Transistor NPN: Pengertian, Simbol Fungsi, Cara Kerja

Berikut penjelasan lengkap apa itu Transistor NPN☑️ Simbol, Fungsi, Cara Kerja dan Contoh rangkaian transistor NPN Sederhana☑️

Transistor merupakan komponen tunggal yang terbuat dari silikon di mana elektron dan lubang digunakan sebagai pembawa muatan. Komponen elektronika yang satu ini mempunyai kaki berjumlah tiga buah. Setiap kakinya memiliki nama yang berbeda yakni emitor, kolektor, dan basis.

Untuk jenisnya, transistor memiliki dua jenis yaitu PNP dan PNP. Alat ini memungkinkan arus kecil disuntikkan di salah satu terminalnya untuk mengontrol sejumlah besar arus yang mengalir di antara dua terminal lainnya. Hal ini membuat perangkat mampu melakukan switching atau amplifikasi.

Guna memudahkan anda dalam memahami apa itu transistor NPN? Berikut kami sajikan detail ulasannya.

Pengertian Transistor NPN

Transistor NPN (Negative-Positive-Negative) adalah jenis transistor bipolar yang dapat mengontrol arus listrik dengan menggunakan sinyal yang kecil.

Ketika sinyal kecil diberikan pada lapisan basis transistor, maka transistor NPN akan mengalirkan arus listrik dari lapisan kolektor ke lapisan emitor. Arus listrik yang mengalir melalui transistor dapat dikendalikan oleh sinyal kecil yang diberikan pada lapisan basis.

Sederhananya, transistor npn merupakan komponen elektronika yang terdiri dari dua semikonduktor tipe-n yang mengapit semikonduktor tipe-p.

Pada transistor NPN, elektron adalah pembawa muatan mayoritas, sedangkan lubang adalah pembawa muatan minoritas.

Untuk lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi gambar transistor NPN dibawah ini.

Melalui ilustrasi gambar diatas dapat kita lihat bahwa panah menunjuk keluar dari terminal emitor. Ini menunjukkan arah aliran arus yang melalui perangkat.

Tegangan antara Basis dan Emitter ( VBE ) bisa kita lihat melalui gambar diatas, pada base tegangannya adalah positif, sedangkan pada Emitter tegangannya adalah negatif.

Hal ini karena pada  transistor NPN terminal Base selalu positif terhadap Emitter. Juga tegangan suplai Kolektor positif terhadap Emitter ( V_CE ). Jadi untuk transistor NPN, untuk melakukan Kolektor selalu lebih positif sehubungan dengan terminal base dan Emitter.

Transistor NPN memiliki tiga terminal yaitu kolektor, emitor dan basis. Transistor ini berperilaku seperti dua dioda PN junction yang saling terhubung. Dioda sambungan PN bolak-balik ini dikenal sebagai sambungan kolektor-basis dan sambungan basis-emitor.

Emitter sendiri merupakan daerah yang digunakan untuk mensuplai pembawa muatan ke Kolektor melalui daerah Basis. Wilayah Kolektor mengumpulkan sebagian besar dari semua pembawa muatan yang dipancarkan dari Emitter dan wilayah Basis memicu dan mengontrol jumlah arus yang mengalir melalui Emitter ke Kolektor.

Komponen Transistor NPN

Perhatikan gambar diatas, bisa kita lihat bahwa transistor NPN terbuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau germanium. Ketika bahan semikonduktor tipe-p menyatu antara dua bahan semikonduktor tipe-n, maka transistor NPN terbentuk.

Komponen transistor NPN terdiri dari tiga lapisan semikonduktor, yaitu lapisan basis (base), lapisan kolektor (collector), dan lapisan emitor (emitter). Lapisan basis terletak di antara lapisan kolektor dan lapisan emitor. Penjelasan secara detail bisa teman teman simak dibawah ini:

• Lapisan Basis (Base)

Lapisan basis adalah lapisan paling tipis dan terletak di tengah-tengah antara lapisan kolektor dan lapisan emitor. Lapisan basis pada transistor NPN terbuat dari semikonduktor tipe P (Positive).

Peran lapisan basis adalah mengendalikan aliran arus pada transistor. Sinyal kecil yang diberikan pada lapisan basis akan memungkinkan aliran arus dari lapisan kolektor ke lapisan emitor.

• Lapisan Kolektor (Collector)

Lapisan kolektor terletak di sebelah atas pada transistor NPN. Lapisan kolektor pada transistor NPN terbuat dari semikonduktor tipe N (Negative).

Peran lapisan kolektor adalah mengumpulkan arus listrik yang masuk dari rangkaian elektronik. Dalam kondisi aktif, arus listrik akan mengalir dari lapisan kolektor ke lapisan emitor melalui lapisan basis.

• Lapisan Emitor (Emitter)

Lapisan emitor terletak di sebelah bawah pada transistor NPN. Lapisan emitor pada transistor NPN juga terbuat dari semikonduktor tipe N (Negative).

Peran lapisan emitor adalah melepaskan arus listrik dari transistor ke rangkaian elektronik. Ketika arus listrik mengalir dari lapisan kolektor ke lapisan emitor melalui lapisan basis, arus listrik tersebut akan diperkuat dan dikeluarkan melalui lapisan emitor.

