi aktif (ON). Perubahan ini dipakai pada system digital yang hanya mengenal angka biner 1 dan 0 yang tidak lain dapat direpresentasikan oleh status transistor OFF dan ON.  
rang_led
rangkaian driver LED
Misalkan pada rangkaian driver LED di atas, transistor yang digunakan adalah transistor dengan  = 50. Penyalaan LED diatur oleh sebuah gerbang logika (logic gate)  dengan arus output high = 400 uA dan diketahui tegangan forward LED, VLED = 2.4 volt. Lalu pertanyaannya adalah, berapakah seharusnya resistansi RL yang dipakai. 
IC = IB = 50 x 400 uA = 20 mA
Arus sebesar ini cukup untuk menyalakan LED pada saat transistor cut-off. Tegangan VCE pada saat cut-off idealnya = 0, dan aproksimasi ini sudah cukup untuk rangkaian ini. 
RL = (VCC - VLED - VCE) / IC
     = (5 - 2.4 - 0)V / 20 mA
     = 2.6V / 20 mA
     = 130 Ohm    
Daerah Breakdown
Dari kurva kolektor, terlihat jika tegangan VCE lebih dari 40V, arus IC menanjak naik dengan cepat. Transistor pada daerah ini disebut berada pada daerah breakdown. Seharusnya transistor tidak boleh bekerja pada daerah ini, karena akan dapat merusak transistor tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai tegangan VCEmax yang diperbolehkan sebelum breakdown bervariasi. VCEmax pada databook transistor selalu dicantumkan juga.
Datasheet transistor
Sebelumnya telah disinggung beberapa spesifikasi transistor, seperti tegangan VCEmax dan PD max. Sering juga dicantumkan di datasheet keterangan lain tentang arus ICmax VCBmax dan VEBmax. Ada juga PDmax pada TA = 25o dan  PDmax pada TC = 25o. Misalnya pada transistor 2N3904 dicantumkan data-data seperti :
VCBmax = 60V
VCEOmax = 40V
VEBmax = 6 V
ICmax = 200 mAdc
PDmax = 625 mW TA = 25o
PDmax = 1.5W TC = 25o
TA adalah temperature ambient yaitu suhu  kamar. Sedangkan TC adalah temperature cashing transistor. Dengan demikian jika transistor dilengkapi dengan heatshink, maka transistor tersebut dapat bekerja dengan kemampuan dissipasi daya yang lebih besar.
 atau hFE
Pada system analisa rangkaian dikenal juga parameter h, dengan meyebutkan hFE sebagai dc untuk mengatakan penguatan arus.
 dc = hFE ................... (8)
Sama seperti pencantuman nilai  dc, di datasheet umumnya dicantumkan nilai hFE minimum (hFE min ) dan nilai maksimunya (hFE max).  



3.        Transistor FET
Fungsi utama dari sebuah penguat adalah untuk menghasilkan penguatan isyarat dengan tingkat  penguatan  tertentu.  Transistor  unipolar  dapat  digunakan untuk  tujuan  tersebut. Piranti  dimaksud dapat  berupa  junction  field-effect transistor  (JFET)  maupun  metaloxide  semiconductor  field-effect transistor  (MOSFET).  Seperti  halnya  pada  BJT pengoperasian  transistor  sebagai  penguat tergantung pada  komponen pendukung rangkaian.
Untuk  FET,  tegangan dengan harga  dan polaritas  tertentu harus  diberikan  pada piranti ini.  Panjar maju atau mundur tidak terlalu berarti pada FET.  Aliran arus melalui saluran (channel).  Polaritas dan besarnya tegangan akan berfungsi sebagai pengontrol.

Junction Field-Effect Transistor (JFET)
Untuk memahami pengoperasian JFET dengan skema seperti diperlihatkan pada gambar, kita harus memahami beberapa konsep sebagai berikut.
1.        Dibuat saluran tipis dari sumber (source) S ke saluran/pembuangan (drain) D.
2.        Sekeliling saluran  (channel)  berupa  sambungan  p-n  dengan panjar  mundur  pada daerah deplesi.
3.        Lebar  daerah deplesi  akan bertambah  jika  tegangan  sambungan dibuat lebih negatif.
4.        Kemampuan  saluran untuk  menghantar (dalam  hal ini  saluran-n)  tergantung lebarnya.
5.        Lebar  saluran dapat  diubah-ubah  dengan  mengatur  lebar  daerah  deplesi  yaitu sepanjang sambungan panjar-mundur.
6.        Lebar  dari  daerah deplesi  atau kemampuan  menghantar  pada  saluran dapat dikontrol dengan memberikan tegangan eksternal pada gerbang (gate) G.
Arus yang mengalir pada saluran adalah berupa pembawa muatan yang bergerak (mobile),  yaitu dalam  hal ini  berupa elektron.  Perhatikan  bahwa  tanda  panah padasimbol  selalu  mengarah ke  material tipe-n;  dengan demikian dapat  dibuat juga  jenis saluran-p.  Dengan  VDS >0, ujung D akan positif terhadap S dan elektron akan mengalir dari S ke D atau muatan positif mengalir dari D ke S dan arus drain  iD  berharga positif.

Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET).
Pada  metal-oxide  semiconductor  field-effect transistor  (MOSFET),  lapisan  tipis SiO2 ditambahkan antara kontak G dengan saluran.  Transistor n-channel  enhancement-mode seperti disimbolkan pada gambar 12.3 menawarkan kinerja yang sangat baik.

Pada  piranti ini tidak dibuat  saluran;  di  sini  saluran konduksi  akibat  adanya medan  listrik  antara  G  dan  substrat tipe-n.  Dengan  tanpa adanya  tegangan  G,    arus rendah  mengalir  melalui  dua  sambungan  p-n.  Dengan  adanya  sedikit tegangan  G positif,  lubang  di  dekat material  p  akan ditolak dan  terbentuklah  lapisan deplesi.  Jika tegangan bertambah positif,  elektron  yang  bergerak  akan  membentuk  lapisan  inversion pada  permukaan material  pdan  menjadi tipe-n.  Jika  kerapatan  lubanh diperkecil maka elektron  yang  bergerak  akan  meningkat.  Saat tegangan  G  mencapai  harga ambang  V T (sekitar  4  V  pada  gambar  12.3-b), konduktivitas  pada  daerah  tersebut telah dinaikkan (enhanced)  dan  transistor  telah  “dihidupkan”  (turned on)  dan  arus siap mengalir  dari  D ke S.
Arus  D tidak proporsional terhadap  besarnya  vDS .  Saat tegangan pada  ujung  D dari saluran menjadi lebih positif, secara efektif tegangan G terhadap saluran dan medan listrik yang terjadi akan menurun.  Arus listrik pada lapisan inversi akan menurun.
Demikian halnya untuk piranti dengan saluran-p, dimana lubang sebagai muatan yang  bergerak,  juga  banyak digunakan.  Namun  perlu diingat  bahwa  karena elektron lebih  ringan  atau  mobilitas  elektron  lebih besar,  maka  diperlukan  saluran  yang  lebih sempit  pada  tipe-n.  Transistor  saluran-n  memberikan  kecepatan  yang  lebih  tinggi  danbanyak digunakan untuk sistem digital dan penguat frekuensi respon tinggi.

Karakteristik Transfer
Karakteristik  i-v  dari  FET  menunjukkan  bahwa arus  keluaran dapat  dikontrol  oleh tegangan  masukan,  dengan  demikian  FET  dapat  digunakan  sebagai  “saklar”  dengan tegangan  sebagai  pengontrol.  Jika arus  keluaran dilewatkan pada  suatu  resitor, tegangan  yang  terjadi mungkin  akan  lebih  besar  dibandingkan  tegangan  masukan,  atau FET  dapat  digunakan  sebagai  “penguat”.  Karena  karakteristik piranti  secara  individu tidak dapat  diketahui  secara  pasti,  maka  biasanya  digunakan  analisa  pendekatan.  Pada daerah jenuh, yaitu antara pinch-off atau turn-ondengan daerah breakdown, arus D (iD) hampir tidak tergantung pada besarnya tegangan D-S ( vDS ), dan “karakteristik transfer” yang  menggambarkan hubungan  antara arus  keluaran  dengan  tegangan  masukan diperlihatkan seperti pada gambar 12.5.

Dari  analisis  teori  dan  pengukuran  praktis, dapat  diperlihatkan bahwa karakteristik transfer untuk ketiga jenis FET dapat  didekati  berbentuk parabolik.  Untuk JFET, arus D pada daerah arus-konstan adalah


Besarnya  deplesi  atau  enhancement  MOSFET  juga  digambarkan  pada persamaaan, dimana  vGS dapat  berharga  positif  atau negatif.  Untuk  enhancement MOSFET, karakteristik transfer adalah

dimana K adalah parameter transistor dan VT  adalah tegangan turn-on.
Rangkaian Dasar Penguat FET
Sesuai  dengan karakteristik  masing-masing  jenis  FET,  sebagai ilustrasi  pemasangan tegangan dan polaritas  yang  diperlukan untuk berbagai jenis  FET  diperlihatkan  pada gambar  12.5.  Sebagai  contoh,  JFET  harus  mendapatkan  panjar  mundur  pada  bagian sambungan gate-source (G-S). Gambar  12.6  memperlihatkan  rangkaian  penguat  JFET  saluran-n  dalam konfigurasi  sember-bersama  (common-source).  Pada  konfigurasi ini  “source”  S terhubung  ke  masukan dan keluaran.  Rangkaian  ini mirip dengan konfigurasi  emitor bersama. VDD   sebagai  sumber  DC  untuk  S  dan  D. VGS   membuat  panjar  mundur  G terhadapp  S. Nilai VGS   menentukan  titik operasi  statis  rangkaian. Rg bernilai  sangat tinggi  sehingga  tidak  ada arus  G  melewati  Rg. Isyarat masukan dikenakan pada  G melalui kapasitor C.



