Pengertian Field Effect Transistor (FET) dan Jenis-jenisnya –
Materi Kuliah Field Effect Transistor atau disingkat dengan FET adalah komponen Elektronika aktif yang menggunakan Medan Listrik untuk mengendalikan Konduktifitasnya. Field Effect Transistor (FET) dalam bahasa Indonesia disebut dengan Transistor Efek Medan. Dikatakan Field Effect atau Efek Medan karena pengoperasian Transistor jenis ini tergantung pada tegangan (medan listrik) yang terdapat pada Input Gerbangnya. FET merupakan Komponen Elektronika yang tergolong dalam keluarga Transistor yang memilki Tiga Terminal Kaki yaitu
Gate (G), Drain (D) dan
Source (S). Field Effect Transistor atau FET memiliki fungsi yang hampir sama dengan Transistor bipolar pada umumnya. Perbedaannya adalah pada pengendalian arus Outputnya. Arus Output (IC) pada Transistor Bipolar dikendalikan oleh arus Input (IB) sedangkan Arus Output (ID) pada FET dikendalikan oleh Tegangan Input (VG) FET. Jadi perlu diperhatikan bahwa perbedaan yang paling utama antara Transistor Bipolar (NPN & PNP) dengan Field Effect Transistor (FET) adalah terletak pada pengendalinya (Bipolar menggunakan Arus sedangkan FET menggunakan Tegangan).
Field Effect Transistor ini sering disebut juga dengan Unipolar Transistor atau Transistor Eka Kutup, hal ini dikarena FET adalah Transistor yang bekerja bergantung dari satu pembawa muatan saja, apakah itu Elektron maupun Hole. Sedangkan pada Transistor Bipolar (NPN & PNP) pada umumnya, terdapat dua pembawa muatan yaitu Elektron yang membawa muatan Negatif dan Hole sebagai pembawa muatan Positif.
Field Effect Transistor (FET) atau Transistor Efek Medan ini diciptakan dan dipatenkan oleh Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1926 dan juga oleh Oscar Hell di tahun 1934.
Jenis-jenis Field Effect Transistor (FET) dan Cara Kerjanya
Pada dasarnya terdapat dua jenis klasifikasi utama pada Field Effect Transistor atau FET ini, kedua jenis tersebut diantaranya adalah JFET (Junction Field Effect Transistor) dan MOSFET (Metal Oxide Semiconduction Field Effect Transistor).
1. Junction FET (JFET)
Cara Kerja JFET pada prinsipnya seperti kran air yang mengatur aliran air pada pipa. Elektron atau Hole akan mengalir dari Terminal Source (S) ke Terminal Drain (D). Arus pada Outputnya yaitu Arus Drain (ID) akan sama dengan Arus Inputnya yaitu Arus Source (IS). Prinsip kerja tersebut sama dengan prinsip kerja sebuah pipa air di rumah kita dengan asumsi tidak ada kebocoran pada pipa air kita.
Besarnya arus listrik tergantung pada tinggi rendahnya Tegangan yang diberikan pada Terminal Gerbangnya (GATE (G)). Fluktuasi Tegangan pada Terminal Gate (VG) akan menyebabkan perubahan pada arus listrik yang melalui saluran IS atau ID. Fluktuasi yang kecil dapat menyebabkan variasi yang cukup besar pada arus aliran pembawa muatan yang melalui JFET tersebut. Dengan demikian terjadi penguatan Tegangan pada sebuah rangkaian Elektronika.
Junction FET atau sering disingkat dengan JFET memiliki 2 tipe berdasarkan tipe bahan semikonduktor yang digunakan pada saluran atau kanalnya. JFET tipe N-Channel (Kanal N) terbuat dari bahan Semikonduktor tipe N dan P-Channel (Kanal P) yang terbuat dari Semikonduktor tipe P.
1.1. JFET Kanal-N
Berikut dibawah ini adalah gambar struktur dasar JFET jenis Kanal-N.
Saluran atau Kanal pada jenis ini terbentuk dari bahan semikonduktor tipe N dengan satu ujungnya adalah Source (S) dan satunya lagi adalah Drain (D). Mayoritas pembawa muatan atau Carriers pada JFET jenis Kanal-N ini adalah Elektron.
