Pengertian FET (Field Effect Transistor) dan Jenis-Jenis FET - Field Effect Transistor (FET) merupakan salah satu komponen elektronika aktif yang memanfaatkan medan listrik untuk mengendalikan konduktivitasnya. Dalam istilah bahasa Indonesia, FET juga sering disebut sebagai transistor efek medan. Penamaan ini merujuk pada sifat pengoperasian transistor ini, yang bergantung pada medan listrik yang diterapkan pada input gerbangnya.
Secara konstruksi, FET memiliki tiga terminal yang biasa disebut sebagai Gate (G), Drain (D), dan Source (S). Konsep dasar kerja FET mirip dengan transistor bipolar, namun perbedaannya terletak pada mekanisme pengendalian arus outputnya. Pada FET, arus output dikontrol oleh tegangan input yang diterapkan pada terminal Gate, sementara pada transistor bipolar, arus output (IC) dikendalikan oleh arus input (IB). Oleh karena itu, perbedaan utama antara transistor bipolar (NPN & PNP) dan Field Effect Transistor (FET) terletak pada prinsip pengendaliannya, di mana transistor bipolar menggunakan arus sebagai pengendali, sedangkan FET menggunakan tegangan.
FET juga sering disebut sebagai unipolar transistor atau transistor Eka katup. Istilah ini menggambarkan karakteristik FET yang kinerjanya tergantung pada satu pembawa muatan, baik itu berupa elektron atau hole. Di sisi lain, transistor bipolar memiliki dua jenis pembawa muatan, yaitu elektron yang membawa muatan negatif dan hole yang membawa muatan positif.
Julius Edgar Lilienfeld adalah salah satu tokoh yang menciptakan konsep FET pada tahun 1926, sementara Oscar Hell juga memberikan kontribusi pada pengembangan konsep ini pada tahun 1934. Perkembangan konsep FET ini menjadi salah satu tonggak penting dalam evolusi teknologi semikonduktor dan telah menghasilkan berbagai aplikasi penting dalam dunia elektronika modern.
Jenis Field Effect Transistor (FET) dan Cara Kerjanya
Pada dasarnya Field Effect Transistor terdiri dari dua jenis klasifikasi, yaitu JFET (Junction Field Effect Transistor) dan MOSFET (Metal Oxide Semiconduction Field Effect Transistor). Untuk lebih jelasnya, berikut pembahasannya :
1. Junction FET (JFET)
Junction Field Effect Transistor (JFET) adalah jenis FET yang prinsip kerjanya dapat diibaratkan seperti kran air yang mengatur aliran air dalam pipa. Pada JFET, elektron atau hole mengalir dari terminal source ke terminal drain. Arus pada output, yang disebut Arus Drain (ID), akan sama dengan arus pada inputnya, yaitu Arus Source (IS).
Prinsip kerja ini dapat diilustrasikan dengan analogi pipa air di rumah yang tidak memiliki kebocoran. Besarnya arus listrik yang mengalir tergantung pada tegangan yang diberikan pada terminal gerbang (Gate). Fluktuasi tegangan pada terminal Gate akan menyebabkan perubahan arus listrik yang melalui saluran IS dan ID.
Meskipun fluktuasi arus pembawa muatan yang melalui JFET relatif kecil, namun perubahan kecil tersebut dapat menghasilkan perubahan besar dalam arus listrik yang mengalir. Konsep ini memungkinkan JFET digunakan sebagai penguat tegangan dalam rangkaian elektronika.
JFET memiliki dua tipe berdasarkan bahan semikonduktor yang digunakan pada saluran atau kanalnya. JFET tipe N-Channel (Kanal N) terbuat dari bahan semikonduktor tipe N, sementara JFET tipe P-Channel (Kanal P) terbuat dari bahan semikonduktor tipe P. Kedua tipe ini memiliki karakteristik yang berbeda-beda dan dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan dalam rangkaian elektronika.
1.1 JFET Kanal-N
Transistor JFET tipe N-Channel, atau Junction Field Effect Transistor dengan kanal N, memiliki kanal yang terbentuk dari bahan semikonduktor tipe N, dengan Source dan Drain sebagai dua ujungnya. Mayoritas pembawa muatan pada JFET tipe N-Channel adalah elektron.
Gerbang (Gate) pada JFET tipe N-Channel terbuat dari bahan semikonduktor tipe P. Substrat, bagian yang membentuk batas di sisi saluran yang berlawanan dengan gerbang, juga terbuat dari bahan semikonduktor tipe P.
