Mengenal jenis dan cara kerja MOSFET – MOSFET (Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor) adalah salah satu dari jenis transistor FET yang banyak digunakan pada berbagai rangkaian elektronika. Jenis transistor efek medan ini dapat digunakan sebagai penguat sinyal dan sistem switching.
MOSFET terbagi menjadi dua jenis yang berbeda berdasarkan struktur dan proses pembuatannya, yaitu : tipe Depletion dan tipe Enhancement. Akan tetapi yang sering diguunakan dan banyak diproduksi adalah MOSEFT dengan tipe enhancement.
Transistor MOSFET sangat berbeda secara struktur dengan transistor bipolar. Karena itu kita tidak boleh mengganti MOSFET denggan transistor biasa, karena dapat meyebabkan kerusakan pada transistor tersebut. Anda dapat melihat artikel jenis jenis transistor untuk mengetahui klasifikasi transistor secara luas.
Jenis jenis MOSFET
Seperti telah dijelaskan sebelumnya, MOSFET merupapkan salah satu jenis dari kelompok besar transistor FET atau transistor efek medan ( Field Effect Transistor). Pada jenis transistor MOSFET, terminal gate diisolasi dari saluran pembawa arus utama. Karena itu jenis FET ini juga sering dimasukkan dalam kelompok transistor IG-FET atau Insulated Gate Field Effect Transistor.
Karena gate terisolasi dengan source, maka resistensi yang muncul di antara kedua terminal ini sangat besar, sekitar > 1K Ohm.
Sama seperti jenis transistor pada umumnya, MOSFET seperti sebuah resistor yang resistensi dikendalikan menggunakan bias tegangan pada terminal gate. Sejumlah kecil tegangan yang dimasukkan pada terminal gate dapat mengendalikan aliran arus listrik pada source – drain.
MOSFET juga dilengkapi dengan 3 buah terminal seperti transistor, yaitu : Gate (G), Source (S) dan Drain (D). Sebenarnya terdapat satu lagi terminal yang ada pada jenis transistor ini, yang disebut dengan nama subtract atau body.
Transistor MOSFET terdiri dari dua jenis yang berbeda berdasarkan jenis saluran atau channel yang ada pada source – drain :
- MOSFET tipe N channel, memiliki saliran elektron pada source – drain.
- MOSFET tipe P channel, mempunyai saluran hole pada source – drain.
Selain itu, MOSFET juga terbagi ke dalam dua jenis yang berbeda, yaitu : Jenis Depletion dan jenis Enhancement. Kedua jenis MOSFET ini akan kita bahas berikut ini :
Jenis depletion
Ciri utama MOSFET tipe depletion adalah membutuhkan tegangan source – gate agar MOSFET dalam kondisi menutup. Dengan kata lain ketika MOSFET jenis depletion diberi tegangan bias, maka komponen ini akan beroperasi dengan cara menutup aliran arus pada source – drain.
Simbol untuk MOSFET jenis depletion pada tipe saluran-N dan saluran-P ditunjukkan pada gambar diatas di atas. Dalam simbol di atas, kita dapat mengamati bahwa terminal keempat (substrat) terhubung ke ground. Tetapi dalam MOSFET diskrit terhubung ke terminal sumber.
Garis tebal kontinu yang terhubung antara saluran drain dan terminal source mewakili jenis penipisan. Simbol panah menunjukkan jenis saluran, seperti saluran-N atau saluran-P.
Dalam jenis MOSFET ini, lapisan tipis silikon disimpan di bawah terminal gate. Transistor MOSFET mode depletion umumnya ON pada tegangan sumber gerbang nol (VGS). Konduktivitas saluran dalam MOSFET depletion kurang dibandingkan dengan MOSFET enhancement.
Jenis enhancement
MOSFET jenis enhancement mirip dengan sakelar “open” dimana jenis transistor ini memerlukan tegangan source – gate (VGS) untuk mengoperasikannya. Simbol MOSFET mode enhancement N-channel dan P-channel ditunjukkan di bawah ini.
