Transistor JFET (Junction Field Effect Transistor) adalah komponen semikonduktor unipolar yang memiliki tiga buah terminal dan dikendalikan oleh tegangan. Dalam beberapa karakteristik, transistor JFET memiliki kesamaan dengan transistor bipolar biasa. Namun secara struktur dan proses pembuatannya berbeda sama sekali dengan transistor biasa.
Pada materi tentang transistor bipolar kita telah memahami bahwa arusn listrik yang mengalir pada terminal koleketor berbanding terbalik dengan arus yang mengalir pada basis. Sehingga transistor bipolar merupakan komponen yang dikendalikan oleh arus listrik. Karena dengan memeberikan arus bias kecil pada basis dapat mengendalikan arus bbesar melalui kolektor dan emitor.
Berbeda dengan transistor yang dioperasikan dengan arus, transistor JFET menggunakan tegangan yang dimasukan pada terminal gate (G) untuk mengendalikan aliran arus listrik yang melewatinya. Tegangan yang dimasukan pada terminal gate ini menghasilkan medan listrik yang digunakan utnuk mengontrol laju aliran arus. Karena itu transistor JFET biasa juga disebut sebagai transistor efek medan.
Bentuk Dan Karakteristik Transistor JFET
Secara bentuk, transistor JFET memiliki kemiripan dengan transistor biasa. Dimana memiliki tiga buah terminal dengan nama yang berbeda. Karakteristik dan fungsi penggunaanya pun sama, yaitu sebagai penguat dan saklar elektronika. Perbedaanya terletak pada cara pemberian tegangan untuk memicu operasi transistor JFET.
Dalam banyak aspek, transistor JFET memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan transistor biasa. Terutama dari sisi kehandalan dalam menangani daya tinggi dan konsumsi disisipasi daya yang rendah.
Di dalam kelompok transistor bipolar kita mengenal dua jenis transstor dengan type berbeda : transistor jenis NPN dan jenis PNP. Transistor JFET pun mempunyai dua jenis yang berbeda, JFET N-Channel dan JFET P-Channel.
Selain mempunyai terminal gate untuk memasukan bias tegangan pengendali, transistor JFET juga memiliki dua buah terminal lainnya sebagai jalur aliran arus listrik. Kedua terminal tersebut dikenal dengan nama drain (D) dan source (S) . Drain dan source pada transistor biasa dapat disamakan dengan terminal koleketor dan emitor yang merupakan jalur aliran arus listrik yang melewati transistor.
Jalur aliran arus drain – source pada transistor JFET dibuat dari bahan semikonduktor type N atau type P. Aliran arus pada jalur ini dikendalikan dengan pengaturan pemeberian bias tegangan pada termnial gate.
Terdapat dua kelompok besar transistor JFET :
- Insulate Gate Field Effect Transistor (IGFET)
- Metal Oxyde Semiconduktor Fiekd Effect Transistor (MOSFET)
Struktur Transistor JFET
Pada pembahasan tentang transistor bipolar, kita mengetahui bahwa struktur dasar transistor bipolar dibentuk oleh sebuah persimpanan PN yang merupakan jalur aliran elektron dari kolektor menuju emitor. Secara struktur bentuk, transistor JFET tidak mempunyai persimpangan PN namun digantikan oleh sebuah saluran sempit yang terbuat dari bahan semikonduktor type N maupun type P. Saluran sempit sebagai jalur aliran arus listrik ini terhubung dengan kedua terminal : drain dan source (D – S) .
Terdapat dua jenis struktur berbeda transistor JFET berdasarkan proses doping bahan semikonduktor yang digunakan : JFET N-Channel dan JFET P-Channel. Pada jenis N-Channel bahan semikonduktor di doping dengan atom donor sehingga aliran arus yang terjadi berupa elektron (negatif). Sedangkan pada jenis P-Channel bahan semikonduktor di doping dengan jenis atom pengotor sehingga aliran arus yang terjadi berupa lubang (positif).
Transistor JFET jenis N-Channel memiliki sifat konduktivitas yang tinggi dengan sedikit resistensi. Hal ini disebabkan karena elektorn memiliki pergerakan yang lebih tinggi dibandingkan dengan lubang. Sehingga transistor JFET type N-Channel lebih baik dan efisien digunakan sebagai komponen elektronika. Maka saat ini kita akan lebih banyak menemukan transistor JFET dalam type N-Channel dibandingkan P-Channel.
Seperti telah dikatakan, selain memilki dua buah terminal sebagai jalur aliran arus : drain dan source, transistor JFET juga memiliki satu terminal gate sebagai pengendali aliran arus. Hal ini sam dengan susunan terminal pada transistor bipolar. Sehingga dapat dikatakan :
- Gate = Basis
- Source = Emitor
- Drain = Kolektor
Ini untuk mempermudah pemahaman tentang cara kerja dari transistor jenis JFET.
Dari gambar konstruksi transistor JFET diatas kita bisa melihat di dalam transistor terdapat saluran resitif untuk tegangan VDS yang meruapakan jalur aliran arus listrik dari drain ke source atau sebaliknya. Besarnya aliran arus pada saluran ini dikendalikan oleh terminal gate dengan cara pemberian tegangan. Dimana JFET N-Channel mendapatkan tegangan bias gate negatif dan JFET P-Channel mendapatkan tegangan bias positif.
Cara Kerja Transistor JFET
Pada gambar penampang sebuah transistor JFET terlihat bahan semikonduktor type N yang berada di dalam semikonduktor type P yang terhubung ke gate. Sehingga membentuk persimpangan PN terbalik diantara kedua bahan semikonduktor tersebut. Pada persimpangan PN ini terbentuk lapisan deplesi di sekitar area gate. Karena itu transistor JFET dikenal juga sebagai komponen dengan mode deplesi.
Lapisan deplesi di sekitar gate ini memiliki ketebalan yang berbeda pada beberapa titik. Sehingga membeatasi aliran arus listrik dari di sepanjang saluran antara source dan drain. Kita melihat bahwa daerah deplesi antara gate dan drain memiliki lebar yang tipis, sementara area deplesi antara ggate dan source mempunyai ketebalan yang lebih besar.
Tanpa pemberian tegangan pada gate (Vg = 0) dan tegangan kecil pada drain dan sumber (Vds) maka arus maksimum akan mengalir dari drain menuju source yang hanya dibatasi oleh lapisan deplesi yang tipis.
Bila tegangan kecil (-Vgs) sekarang diberikan pada gate, maka ukuran ketebalan lapisan deplesi akan meningkat secara drastis. Peningkatana ketebalan lapisan deplesi ini akan semakin menekan aliran arus listrik pada darain dan source. Jadi dengan memberikan bias terbalik pada gerbang akan menghasilkan peningkatan ketebalan lapisan deplesi di sekitar gate.
Demikian karakteristik dan cara kerja dari transistor JFET. Materi berikutnya kita akan membahas tentang salah satu dari jenis transistor JFET yang banyak digunakan, yaitu Mosfet.
