BJT VS. MOSFET: Apa Bedanya?

Dalam setiap proyek desain elektronik, pemilihan transistor dapat menentukan keberhasilan atau kegagalan proyek Anda. Transistor Bipolar Junction (BJT) dan Transistor Efek Medan Semikonduktor-Oksida-Logam (MOSFET) adalah dua transistor yang umum digunakan dalam rangkaian elektronik. Meskipun kedua jenis transistor ini dapat digunakan untuk penguatan dan pensaklaran, prinsip dasar dan aplikasinya sangat berbeda.

Di sini, kami akan menguraikan perbedaan, kekuatan, dan kelemahan BJT dan MOSFET. Kami akan memandu Anda tentang cara memilih transistor yang tepat untuk proyek desain elektronik Anda. Pada akhirnya, Anda akan memahami di mana sebaiknya menggunakan masing-masing transistor dan alasannya.

Apa itu BJT?

Transistor Sambungan Bipolar (BJT) adalah perangkat yang dikendalikan arus yang memperkuat atau mengalihkan sinyal listrik. Transistor ini terdiri dari tiga lapisan bahan semikonduktor yang didoping, dengan dua sambungan yang terbentuk di dalam transistor. Lapisan-lapisan dalam BJT disebut sebagai:

· Emitor: Lapisan yang menyediakan pembawa muatan.

· Mendasarkan: Lapisan dalam mengendalikan aliran pembawa muatan.

· Pengumpul: Lapisan yang mengumpulkan pembawa muatan dari emitor.

Prinsip Kerja BJT

Prinsip kerja BJT berpusat pada kendali arus. Ketika arus kecil mengalir ke sambungan basis-emitor, arus besar mengalir di antara kolektor dan emitor. Prinsip ini biasanya disebut sebagai penguatan arus. Basis bertindak sebagai regulator, sehingga mengendalikan arus kolektor-emitor.

Operasi utama BJT dapat diringkas sebagai berikut:

· Aliran elektron (dalam tipe NPN) atau lubang (dalam tipe PNP).

· Kontrol melalui arus basis.

Apa itu Transistor NPN?

Transistor NPN merupakan jenis BJT yang memiliki lapisan semikonduktor tipe-P yang diapit di antara dua lapisan semikonduktor tipe-N.

Apa itu Transistor PNP?

Transistor PNP merupakan jenis BJT yang lapisan tipe-N-nya diapit di antara dua lapisan tipe-P.

Karakteristik Utama BJT

· Penguatan Arus Tinggi: Ini ideal untuk memperkuat sinyal lemah.

· Sensitivitas Suhu:Kinerja lebih mungkin menurun pada suhu yang lebih tinggi.

· Penanganan Analog: Cocok untuk aplikasi analog karena operasinya linier.

Perbandingan antara Berbagai Jenis Penguat BJT

Apa itu MOSFET?

MOSFET adalah singkatan dari "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor". Pada dasarnya, MOSFET adalah perangkat yang dikontrol tegangannya dan digunakan untuk aplikasi switching maupun amplifikasi. MOSFET memiliki tiga bagian utama yang dijelaskan di bawah ini:

· Gerbang: Digunakan untuk mengontrol MOSFET.

· sumber:Ini menyediakan pembawa muatan.

· Menguras:Menerima pembawa.

Dalam MOSFET, terdapat lapisan oksida tipis antara gerbang dan saluran, yang mengisolasi dan mencegah aliran arus searah, sehingga menjadikan MOSFET perangkat yang sangat efisien.

Apa itu MOSFET mode penipisan?

MOSFET mode deplesi adalah jenis MOSFET yang biasanya ON bahkan pada tegangan gerbang-ke-sumber (VGS) nol. Karakteristik "normal-on" ini memungkinkan MOSFET untuk mengalirkan arus secara default, layaknya sakelar tertutup. Dalam diagram rangkaian, MOSFET mode deplesi direpresentasikan oleh garis kanal solid, yang menunjukkan adanya kanal aktif (konduktif) pada bias gerbang nol.

Untuk mematikan MOSFET deplesi n-channel, kita perlu menerapkan tegangan gerbang-ke-sumber negatif (-VGS). Bias negatif ini menguras elektron bebas pada kanal, sehingga menghentikan aliran arus. Sebaliknya, jika kita meningkatkan VGS ke arah positif, kanal akan mendapatkan lebih banyak elektron, sehingga meningkatkan aliran arus.