Kesimpulan
1.        Semikonduktor adalah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator dan konduktor. Konduktivitas semikonduktor berkisar antara 103 sampai 10-8 siemens per sentimeter dan memiliki dan celah energinya lebih kecil dari 6 eV. Dan bahan semikonduktor adalah bahan yang bersifat setengah konduktor, oleh karena itu semikonduktor bisa bersifat setengah menghantar.
2.        Semikonduktor memeliki dua karaktristik, yaitu semikonduktor elementer dan semikonduktor gabungan. Semikonduktor elemental Semikonduktor elemental terdiri atas unsur – unsur pada sistem periodik golongan IV A seperti silikon (Si), Germanium (Ge) dan Karbon (C). Sedangkan Semikonduktor gabungan (kompon) terdiri atas senyawa yang dibentuk dari logam unsur periodik golongan IIB dan IIIA (valensi 2 dan 3) dengan non logam pada golongan VA dan VIA (valensi 5 dan 6) sehingga membentuk ikatan yang stabil (valensi 8). Semikonduktor gabungan III dan V misalnya GaAs dan InP, sedangakan gabungan II dan VI misalnya CdTe dan ZnS.
3.        Semikonduktor juga diklasifikasikan menjadi semikonduktor intrinsik dan semikonduktor intrinsik. Semikonduktor Intrinsik terbentuk dari semikonduktor murni yang memiliki ikatan kovalen sempurna seperti Si, Ge, C dan sebagainya, sedangkan. Semikonduktor Ekstrinsik Terbentuk dari semikonduktor murni yang dikotori oleh atom dopping sebagai penghasil elektron konduksi atau hole.
4.        Bahan semikonduktor dapat dimanfaatkan dalam pembuatan komponen-komponen listrik seperti dioda, transistor, IC(Integated Circuit).
5.        Arus bias
Ada tiga cara yang umum untuk memberi arus bias pada transistor, yaitu rangkaian CE (Common Emitter), CC (Common Collector) dan CB (Common Base). Namun saat ini akan lebih detail dijelaskan bias transistor rangkaian CE. Dengan menganalisa rangkaian CE akan dapat diketahui beberapa parameter penting dan berguna terutama untuk memilih transistor yang tepat untuk aplikasi tertentu. Tentu untuk aplikasi pengolahan sinyal frekuensi audio semestinya tidak menggunakan transistor power, misalnya.
Arus Emiter
Dari hukum Kirchhoff diketahui bahwa jumlah arus yang masuk kesatu titik akan sama jumlahnya dengan arus yang keluar.
6.        Kurva Base :
7.        Fungsi utama dari sebuah penguat adalah untuk menghasilkan penguatan isyarat dengan tingkat  penguatan  tertentu.  Transistor  unipolar  dapat  digunakan untuk  tujuan  tersebut. Piranti  dimaksud dapat  berupa  junction  field-effect transistor  (JFET)  maupun  metaloxide  semiconductor  field-effect transistor  (MOSFET).  Seperti  halnya  pada  BJT pengoperasian  transistor  sebagai  penguat tergantung pada  komponen pendukung rangkaian.
8.        Karakteristik  i-v  dari  FET  menunjukkan  bahwa arus  keluaran dapat  dikontrol  oleh tegangan  masukan,  dengan  demikian  FET  dapat  digunakan  sebagai  “saklar”  dengan tegangan  sebagai  pengontrol.  Jika arus  keluaran dilewatkan pada  suatu  resitor, tegangan  yang  terjadi mungkin  akan  lebih  besar  dibandingkan  tegangan  masukan,  atau FET  dapat  digunakan  sebagai  “penguat”.  Karena  karakteristik piranti  secara  individu tidak dapat  diketahui  secara  pasti,  maka  biasanya  digunakan  analisa  pendekatan.  Pada daerah jenuh, yaitu antara pinch-off atau turn-ondengan daerah breakdown, arus D (iD) hampir tidak tergantung pada besarnya tegangan D-S ( vDS ), dan “karakteristik transfer” yang  menggambarkan hubungan  antara arus  keluaran  dengan  tegangan  masukan diperlihatkan seperti pada gambar 12.5.


Daftar Pustaka

Albert Paul Malvino, 2003. Prinsip – Prinsip Elektronika, Jakarta. Penerbit Salemba Teknika

Herman DS. (1996). Elektronika: Teori dan Penerapan. Yogyakarta: FPTK IKIP   Yogyakarta.


http://www.meriwardana.com/2011/11/prinsip-kerja-transistor-transistor.html
https://abisabrina.wordpress.com/2010/08/14/fungsi-dasar-transistor/
http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2018083-transistor-dan-penjelasannya-dasar-dasar/#ixzz2D9ECmgJo
http://id.scribd.com/doc/44314467/Transistor-Adalah-Alat-Semikonduktor-Yang-Dipakai-Sebagai-Penguat
http://www.linksukses.com/2012/03/transistor-sebagai-penguat.html