Transistor Sebagai Saklar

Arus kolektor pada transistor secara proporsional dibatasi oleh arus basis, sehingga transistor dapat digunakan sebagai saklar yang dikendalikan oleh arus (current-controlled switch). Aliran elektron yang relatif kecil yang masuk melalui basis transistor dapat diperbesar melalui kolektor.

Sebagai contoh, kita memiiliki lampu yang akan kita kendalikan (ON/OFF) dengan sebuah saklar. Maka rangkaian sederhananya seperti yang terlihat pada gambar di bawah (a).

Sebagai ilustrasi, mari kita ganti saklar tersebut dengan sebuah transistor agar terlihat bagaimana transistor dapat mengontrol aliran elektron melalui lampu. Harap diingat bahwa arus yang mengalir melalui transistor harus berada diantara kolektor dan emitor, karena arus itu lah yang mengalir kelampu dan yang akan kita kontrol, kita harus memposisikan kolektor dan emitor dimana dua kontak saklar sebelumnya berada. Kita juga harus memastikan bahwa arus lampu akan bergerak melawan arah anak panah emitor untuk memastikan bahwa bias penyimpangan transistornya benar seperti yang terlihat pada gambar (b).  

mechanical switch (a) NPN transistor switch (b) PNP transistor switch (c)

Transistor PNP juga dapat digunakan sebagai saklar, pernerapannya seperti yang terlihat pada gambar di atas (c).

Penggunaan tipe transistor antara NPN dan PNP tidak dipermasalahkan, yang penting adalah pembiasan arah arusnya benar (elektron mengalir melawan arah anak panah transistor).

Kembali ke transistor NPN dalam contoh rangkaian, kita dihadapkan dengan kebutuhan untuk menambahkan komponen sehingga kita dapat memiliki arus basis. Jika basis tidak memiliki input, maka arus basis akan selalu nol dan transistor tidak akan aktif, lampu pada rangkaian pun tidak akan menyala. Harus diingat bahwa untuk transistor NPN, arus basis harus terdiri dari elektron-elektron yang mengalir dari emitor ke basis (berlawanan arah dengan simbol anak panahnya, seperti arus lampu). Mungkin hal yang paling sederhana yang harus dilakukan adalah memasang saklar antara kaki basis dan kaki kolektor seperti yang terlihat pada gambar di bawah (a).
 

Transistor: (a) cut off; lamp off, (b) saturated; Lamp on

Jika saklar dalam keadaan terbuka seperti gambar di atas (a), kaki basis transistor dibiarkan menggantung atau tidak terhubung pada apapun dan  tidak akan ada arus yang melaluinya. Dalam keadaan ini, transistor dikatakan terpotong (cut off). Jika saklar ditutup seperti yang terlihat pada gambar di atas (b), elektron akan dapat mengalir dari emitor ke basis, melalui saklar dan naik ke sisi kiri lampu. Dalam keadaan ini, arus rangkaian menjadi maksimum dan transistor berada di titik jenuhnya.

Mungkin anda berpikir bahwa rangkaian di atas terlihat sia-sia, menggunakan transistor untuk mengendalikan lampu yang pada akhirnya anda masih membutuhkan saklar, benar kan??? Jika kita masih menggunakan saklar untuk mengontrol lampu lalu apa gunanya transistor mengendalikan arus? Kenapa tidak kembali saja ke rangkaian originalnya dan menggunakan saklar langsung untuk mengendalikan arus lampu?

Dua hal yang dapat disimpulkan dari rangkaian ilustrasi di atas adalah sebagai berikut:

1. Transistor hanya memerlukan arus basis yang relatif rendah agar ON dan transistor dapat mengangkat arus beban (lampu) yang relatif lebih besar. Ini bisa menjadi keuntungan karena kita bisa menyalakan lampu yang arusnya besar menggunakan transistor yang kebutuhan arusnya kecil.
2. Dengan transistor kita dapat mengaplikasikan rangkaian kontrol lampu dengan cara yang berbeda dari kontrol lampu yang hanya menggunakan saklar. Pertimbangkan gambar di bawah. Sepasang sel surya (solar cell) menyediakan 1 volt untuk mengatasi 0,7 VBE transistor agar arus basis mengalir yang kemudian mengontrol lampu.

Atau kita bisa menggunakan thermocouple untuk menghasilkan arus basis agar transistor aktif.
 

Bahkan sebuah mikrofon (gambar di bawah), dengan output tegangan dan arus yang cukup (dari amplifier) dapat mengaktifkan transistor, asalkan outputnya disearahkan dari AC menjadi DC sehingga penyimpangan PN emitor-basis transistor akan selalu dibiaskan secara maju (forward bias).

Intinya sudah cukup jelas sekarang bahwa sumber arus DC secukupnya dapat digunakan untuk mengaktifkan transistor, dan sumber arus yang diperlukan hanyalah sebagian kecil dari arus yang dipakai untuk menyalakan lampu. Kita bisa melihat bahwa fungsi transistor tidak hanya sebagai saklar, tetapi juga sebagai penguat: Menggunakan sinyal power yang relatif rendah untuk mengendalikan beban yang berdaya besar. Harap dicatat bahwa power yang dipakai untuk menyalakan lampu adalah datang dari baterai yang ada di sisi kiri gambar rangkaian. Bukan dari sinyal kecil yang dihasilkan sel surya, termokopel atau mikrofon yang secara ajaib berubah bentuk menjadi komponen yang dapat mengangkat beban besar. Sumber power yang kecil ini sekedar mengendalikan power baterai untuk menyalakan lampu.

source: http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_4/2.html