Untuk MOSFET deplesi kanal-p, situasinya justru sebaliknya. Ketika kita menerapkan bias gerbang positif +VGS, kanal akan terkuras lubang dan dimatikan. Sementara itu, bias gerbang negatif -VGS akan memungkinkan lebih banyak arus mengalir.

Meskipun MOSFET mode deplesi tidak umum di kalangan perancang, karena MOSFET mode peningkatannya (yang biasanya mati pada VGS = 0) dapat digunakan dalam aplikasi tertentu yang mengharuskan perangkat dalam kondisi "ON" secara default. Anggap saja seperti sakelar "normal tertutup" yang dapat dibuka dengan tegangan gerbang yang sesuai.

Apa itu Enhancement Mode MOSFET?

MOSFET mode-peningkatan adalah jenis transistor MOS yang banyak digunakan. MOSFET ini berperilaku berbeda dari jenis mode-deplesi. Dalam mode peningkatan, kanal biasanya "OFF" ketika tidak ada tegangan gerbang-ke-sumber (VGS = 0 V).

Dalam diagram rangkaian, saluran diwakili oleh garis putus-putus. Ini merupakan indikasi bahwa arus tidak mengalir secara default.

MOSFET Peningkatan N-Channel

Biasanya MATI: Pada VGS = 0, tidak ada jalur bagi arus untuk mengalir.

Menyalakan: Ketika VGS melebihi tegangan ambang batas tertentu (VTH), elektron tertarik ke area di bawah gerbang, menciptakan (atau "meningkatkan") saluran konduktif. Arus kini dapat mengalir dari drain ke source.

Tegangan Lebih Tinggi, Arus Lebih Tinggi: Saat Anda meningkatkan VGH melampaui VTH, saluran menjadi lebih baik dalam menghantarkan arus, sehingga ada lebih banyak arus yang mengalir.

Analogi Beralih: Bayangkan seperti sakelar yang “biasanya terbuka”—dengan memberikan tegangan positif, sakelar akan tertutup dan arus dapat mengalir.

MOSFET Peningkatan P-Channel

Biasanya MATI: Pada VGS = 0, tidak ada arus yang mengalir.

Menyalakan: Ketika kita menerapkan tegangan gerbang-ke-sumber negatif, ia menciptakan saluran konduktif dengan menarik lubang.

Semakin tinggi Tegangan Negatif, semakin besar pula arus yang mengalir: Meningkatkan tegangan negatif akan membuat saluran lebih konduktif, sehingga memungkinkan lebih banyak arus mengalir.

Analogi Beralih: Untuk MOSFET saluran-p, tegangan negatif pada gerbang “menutup” sakelar, sedangkan tegangan nol atau positif menjaga sakelar tetap terbuka.

Untuk meringkas, MOSFET mode-peningkatan dimulai dengan kanal terbuka (tanpa konduksi) dan membutuhkan tegangan gerbang (positif untuk kanal-n, negatif untuk kanal-p) untuk "meningkatkan" atau menciptakan jalur konduksi. Inilah mengapa kami menyebutnya perangkat "normal terbuka": perangkat ini hanya memungkinkan arus mengalir ketika tegangan gerbang cukup berbeda dari tegangan sumber.

Prinsip Kerja MOSFET

Pada MOSFET, aliran arus dikendalikan oleh medan listrik. Ketika tegangan diberikan ke gerbang, konduktivitas saluran antara sumber dan drain akan meningkat (meningkatkan) atau menurun (mengurangi). Seluruh proses ini bergantung pada medan listrik, alih-alih aliran arus. MOSFET dapat mengelola arus secara presisi dengan kehilangan daya minimum.

Mengapa MOSFET lebih disukai dalam suatu rangkaian?

MOSFET memiliki struktur kontrol yang cepat. Hanya dengan memvariasikan tegangan di gerbang, kita dapat mengatur besarnya arus yang mengalir antara sumber dan saluran pembuangan. MOSFET adalah perangkat yang efisien dan disetel dengan baik, sehingga menjadikannya pilihan utama untuk merancang rangkaian elektronika daya yang tangguh.

Mengapa kita harus menggunakan MOSFET dan bukan BJT?

Jika kita membandingkan BJT vs MOSFET, ia menawarkan fitur-fitur berikut:

Impedansi Input Lebih Tinggi: MOSFET hampir tidak menarik arus di gerbang. Inilah alasan utama kami mengurangi konsumsi daya di sisi kontrol.

