Cara Kerja Transistor dan Kelebihannya

Komputer modern merevolusi kehidupan kita, melakukan tugas-tugas yang tak terbayangkan hanya beberapa dekade yang lalu. Ini dimungkinkan oleh serangkaian inovasi yang panjang, tetapi ada satu penemuan mendasar yang hampir semua hal lain andalkan: transistor.

Jadi apa itu transistor, dan bagaimana cara kerja transistor sehingga memungkinkan semua hal menakjubkan yang dapat dilakukan oleh komputer?

Komputer Elektronik Pertama (ENIAC)

Komputer elektronik pertama (ENIAC)
Sumber: flickr.com

Sebelum kemunculan transistor, ada bagian dari komputer generasi pertama yang menjalankan fungsi Transistor, tetapi tidak begitu berfungsi dengan baik dibandingkan cara kerja transistor yang sekarang.

Yah, pada intinya, semua komputer persis seperti namanya, mesin yang melakukan operasi matematika. Komputer paling awal adalah alat penghitung manual, seperti sempoa, sementara yang kemudian menggunakan bagian mekanis.

Apa yang membuatnya menjadi komputer adalah memiliki cara untuk merepresentasikan angka dan sistem untuk memanipulasinya. Komputer elektronik bekerja dengan cara yang sama, tetapi alih-alih pengaturan fisik, angka-angka tersebut diwakili oleh tegangan listrik.

Kebanyakan komputer tersebut menggunakan jenis matematika yang disebut logika Boolean yang hanya memiliki dua nilai yang mungkin, kondisi logis benar dan salah, dilambangkan dengan angka biner satu dan nol. Mereka diwakili oleh tegangan tinggi dan rendah.

Persamaan diimplementasikan melalui rangkaian gerbang logika yang menghasilkan output satu atau nol berdasarkan apakah input memenuhi pernyataan logis tertentu. Sirkuit ini melakukan tiga operasi logis mendasar, konjungsi, disjungsi, dan negasi.

Cara kerja konjungsi adalah sebuah gerbang “AND” yang memberikan output tegangan tinggi hanya jika menerima dua input tegangan tinggi, dan gerbang lainnya bekerja dengan prinsip yang sama. Sirkuit dapat digabungkan untuk melakukan operasi kompleks, seperti penambahan dan pengurangan.

Dan program komputer terdiri dari instruksi untuk melakukan operasi ini secara elektronik. Sistem semacam ini membutuhkan sebuah metode yang akurat dan juga andal untuk bisa mengendalikan arus listrik.

Komputer elektronik awal, seperti ENIAC, menggunakan alat yang disebut tabung vakum. Bentuk awalnya, dioda, terdiri dari dua elektroda dalam wadah kaca yang dievakuasi.

Menerapkan tegangan ke katoda membuatnya memanas dan melepaskan elektron. Jika anoda berada pada potensial positif yang sedikit lebih tinggi, elektron tertarik padanya, menyelesaikan rangkaian.

Aliran arus searah ini dapat dikontrol dengan memvariasikan tegangan ke katoda, yang membuatnya melepaskan lebih banyak atau lebih sedikit elektron. Tahap selanjutnya adalah triode, yang menggunakan elektroda ketiga yang disebut grid.

Grid adalah layar kawat antara katoda dan anoda di mana elektron bisa lewat. Memvariasikan tegangannya membuatnya menolak atau menarik elektron yang dipancarkan oleh katoda, sehingga memungkinkan peralihan arus yang cepat.

Kemampuan untuk memperkuat sinyal juga membuat triode penting untuk radio dan komunikasi jarak jauh. Namun terlepas dari kemajuan ini, tabung vakum tidak dapat diandalkan dan berukuran terlalu besar. Dengan 18.000 triode, ENIAC hampir seukuran lapangan tenis dan beratnya 30 ton.

Tabung sering pecah dan gagal setiap hari, dan dalam satu jam, bisa menghabiskan jumlah listrik yang digunakan oleh 15 rumah dalam sehari. Lalu apa ada solusi dari ENIAC?

Apa itu dan Bagaimana Cara Kerja Transistor

Solusi dari ENIAC yaitu transistor. Transistor adalah sebuah perangkat semikonduktor yang mengubah sinyal lemah dari rangkaian resistansi rendah sampai ke resistansi tinggi.

Yang membedakan cara kerja transistor dari pendahulunya adalah, transistor menggunakan semikonduktor, seperti silikon yang diperlakukan dengan elemen berbeda untuk membuat tipe-N yang memancarkan elektron, dan tipe-P yang menyerap elektron.

Semikonduktor diatur dalam tiga lapisan bergantian dengan terminal di masing-masing. Emitter, Base, dan Collector. Pada umumnya ini adalah transistor NPN, karena fenomena tertentu pada antarmuka P-N, daerah khusus yang disebut persimpangan P-N terbentuk antara Emitter dan Base.

Area ini hanya menghantarkan listrik saat tegangan melebihi ambang batas tertentu diterapkan. Jika tidak, area itu tetap akan dimatikan. Dengan cara ini, variasi kecil pada tegangan input dapat digunakan untuk beralih dengan cepat antara arus output tinggi dan rendah. Keuntungan dari transistor terletak pada efisiensi dan ukurannya.

Karena tidak memerlukan pemanasan, transistor lebih tahan lama dan menggunakan lebih sedikit daya. Fungsionalitas ENIAC yang seukuran lapangan tenis sekarang dapat dilampaui oleh satu microchip seukuran kuku dan membuktikan bahwa cara kerja transistor begitu efisien.

Dengan triliunan kalkulasi per detik, komputer saat ini mungkin tampak seperti melakukan keajaiban, tetapi di balik itu semua, setiap operasi individu masih sesederhana menjentikkan sakelar.

Penutup

Transistor membawa perubahan yang sangat besar dalam dunia komputer, cara kerja transistor juga jauh lebih baik dibandingkan dengan pendahulunya, ENIAC. Bagaimana? Apa kamu sudah pada dengan artikel mengenai Cara Kerja Transistor dan Kelebihannya.

Tinggalkan komentar