Rangkaian Transistor sebagai switching

Sebenarnya pada awal ditemukannya komponen transistor, fungsi yang diaplikasikan adalah sebagai penguat amplifier suatu sinyal. Namun karena sifat dan karakteristiknya, ternyata transistor juga bisa diaplikasikan sebagai sebuah saklar dalam sebuah rangkaian listrik. 

Untuk itu, sebelum kita membahas hal tersebut, saya akan mengajak teman-teman untuk merefresh dulu tentang susunan dan cara kerja transistor. Perhatikan gambar dibawah ini. Kali ini saya memberikan contoh jenis transistor NPN.

Simbol dan gambar transistor NPN

Pada transistor NPN, arus yang berada pada kaki “Collector”  hanya akan mengalir ke kaki “Emitor” apabila ada sedikit saja arus atau tegangan yang menyuplai ke kaki “Basis”.

Secara sederhana, transistor bisa dianalogikan sebagai sebuah kran air. Lihat gambar berikut .

 

Saat ruangan B diberi tekanan air, maka akan mendorong katup kran sehingga air dari ruangan C akan mengalir ke ruangan E. Dari ilustrasi tersebut menggambarkan bahwa besarnya nilai arus/tegangan yang diberikan ke kaki “basis” juga dapat mengontrol  nilai arus yang keluar ke “Emitor”.

Kembali pada pembahasan transistor sebagai saklar. Seperti yang kita ketahui bahwa saklar adalah suatu komponen yang memiliki dua keadaan yaitu  on dan off.  Pada kondisi off arus tidak bisa mengalir karena terputus aliran arusnya. Sedangkan pada kondisi on bisa mengalirkan arus listrik.
Dari perumpamaan transistor sebagai saklar pada gambar keran air diatas, diketahui bahwa komponen transistor memiliki sifat / karakteristik saklar. Ketika kaki “Basis” transistor tidak diberikan arus, tidak ada arus emitor, berarti transistor dalam kondisi terbuka (saklar off).
Kalau arus basis yang diberikan cukup, maka arus “Colector” akan mengalir ke kaki “Emitor” . Namun bagaimana bila arus “Basis” yang diberikan lebih besar ? Inilah yang disebut dengan kondisi saturasi. Jika arus pada basis transistor diberikan lebih besar dari yang diperlukan oleh transistor untuk mencapai saturasi, maka transistor berada dalam keadaan over saturation, tegangan kolektor-emitor kecil (sekitar 0,2-0,3 Volt) dan itu berarti transistor berada dalam keadaan saklar tertutup.
Lalu apa kelebihan penggunaan transistor sebagai saklar ini bila dibandingkan saklar mekanis ? berikut adalah kelebihannya :
a. Tidak menimbulkan suara dan percikan api saat terjadi on-off
b. Bentuk fisik yang jauh lebih kecil
c. Lebih ekonomis.
Jadi apabila teman-teman merangkai sebuah rangkaian lisrik namun tidak memiliki relay untuk saklar jarak jauh, maka transistor bisa dijadikan sebuah alternatif pilihan untuk subtitusi relay. Namun tetap perlu diperhatikan berapa maksimal arus yang mampu dilewatkan dari “Collector” ke “Emitor”. Hal tersebut terkait dengan berapa nilai perbesaran dari transistor (sering dinamakan hFE / penguatan / gain).
Contoh: Bila karakteristik transistor tersebut memiliki hFE 50, maka penguatan arus yang terjadi adalah sebesar 50 kali. Terkait dengan pengkodean untuk mengkategorikan jenis jenis transistor akan kita bahas di artikel berkutnya.
Di bawah ini adalah wiring diagram untuk mensimulasikan transistor switching(saklar).


Berikut adalah rangkaian fisiknya untuk lebih memperjelas pemahaman teman-teman.
 
Jika teman-teman berminat mencoba, berikut adalah komponen-komponen yang dibutuhkan:

1.      Sumber tegangan DC 6 V (4 buah baterai jam dinding)

2.      Transistor C945 atau BC548

3.      Resistor 1 KΩ ( bisa diganti menggunakan Potentiometer 1 KΩ untuk menguji arus yang masuk ke “emitor”)

4.      Lampu 6 V / 60 mA

5.      Saklar mekanis

Selamat mencoba.
Semoga bermanfaat,