Mekanisme Kerja Transistor dengan Kendali LDR

Transistor atau transfer resistor, arus yang mengalir pada output ditentukan oleh arus yang mengalir pada input. Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan (junction). Sambungan itu  membentuk transistor PNP maupun NPN. Transistor ini disebut transistor bipolar,  karena struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kutub negatif mengisi kekurangan elektron (hole) di kutup positif.

Komponen ini berfungsi sebagai penguat arus. Karena besar arus yang dikuatkan dapat diubah ke dalam bentuk tegangan, maka dapat dikatakan juga bahwa transistor dapat menguatkan tegangan.  Selain itu, transistor juga dapat berfungsi sebagai switch elektronik.

Ada dua jenis transistor, yaitu NPN dan PNP. Simbol kedua jenis transistor
tersebut ditunjukan oleh gambar.

Transistor memiliki tiga kaki yang masing-masing harus dipasang secara tepat. Kesalahan pemasangan kaki-kaki transistor akan dapat merusakan transistor secara langsung. Perlu dicatat bahwa pada badan transistor tidak ada label yang menunjukan bahwa kaki transistor tersebut adalah B, C atau E. Dengan demikian, sebelum memasang sebuah transistor, pastikan dimana kaki B, C dan E dengan membaca datasheet-nya. Di dalam penggunaannya harus pula diperhatikan karakteristiknya.

 

Analogi kinerja dari transistor seperti gambar diatas.

Salah satu aplikasi dari pemanfaatan sifat transistor adalah auto night lamp dengan memanfaatkan LDR yang peka cahaya. Simulasi rangkaiannya adalah sebagai berikut.

Pada rangkaian auto night lamp yang menggunakan transistor PNP, ketika itensitas cahaya sebesar 39.1, arus di E sebesar 6.02mA dan tegangan di LED sebesar 2.21V. Dan ketika itensitas cahaya 1.1, arus di E sebesar 0mA dan tegangan di LED sebesar 0V, dengan demikian dapat disimpulkan semakin kecil itensitas cahaya, semakin besar nilai hambatan LDR dan semakin besar arus positif yang mengalir ke Basis yang berbahan N, terjadilah bias mundur sehingga Basis tidak berperan sebagai pemicu aliran arus dari E ke C.

Pada rangkaian auto night lamp yang menggunakan transistor NPN, ketika itensitas cahaya sebesar 0.1, arus di E sebesar 6.0mA dan tegangan di LED sebesar 2.21V. Dan ketika itensitas cahaya 43.1, arus di E sebesar 0mA dan tegangan di LED sebesar 0V, dengan demikian dapat disimpulkan semakin besar itensitas cahaya, semakin kecil nilai hambatan LDR semakin kecil arus positif dan semakin besar arus negatif (elektron) dari ground yang mengalir ke Basis yang berbahan P, terjadilah bias mundur sehingga Basis tidak berperan sebagai pemicu aliran arus dari E ke C.

Pada dasarnya aliran listrik terjadi dikarenakan perpindahan elektron dari kutub yang berlebih elektron (-) ke kutub yang kekurangan elektron (+). Dari gambar di atas dapat sedikit dideskripsikan tentang aliran elektron pada Transistor PNP, yaitu sebagai berikut;

1.      Ground bermuatan negatif dengan demikian dapat diartikan titik ini mengandung banyak elektron.

2.      V+ bermuatan positif dengan demikian titik ini mengalami kekurangan elektron sehingga bahan P di Emitor pun kekurangan elektron.

3.      Bahan P pada kolektor sudah terisi elektron yang mengalir melalui rangkaian seri LED dan R.

4.      Bahan N pada basis dimasukan sejumlah elektron sehingga terjadi tarik menarik, saling mengisi serta perpindahan hole dan elektron.

5.      Setelah bahan N di Basis dipicu oleh sejumlah elektron dan elektron-elektron tersebut mengisi hole pada bahan P di Emitor, terjadi kutub Basis yang kekurangan elektron.

6.      Kekurangan ini akan diisi oleh elektron berlebih dari bahan P di Kolektor yang dihasilkan kutub negatif.

7.      Proses pemicuan telah selesai selanjutnya siklus difusi dan saling isi elektron berlanjut.

8.      Besar kecilnya arus C-E tergantung pada kuantitas elektron yang dimasukan kedalam Basis yang menyebabkan seberapa banyak jumlah hole yang harus diisi oleh elektron berlebih pada titik E.

Siklus B-E terjadi dikarenakan adanya perbandingan nilai B-C dan B-E. Seberapa besar elektron yang dihambat LDR dan seberapa besar elektron yang ditarik V+ melalui R 4K7, hal ini akan berpengaruh pada kuantitas elektron yang masuk ke Basis dan mempengaruhi jumlah elektron yang berpindah dari Emitor ke Kolektor yang dipicu oleh Basis.

Rangkaian di atas menggunakan Transistor NPN, untuk aliran elektron-elektronnya tidak jauh berbeda dengan gambar sebelumnya hanya saja yang membedakan aliran elektron pada Transistor yang merupakan kebalikan dari PNP. Sedikit tambahan paparannya, yaitu sebagai berikut;

1.      Elektron pada Basis mengalir ke titik positif melalui R.

2.      Elektron dari ground ke Basis dihambat oleh LDR.

3.      Titik Basis kehilangan elektron, sehingga banyak hole dan elektron dari bahan N berpindah ke bahan P dikarenakan bahan P kekurangan elektron.

4.      Kemudian elektron-elektron tersebut terlepas dan berpindah lagi ke bahan N yang sangat kekurangan elektron, maka terjadilah siklus perpindahan elektron yang dipicu oleh Basis yang kehilangan elektron.

Siklus B-E terjadi dikarenakan adanya perbandingan nilai B-C dan B-E. Seberapa besar elektron yang dihambat LDR dan seberapa besar elektron yang ditarik V+ melalui R 100K, hal ini akan berpengaruh pada kuantitas elektron yang ditarik dari Basis dan mempengaruhi jumlah elektron yang berpindah dari Emitor ke Kolektor yang dipicu oleh Basis.

Dengan demikian selain proses switch proses amplifier terjadi ketika arus yang lebih kecil mengontrol aliran arus yang lebih besar atau dapat dijelaskan bahwa Basis mengatur membuka dan menutup aliran arus Emiter-Kolektor.