BJT (Bipolar Junction Transistor)
tersusun atas tiga material semikonduktor terdoping yang dipisahkan oleh
dua sambungan pn. Ketiga material semikonduktor tersebut dikenal dalam
BJT sebagai emitter, base dan kolektor (Gambar 1). Daerah base merupakan
semikonduktor dengan sedikit doping dan sangat tipis bila dibandingkan
dengan emitter (doping paling banyak) maupun kolektor (semikonduktor
berdoping sedang). Karena strukturnya fisiknya yang seperti itu,
terdapat dua jenis BJT. Tipe pertama terdiri dari dua daerah n yang
dipisahkan oleh daerah p (npn), dan tipe lainnya terdiri dari dua daerah
p yang dipisahkan oleh daerah n (pnp). Sambungan pn yang menghubungkan
daerah base dan emitter dikenal sebagai sambungan base-emiter (base-emitter junction), sedangkan sambungan pn yang menghubungkan daerah base dan kolektor dikenal sebagai sambungan base-kolektor (base-collector junction).
Gambar 1. Dua Jenis Bipolar Junction Transistor (BJT)
Gambar 2 menunjukkan simbol skematik untuk bipolar junction transistor tipe npn dan pnp. Istilah bipolar digunakan karena adanya elektron dan hole sebagai muatan pembawa (carriers) didalam struktur transistor.
Gambar 2. Simbol BJT tipe npn dan pnp
Prinsip Kerja Transistor
Gambar 3 menunjukkan rangkaian kedua
jenis transistor npn dan pnp dalam mode operasi aktif transistor sebagai
amplifier. Pada kedua rangkaian, sambungan base-emiter (BE) dibias maju
(forward-biased) sedangkan sambungan base-kolektor (BC) dibias mundur (reverse-biased).
Gambar 3. Forward-Reverse Bias pada BJT
Sebagai gambaran dan ilustrasi kerja
transistor BJT, misalkan pada transistor npn (gambar 4). Ketika base
dihubungkan dengan catu tegangan positif dan emiter dicatu dengan
tegangan negatif maka daerah depletion BE akan menyempit. Pencatuan ini
akan mengurangi tegangan barrier internal sehingga muatan mayoritas
(tipe n) mampu untuk melewati daerah sambungan pn yang ada. Beberapa
hole dan elektron akan mengalami rekombinasi di daerah sambungan
sehingga arus mengalir melalui device dibawa oleh hole pada base(daerah
tipe-p) dan elektron pada emiter (daerah tipe-n ). Karena derajat doping
pada emiter (daerah tipe n) lebih besar daripada base (daerah tipe p),
arus maju akan dibawa lebih banyak oleh elektron. Aliran dari muatan
minoritas akan mampu melewati sambungan pn sebagai kondisi reverse bias
tetapi pada skala yang kecil sehingga arus yang timbul pun sangat kecil
dan dapat diabaikan.
Elektron banyak mengalir dari emiter ke
daerah base yang tipis. Karena daerah base berdoping sedikit, elektron
pada hole tidak dapat berekombinasi seluruhnya tetapi berdifusi ke dalam
daerah depletion BC. Karena base dicatu negatif dan kolektor dicatu
positif (reverse bias), maka depletion BC akan melebar. Pada
daerah depletion BC, elektron yang mengalir dari emiter ke base akan
terpampat pada daerah depletion BC. Karena pada daerah kolektor terdapat
muatan minoritas (ion positif) maka pada daerah sambungan BC akan
terbentuk medan listrik oleh gaya tarik menarik antara ion positif dan
ion negatif sehingga elektron tertarik kedaerah kolektor. Arus listrik
kemudian akan mengalir melalui device.