TRANSISTOR EFEK MEDAN

TRANSISTOR EFEK MEDAN Transistor efek medan atau FET (Field Effect Transistor) adalah suatu transistor yang prinsip kerjanya berdasarkan atas pengaturan arus keluaran oleh tegangan masukan. FET juga dinamakan transistor kutub tunggal (unipolar), karena yang berperan sebagai muatan hanya satu macam, yaitu pembawa muatan mayoritas (hole atau elektron).

Keunggulan FET dari transistor adalah impedansi masukannya yang jauh lebih besar, sedang kelemahannya FET mempunyai jangkauan frekwensi yang lebih sempit. Ada dua jenis FET, yaitu : JFET (Junction FET) Sering disebut FET, dan IGFET (Insultan Gate FET) atau lebih dikenal dengan MOSFET (Metal Oxyde Semiconductor FET). Pada JFET, medan listrik pengatur arus terjadi pada sambungan p-n. MOSFET Pada MOSFET medan listrik terjadi pada dua lapisan (semikonduktor dan metal) yang disekat dengan suatu oksida.

BANGUN FET ujung bawah disebut source (s), dan ujung atas disebut drain (D). Semi konduktor diantara S dan Ddisebut chanel (saluran). Jika n saluran maka pembawa muatan mayoritas adalah elektron bebas sedangkan bila p sebagai saluran maka pembawa muatan mayoritas adalah hole.

Jika melukiskan pada FET satu gerbang yang dapat dilihat bahwa dua daerah p mempunyai potensial sama karena kedunya dihubungkan. Untuk melukiskan dua gerbang dengan saluran n tiap daerah p menyatakan gerbang, piranti ini digunakan untuk pencampur frekwensi pada komunikasi.

Mengumpan FET Cara mengumpan FET pada saluran n, yaitu potensial negatif diantara gerbang (G) dan source (S), sementara G dengan bias balik. Karena G dibias balik arus balik yang sangat kecil mengalir, yang merupakan pendekatan pertama bahwa arus gate nol. Lapisan Penghalang Elektron bebas mengalir diantara S dan D melalui celah sempit antara lapisan penghalang.

Ukuran lapisan penghalang gate makin negatif makin sempit saluran yang menyatakan makin sulit arus mengalir, karena lapisan penghalang menutup rapat satu sam lain, inilah yang disebut bahwa tegangan gate mengontrol arus diantara S dan D, makin negatif G maka arus makin kecil.

Perbedaan FET dan BJT Perbedaan utama antara FET dan BJT yaitu bahwa G dibias balik sementara basis dibias maju, FET adalah piranti yang dikontrol tegangan yaitu tegangan input mengontrol arus output dan pada BJT arus input mengontrol arus output. 2. Kurva Drain Jika tegangan gate dibuat menjadi nol, gate secara efektif dihubung singkat terhadap source, ini dinamakan keadaan gate hubung singkat.

grafik arus drain terhadap tegangan drain untuk keadaan gate hubung singkat, hal ini hampir sama dengan kurva kolektor. Arus drain naik secara cepat pada daerah saturasi, kemudian mendekati nol pada daerah aktif. Diantara tegangan vp dan vDS (maks), arus drain hampir konstan. Jika tegangan drain terlalu besar, terjadi breakdown. Pada transistor BJT, daerah aktif adalah hampir sepanjang bagian kurva horizontal, daerah ini pada FET adalah arus sumber (source).

Tegangan pinch-off adalah tegangan drain dimana arus drain hampir konstan. IDSS untuk sembarang tegangan dalam daerah aktif diantara 10 dan 20 v. Tegangan pinch-off mendekati 4v, dan tegangan breakdown sebesar 30 v, nampak bahwa IDSS adalh 10mA. Bila VGS = -1 V, arus drain menurun mendekati 5,62 mA, ada VGS= 2V, arus drain menurun hingga 2,5 mA dan seterusnya. Kurva paling bawah adalah penting, pada VGS=-4V, arus drain menurun hampir nol, tegangan ini disebut gate-source cutoff. Vp = [VGS (off)]

3. PARAMETER-PARAMETER FET Kurva Parabolik Pada gambar diatas adalah bagian dari sebuah parabola. Persamaan parabola untukkurva ini adalah : ID = IDSS