Gate atau Gerbang pada JFET jenis Kanal-N ini terdiri dari bahan semikonduktor tipe P. Bagian lain yang terbuat dari Semikonduktor tipe P pada JFET Kanal-N ini adalah bagian yang disebut dengan Subtrate yaitu bagian yang membentuk batas di sisi saluran berlawanan Gerbang (G).
Tegangan pada Terminal Gerbang (G) menghasilkan medan listrik yang mempengaruhi aliran pada pembawa muatan yang melalui saluran tersebut. Semakin Negatifnya VG, semakin sempit pula salurannya yang akhirnya mengakibatkan semakin kecil arus pada outputnya (ID).
1.2. JFET Kanal-P
Berikut dibawah ini adalah gambar struktur dasar JFET jenis Kanal-P.
Saluran pada JFET jenis Kanal-P terbuat dari Semikonduktor tipe P. Mayoritas pembawa muatannya adalah Hole. Bagian Gate atau Gerbang (G) dan Subtrate-nya terbuat dari bahan Semikonduktor tipe N.
Di JFET Kanal-P, semakin Positifnya VG, semakin sempit pula salurannya yang akhirnya mengakibatkan semakin kecilnya arus pada Output JFET (ID).
Dari Simbolnya, kita dapat mengetahui mana yang JFET Kanal-N dan JFET Kanal-P. Anak Panah pada simbol JFET Kanal-N adalah menghadap ke dalam sedangkan anak panah pada simbol JFET Kanal-P menghadap keluar.
2. Metal Oxide Semiconduction Field Effect Transistor (MOSFET)
Seperti halnya JFET, Saluran pada MOSFET juga dapat berupa semikonduktor tipe-N ataupun tipe-P. Terminal atau Elektroda Gerbangnya adalah sepotong logam yang permukaannya dioksidasi. Lapisan Oksidasi ini berfungsi untuk menghambat hubungan listrik antara Terminal Gerbang dengan Salurannya. Oleh karena itu, MOSFET sering juga disebut dengan nama Insulated-Gate FET (IGFET). Karena lapisan Oksidasi ini bertindak sebagai dielektrik, maka pada dasarnya tidak akan terjadi aliran arus antara Gerbang dan Saluran. Dengan demikian, Impedansi Input pada MOSFET menjadi sangat tinggi dan jauh melebihi Impedansi Input pada JFET. Pada beberapa jenis MOSFET Impedansi dapat mencapai Triliunan Ohm (1012 Ohm). Dalam bahasa Indonesia, MOSFET disebut juga dengan Transistor Efek Medan Semikonduktor Logam-Oksida.
Salah kelemahan pada MOSFET adalah tipisnya lapisan Oksidasi sehingga sangat rentan rusak karena adanya pembuangan elektrostatik (Electrostatic Discharge).
Seperti yang disebut sebelumnya, bahwa MOSFET pada dasarnya terdiri dari 2 tipe yaitu MOSFET tipe N dan MOSFET tipe P.
2.1. MOSFET tipe N
MOSFET tipe N biasanya disebut dengan NMOSFET atau nMOS. Berikut dibawah ini adalah bentuk struktur dan Simbol MOSFET tipe N.
2.2. MOSFET tipe P
MOSFET tipe P biasanya disebut dengan PMOSFET atau pMOS. Dibawah ini adalah bentuk struktur dan Simbol MOSFET tipe P.
Kelebihan dan Kelemahan FET
Jika dibandingkan dengan Transistor Bipolar, FET memiliki beberapa kelebihan dan kelemahan. Salah satu kelebihan FET adalah dapat bekerja dengan baik di rangkaian elektronika yang bersinyal rendah seperti pada perangkat komunikasi dan alat-alat penerima (receiver). FET juga sering digunakan pada rangkaian-rangkaian elektronika yang memerlukan Impedansi yang tinggi. Namun pada umumnya, FET tidak dapat digunakan pada perangkat atau rangkaian Elektronika yang bekerja untuk penguatan daya tinggi seperti pada perangkat Komunikasi berdaya tinggi dan alat-alat Pemancar (Transmitter).