Di sini, kita dapat mengamati bahwa garis putus-putus terhubung antara source dan drain mewakili jenis mode enhancement. Pada jenis MOSFET enhancement, konduktivitas meningkat dengan ketika lapisan oksida ditambahkan ke pada partikel pembawa muatan.
Lapisan oksida ini disebut sebagai ‘Lapisan Inversi’. Saluran pembaewa muatan terbentuk antara drain dan source pada tipe yang berlawanan dengan substrat. Tipe N-channel dibuat dengan substrat tipe-P. Sementara channel-P dibuat dengan substrat tipe-N. Konduktivitas saluran elektron atau hole tergantung pada saluran tipe-N atau tipe-P masing-masing jenis MOSFET.
Cara kerja MOSFET
Cara kerja MOSFET adalah pengendalian aliran arus antara terminal source dan drain yang dilakukan dengan pengaturan bias tegangan pada terminal gate. Kita dapat menggambarkan saluran antara source dan drain seperti sebuah resistor, dimana hambatannya dapat diatur melalui bias yang diberikan pada gate.
Kita dapat menjadikan hubungan antara source dan drain memiliki hambatan sangat besar sehingga tidak memungkinkan arus listrik dapat melewatinya. Atau kita pun bisa menghilangkan hambatan pada kedua terminal tersebut, sehingga bisa dilalui arus listrik. Semua itu dapat dilakukan dengan pengaturan pemberian bias tegangan pada terminal gate.
Saat beroperasi di dalam sirkuit elektronika, MOSFET dapat berada dalam 3 area atau kondisi yang berbeda. Perbedaan area kerja MOSFET ini ditentukan melalui bias tegangan pada terminal gate.
Berikut ini 3 area yang bisa dialami oleh MOSFET :
1. Area Cut Off
Pada area ini, MOSFET akan berada pada kondisi Off atau tidak aktif. Sehingga tidak ada arus listrik yang dapat melewatinya. Kondisi ini dapat digambarkan seperti sebuah saklar dalam posisi terbuka atau open. Untuk mendapatkan kondisi cut off bisa dilakukan dengan cara memberikan bias balik pada terminla gate.
2. Area saturasi
Wilayah saturasi pada MOSFET dapat dicapai ketika kita memberikan bias tegangan pada terminal gate melebihi nilai maksimum breakdown. Sehingga hambatan antara terminal source dan drain menjadi sangat kecil, bahkan mendekati nol.
Pada kondisi ini kita dapat membayangkan MOSFET seperti saklar dalam keadaan tertutup atau close. Sehingga kita dapat melewatkan arus listrik melalui terminal source dan drain.
3. Area ohmix atau linier
Area ini merupakan kondisi MOSFET diantara Cut Off dan Saturasi. Dengan pemberian bias tegangan yang tepat pada gate akan dicapai kondisi MOSFET dalam area aktif yang memungkinkannya dapat bertindak sebagai penguat.
Sejumlah besar arus listrik dan tegangan akan dihasilkan oleh MOSFET di antara source – drain yang merupakan hasil dari penguatan sinyal yang dimasukkan pada gate.
Cara kerja MOSFET pada area ohmix atau aktif ini yang banyak digunak sebagai penguat sinyal.
Agar dapat berada pada area kerja yang diinginkan, kita mesti memberikan bias tegangan yang tepat pada terminal gate MOSFET. Perhatikan bahwa MOSFET tipe N channel membutuhkan bias positif pada gate untuk melewatkan aliran elektron pada source – drain.
Sementara pada jenis P channel membutuhkan tegangan bias negatif untuk terminal gate agar dapat mengalirkan hole diantara source dan drain.
Besar tegangan bias yang tepat agar MOSFET dapat berada pada area tertentu sesuai yang diinginkan dapat dilihat pada tabel datasheet jenis MOSFET yang dipakai.