Simbol Transistor NPN

Melalui gambar simbol transistor npn diatas dapat kita lihat bahwa sebuah transistor NPN terdiri dari tiga lapisan semikonduktor, yaitu lapisan basis (base), lapisan kolektor (collector), dan lapisan emitor (emitter).

Lapisan basis terletak di antara lapisan kolektor dan lapisan emitor. Lapisan basis sangat tipis dan relatif kecil jika dibandingkan dengan lapisan kolektor dan lapisan emitor.

Lapisan basis terbuat dari semikonduktor tipe P (Positif) dan lapisan kolektor serta lapisan emitor terbuat dari semikonduktor tipe N (Negatif).

Transistor NPN atau yang biasa dikenal dengan BJT juga termasuk jenis transistor yang banyak digunakan di beragam perangkat elektronik. Jenis transistor ini terbuat dari bahan semikonduktor sejumlah 3 layer.

Untuk simbol dan bentuknya tidak banyak memiliki perbedaan dengan transistor PNP. Hanya arah panah yang membedakan antara transistor PNP dan NPN. Berikut simbol dari transistor NPN.

Keterangan : Panah menunjukkan arah konvensional arus Kolektor (I_C), Arus pada basis (I_B) dan arus pada Emitter (I_E). Cara membaca simbol yang ada pada transistor NPN adalah dengan melihat arah panahnya. Selain itu, kakinya juga harus dilihat.

Fungsi Transistor NPN

Transistor NPN memiliki dua fungsi utama, yaitu sebagai saklar dan penguat sinyal. Sebagai saklar, transistor NPN dapat digunakan untuk mengendalikan aliran arus listrik pada sirkuit elektronik. Sebagai penguat sinyal, transistor NPN dapat digunakan untuk memperkuat sinyal elektronik pada sirkuit elektronik.

Untuk lebih jelasnya, perhatikan detail ulasannya berikut ini:

• Transistor NPN Sebagai Saklar

Sebagai saklar, transistor NPN dapat digunakan pada rangkaian elektronik digital. Ketika sinyal diberikan pada lapisan basis transistor, maka transistor akan berfungsi sebagai saklar terbuka dan arus listrik dapat mengalir dari lapisan kolektor ke lapisan emitor.

Ketika tidak ada sinyal yang diberikan pada lapisan basis transistor, maka transistor akan berfungsi sebagai saklar tertutup dan arus listrik tidak dapat mengalir dari lapisan kolektor ke lapisan emitor.

• Transistor NPN Sebagai Penguat Sinyal

Sebagai penguat sinyal, transistor NPN dapat digunakan pada rangkaian elektronik analog. Ketika sinyal kecil diberikan pada lapisan basis transistor, maka transistor akan mengalirkan arus listrik dari lapisan kolektor ke lapisan emitor.

Arus listrik yang mengalir melalui transistor akan diperkuat oleh transistor sehingga sinyal yang keluar dari transistor akan lebih besar daripada sinyal yang masuk.

Cara Kerja Transistor NPN

Transistor PNP memiliki perbedaan dengan transistor NPN terutama dalam hal cara kerjanya.  Transistor NPN bekerja berdasarkan prinsip kontrol arus listrik dengan menggunakan sinyal kecil pada lapisan basis.

Ketika sinyal kecil diberikan pada lapisan basis, maka transistor akan mengalirkan arus listrik dari lapisan kolektor ke lapisan emitor. Arus listrik yang mengalir melalui transistor dapat dikendalikan oleh sinyal kecil yang diberikan pada lapisan basis.

Ada tiga kondisi yang dapat terjadi pada transistor NPN, yaitu kondisi cut-off, kondisi active, dan kondisi saturation. Berikut penjelasannya:

• Transistor NPN dalam Kondisi Padam (Cut-off)

Kondisi cut-off terjadi ketika tidak ada sinyal yang diberikan pada lapisan basis transistor. Pada kondisi ini, transistor tidak mengalirkan arus listrik dari lapisan kolektor ke lapisan emitor.

Transistor berfungsi sebagai saklar tertutup dan arus listrik tidak dapat mengalir melalui transistor.

• Transistor NPN dalam Kondisi Hidup (Aktif)

Kondisi active terjadi ketika sinyal kecil diberikan pada lapisan basis transistor. Pada kondisi ini, transistor akan mengalirkan arus listrik dari lapisan kolektor ke lapisan emitor.

Arus listrik yang mengalir melalui transistor akan diperkuat oleh transistor sehingga sinyal yang keluar dari transistor akan lebih besar daripada sinyal yang masuk.

Transistor pada kondisi aktif digunakan sebagai penguat sinyal pada rangkaian elektronik.

• Transistor NPN dalam Kondisi Saturasi (Saturation)

Kondisi saturation terjadi ketika sinyal besar diberikan pada lapisan basis transistor. Pada kondisi ini, transistor mengalirkan arus listrik penuh dari lapisan kolektor ke lapisan emitor dan transistor berfungsi sebagai saklar terbuka.