Peningkatan Kinerja Frekuensi Tinggi: MOSFET adalah perangkat semikonduktor dengan perpindahan cepat. Fitur ini membuatnya ideal untuk RF (Frekuensi Radio) dan aplikasi berkecepatan tinggi lainnya.

Karakteristik Utama MOSFET

Berikut ini adalah karakteristik dasar MOSFET:

Impedansi Masukan Tinggi: Arus gerbang sangat rendah dan konsumsi daya minimum.

Beralih Cepat: Kontrol hidup/mati yang cepat membuatnya cocok untuk sirkuit frekuensi tinggi.

Konsumsi Daya Rendah: Pilihan pertama untuk rangkaian elektronik yang efisien.

BJT VS MOSFET: Perbandingan Singkat

Perbandingan BJT VS. MOSFET sebagai Penguat

Mari kita bandingkan kelebihan dan kekurangan penguat BJT dan MOSFET. Perbandingan ini pasti akan membantu Anda memilih transistor yang tepat untuk proyek Anda.

Penguat BJT

Kekuatan: Karakteristik linearnya menjadikannya kandidat kuat untuk rangkaian audio dan analog di mana kesetiaan sinyal sangat penting.

Penguatan Arus Tinggi: Penguat BJT menghasilkan keluaran yang halus dan konsisten untuk aplikasi audio/frekuensi rendah.

Penguat MOSFET

Kekuatan: Mereka adalah pilihan pertama untuk pengaturan RF (frekuensi radio) dan daya tinggi karena kecepatan dan efisiensinya.

Lebih Sedikit Distorsi: Penguat MOSFET menawarkan distorsi yang sangat rendah dan mempertahankan kejernihan sinyal pada spektrum yang luas, terutama pada frekuensi yang lebih tinggi.

Membandingkan BJT VS. MOSFET sebagai Sakelar

Mari kita tentukan kapan menggunakan MOSFET dan kapan menggunakan BJT dalam aplikasi switching kita.

BJT sebagai Sakelar

Pro: BJT adalah perangkat berbiaya rendah dan mudah digunakan. BJT cocok untuk berbagai tugas berdaya rendah.

Cons: Kecepatan switching BJT lebih lambat dibandingkan MOSFET. BJT juga memiliki rugi daya yang tinggi, sehingga tidak cocok untuk sirkuit switching yang efisien dan cepat.

MOSFET sebagai Switch

Pro: MOSFET merupakan kandidat ideal untuk aplikasi berkecepatan tinggi seperti SMPS (Switched Mode Power Supplies) dan pengendali motor karena peralihannya cepat dan resistansinya rendah.

Cons: MOSFET daya tinggi seringkali mahal, tetapi efisiensinya dan kekokohan kontrolnya mengimbangi biaya awal.

Jenis MOSFET: NMOS VS PMOS

BJT VS MOSFET: Mana yang harus dipilih?

Untuk Amplifier

· Jika Anda memerlukan linearitas dan penguatan arus tinggi gunakan BJT seperti pada penguat audio.

· MOSFET berkinerja lebih baik karena peralihannya yang cepat dan efisiensinya yang tinggi. Paling cocok untuk amplifier frekuensi tinggi dan daya tinggi.

Untuk Aplikasi Switching

· MOSFET ideal untuk kontrol on/off cepat dengan kehilangan daya minimal. MOSFET menawarkan stabilitas termal yang baik.

· BJT sangat cocok untuk desain sederhana dan berbiaya rendah di mana frekuensi switching sedang atau tidak terlalu penting.

Ringkasan

Ketika Anda harus memutuskan antara BJT atau MOSFET, Anda harus terlebih dahulu merancang kebutuhan Anda. Anda perlu mempersempit apakah transistor akan digunakan sebagai sakelar atau penguat, apakah rangkaiannya berkecepatan tinggi atau tidak, apakah kita harus merancang rangkaian yang efisien atau hanya kontrol biasa.

BJT ideal untuk amplifikasi analog. BJT menawarkan desain yang terjangkau, sementara MOSFET unggul dalam aplikasi kecepatan tinggi dan efisiensi energi. Dengan memahami kekuatan dan keterbatasan unik masing-masing, kita dapat memilih transistor yang memberikan kinerja optimal untuk proyek desain elektronika daya spesifik Anda.