Tegangan yang diterapkan pada terminal gerbang menciptakan medan listrik yang mempengaruhi aliran pembawa muatan melalui saluran. Semakin negatif tegangan gerbang (VG), semakin sempit saluran tersebut, yang pada akhirnya mengakibatkan penurunan arus output (ID). Proses ini menggambarkan bagaimana JFET mengendalikan arus outputnya berdasarkan tegangan input pada gerbangnya.
1.2 JFET Kanal-P
Transistor JFET tipe P-Channel, atau Junction Field Effect Transistor dengan kanal P, memiliki saluran yang terbuat dari bahan semikonduktor tipe P. Bagian Gate dan Substrat-nya terbuat dari bahan semikonduktor tipe N. Mayoritas pembawa muatan pada JFET tipe P-Channel adalah Hole.
Pada JFET tipe P-Channel, semakin positif tegangan Gate (VG), semakin sempit saluran tersebut, yang mengakibatkan penurunan arus pada output JFET.
Untuk membedakan antara JFET tipe N-Channel dan JFET tipe P-Channel, perbedaan dapat dilihat dari simbolnya. Pada simbol JFET tipe N-Channel, anak panah menghadap ke dalam, sedangkan pada simbol JFET tipe P-Channel, anak panah menghadap ke luar. Perbedaan ini memudahkan identifikasi jenis JFET yang digunakan dalam suatu rangkaian.
2. Metal Oxide Semiconduction Field Effect Transistor (MOSFET)
MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) memiliki saluran yang terbuat dari semikonduktor tipe N atau tipe P, tergantung pada jenisnya. Terminal gerbangnya terbuat dari logam yang permukaannya dioksidasi. Lapisan oksidasi ini berfungsi untuk menghambat aliran listrik antara terminal gerbang dan saluran, sehingga lapisan oksidasi ini penting untuk mengendalikan aliran listrik dalam MOSFET.
MOSFET sering disebut sebagai Insulated-Gate FET (IGFET), karena lapisan oksidasi bertindak sebagai isolator atau dielektrik. Ini menyebabkan impedansi input MOSFET menjadi sangat tinggi, jauh melebihi impedansi input JFET. Beberapa jenis MOSFET bahkan memiliki impedansi input yang mencapai triliunan ohm (10^12 ohm).
Dalam bahasa Indonesia, MOSFET dapat disebut sebagai Transistor efek medan semikonduktor logam-oksida. Kelemahan utama MOSFET adalah ketebalan lapisan oksidasi yang tipis, yang membuatnya rentan terhadap kerusakan akibat discharge elektrostatis (Electrostatic Discharge).
MOSFET dibedakan menjadi dua jenis, yaitu tipe N dan tipe P. MOSFET tipe N disebut juga NMOSFET atau nMOS, sementara MOSFET tipe P disebut juga PMOSFET atau pMOS. Kedua jenis MOSFET ini memiliki karakteristik dan aplikasi yang berbeda, namun keduanya sangat penting dalam teknologi semikonduktor modern.
2.1 MOSFET tipe N
Berikut adalah bentuk struktur dan simbol MOSFET tipe N.
2.2 MOSFET tipe P
Berikut dibawah ini adalah bentuk struktur dan simbol MOSFET tipe P.
Kelebihan dan Kekurangan Field Effect Transistor (FET)
Jika dibandingkan dengan transistor bipolar, FET memiliki sejumlah kelebihan dan kekurangan yang dapat memengaruhi pilihannya dalam berbagai aplikasi. Kelebihan FET terletak pada kemampuannya untuk bekerja secara efisien dalam rangkaian elektronika yang memiliki sinyal rendah, seperti pada perangkat komunikasi dan alat penerima (receiver). Selain itu, FET juga sering digunakan dalam rangkaian elektronika yang memerlukan impedansi tinggi, karena FET memiliki impedansi input yang tinggi.
Namun, terdapat beberapa kelemahan yang perlu dipertimbangkan saat menggunakan FET. Salah satunya adalah keterbatasan dalam aplikasi yang membutuhkan penguatan daya tinggi, seperti pada perangkat komunikasi berdaya tinggi dan alat pemancar (transmitter). Hal ini disebabkan oleh karakteristik intrinsik FET yang kurang cocok untuk mengatasi daya tinggi dengan efisiensi yang sama seperti transistor bipolar.
Oleh karena itu, pemilihan antara FET dan transistor bipolar dalam suatu rangkaian elektronika harus mempertimbangkan kebutuhan spesifik dari aplikasi tersebut. Meskipun FET memiliki keunggulan dalam kinerja pada sinyal rendah dan impedansi tinggi, transistor bipolar tetap menjadi pilihan yang lebih cocok untuk aplikasi yang membutuhkan penguatan daya tinggi dan efisiensi dalam penggunaan daya.