Arus listrik yang mengalir melalui transistor pada kondisi saturation tidak dapat diperkuat oleh transistor karena transistor sudah mencapai batas maksimum penguatan.

Notes: Pada prinsip kerja transistor NPN, polaritas tegangan diberikan pada tiga terminal yaitu basis (base), kolektor (collector), dan emitor (emitter).

Untuk menjalankan transistor NPN, basis harus diberikan tegangan positif (VBE) dan kolektor harus diberikan tegangan positif (VC). Sedangkan emitor harus diberikan tegangan negatif (VE) dalam rangkaian biasanya.

Dengan memberikan tegangan positif pada basis transistor NPN, lapisan basis menjadi lebih tipis dan memungkinkan arus listrik mengalir dari kolektor ke emitor.

Arus listrik ini akan diperkuat ketika melalui lapisan basis dan dikeluarkan melalui lapisan emitor. Sebaliknya, ketika tegangan basis negatif, maka arus listrik tidak akan mengalir dan transistor NPN tidak akan berfungsi.

Sehingga, secara umum polaritas tegangan pada transistor NPN adalah basis positif terhadap emitor dan kolektor positif terhadap basis. Namun, dalam pengaturan sirkuit transistor NPN yang kompleks, polaritas tegangan dapat berbeda-beda tergantung pada kebutuhan sirkuit.

Contoh Rangkaian Transistor NPN

a. Contoh Rangkaian 1:

Melalui contoh gambar rangkaian elektronika diatas dapat kita lihat bahwa sumber tegangan dihubungkan ke transistor NPN. Kolektor dihubungkan dengan terminal positif tegangan suplai VCC dengan tahanan beban RL.

Resistansi beban juga digunakan untuk mengurangi arus maksimum yang mengalir melalui perangkat. Terminal basis dihubungkan ke terminal positif tegangan suplai basis VB dengan resistansi basis RB. Resistansi basis digunakan untuk membatasi arus basis maksimum.

Ketika transistor dinyalakan, arus kolektor besar mengalir melalui perangkat antara terminal kolektor dan emitor. Namun, untuk itu arus basis yang kecil harus mengalir ke terminal basis transistor.

Berdasarkan KCL, arus emitor merupakan penambahan arus basis dan arus kolektor, sehingga jika dirumuskan adalah sebagai berikut : I_E = I_B + I_C

b. Contoh Rangkaian 2:

Pada gambar diatas dapat kita lihat saat sumber tegangan dihubungkan ke transistor NPN. Kolektor terhubung ke tegangan suplai VCC melalui resistor beban, RL yang juga berfungsi untuk membatasi arus maksimum yang mengalir melalui perangkat.

Tegangan suplai Basis VB terhubung ke resistor Basis RB, yang sekali lagi digunakan untuk membatasi arus Basis maksimum. Jadi dalam Transistor NPN itu adalah pergerakan pembawa arus negatif (elektron) melalui wilayah Basis yang merupakan tindakan transistor, karena elektron bergerak ini menyediakan hubungan antara rangkaian Kolektor dan Emitter.

Hubungan antara sirkuit input dan output ini adalah fitur utama dari tindakan transistor karena sifat penguat transistor berasal dari kontrol konsekuen yang diberikan Basis pada arus Kolektor ke Emitter.

Kemudian kita dapat melihat bahwa transistor adalah perangkat yang dioperasikan saat ini (model Beta) dan arus besar ( Ic ) mengalir bebas melalui perangkat antara terminal kolektor dan emitor ketika transistor dinyalakan “sepenuhnya ON”.

Namun, ini hanya terjadi ketika arus bias kecil ( Ib ) mengalir ke terminal basis transistor pada saat yang sama sehingga memungkinkan Basis bertindak sebagai semacam input kontrol arus.

Catatan: Tegangan positif pada transistor NPN selalu terhubung pada kaki kolektor. Sedangkan tegangan negatif selalu terhubung pada kaki emitor. Jika basis diberi arus negatif maka transistor akan mati, sedangkan jika basis diberi arus positif maka transistor akan menyala/ hidup.

Video Penunjang Cara Mengukur Transistor NPN

[embedyt] https://www.youtube.com/watch?v=dgarK7G_U4E[/embedyt]

Sumber : Channel Adi TV Elektronik

Cara mengukur transistor PNP maupun transistor NPN dapat dilakukan dengan berbagai macam media, seperti multimeter digital maupun multimeter analog. Media tersebut dapat mengetahui apakah transistor masih berada pada kondisi yang bagus.

Diatas dapat anda simak dengan seksama video tutorial bagaimana cara mengukur transistor dengan benar menggunakan multimeter. Perlu Anda pahami, tata letak dari polaritas pada probe terdapat beberapa perbedaan antara multimeter digital dan analog.

Kesimpulannya, hampir semua perangkat elektronika pasti mempunyai berbagai jenis transistor sehingga setiap kerusakan bisa ditangani oleh teknisi listrik. Transistor dibuat dari beberapa bahan yang bersifat semikonduktor. Setiap transistor memiliki simbol yang berbeda satu sama lain.