Kurva transkonduktansi sebuah JFET adalah sebuah grafik terhadap Kurva Transkonduktasi yang dinormalisasi Kurva transkonduktansi sebuah JFET adalah sebuah grafik terhadap

4. BIAS SENDIRI Arus drain mengalir melalui RD dan RS menghasilkan tegangan drain source: VDS=VDD-ID(RD+RS) karena IG adalah cukup kecil, VG mendekati nol. VG=0 Karena arus drain yang mengalir melalui RS, tegangan sumber ke ground adalah VS=ID.RS Dalam hal ini tegangan sumber positif terhadap gate, gate negatif terhadap sumber. Artinya gate dibias balik sebagai bias normail FET.

Feedback Negatif Bias sendiri adalah suatu contoh feedback negatif yang mengatur stabilisasi arus drain menetang perubahan-perubahan suhu dan tenaga pengganti FET. Titik Q Tegangan diantara gate dan source adalah: VGS=VG-VS=0-ID.RS VGS=-ID.RS Persamaan diatas dapat dituliskan menjadi :

Grafik Bias Sendiri Dari persamaan ID=IDSS dan VGS=-ID Grafik Bias Sendiri Dari persamaan ID=IDSS dan VGS=-ID.RS dapat diturunkan hubungan antara arus drain, transkonduktansi dengan resistansi bias sumber.

Grafik diatas menunjukkan grafik kuantitas-kuantitas ini dan membantu kita menganalisis rangkaian bias sendiri. Bila gmo RS menurun, akan naik. Bila gmo RS naik, akan turun. Dan bila gmo RS=1 maka = 0,53. Ini artinya arus drain mendekati , bila gmo RS=1 , maka . Dari sini dinyatakn bahwa RS adalah kebalikan dari gmo dan ID didekati dengan nilai

Untuk transistor bipolar arus emitter: IK 5. BIAS SUMBER ARUS Biar sumber arus adalah cara utama untuk menstabilkan arus cerat terhadap variasi dalam parameter FET(Field Effect Transistor). Dua Sumber (Catu) Untuk transistor bipolar arus emitter: IK Dioda Kolektor bertindak sebagai sumber arus dan memaksa ID sama dengan IE .Kondisi yang harus dipenuhi: IC<IDSS

Sebagai contoh 2N5952 mempunyai IDSS (min) = 4 mA dengan IDSS (max) = 8mA, Jika ingin bekerja dengan 2N5952 bias arus sumber harus diset agar arus kolektor lebih kecil dari 4 mA. Satu Catu Jika tidak mempunyai tegangan bias negative, maka masih bisa menggunakan bias arus. Hampir semua tegangan melalui R2 muncul pada resistor RE .Ini akan menetapkan arus emitter dengan nilai konstan,yang tidak tergantung pada karakteristik FET.

6. PENGUAT FET Kapasitor penggandeng dan pelewat merupakan hubungan singkat ac. Oleh karena itu, sinyal digandemg secara langsung ke gate. Jika source dilewatkan langsung ke ground, semua tegangan masukan ac tampak diantara gate dan source. Hal ini akan menghasilkan arus drain ac. Jika arus drain ac mengalir melalui resisitor source, maka kita akan memperoleh penguatan dan pembalikan tegangan keluaran. Sinyal keluaran ini kemudian digandeng ke resistor beban.

Transkonduktansi Transkonduktansi adalah arus drain ac dibagi dengan tegangan gate source ac. Transkonduktansi mengindikasikan efektif tidaknya tegangan gate source dalam mengendalikan arus drain. gm =

Saklar Analog FET Pada aplikasi saklar analog ini, FET bertindak sebagai saklar yang akan mengirimkan atau menghalangi sinyal ac yang kecil. A. Saklar Shunt Saklar Shunt adalah aplikasi dari FET yang berfungsi mengirimkan atau cutoff, tergantung pada tegangan gate source nya tinggi atau rendah. B. Saklar Seri Ketika VGS tinggi, saklar tertutup dan JFET ekuivalen terhadap sebuah hambatan RDSS. Ketika VGS rendah, JFET terbuka dan vout mendekati nol.