Mode Kerja Transistor
Tidak seperti resistor, yang mempunyai hubungan tegak linear antara tegangan dan arus, transistor adalah perangkat non-linear.
Transistor memiliki empat mode operasi yang berbeda, yang menggambarkan arus yang mengalir melaluinya (ketika kita berbicara tentang aliran arus melalui transistor, hal ini berarti arus mengalir dari kolektor ke emitor dari NPN).
Ada 4 mode operasi pada transistor, yaitu :
- Saturasi : Kondisi dimana transistor bertindak sebagai short circuit, sehingga arus mengalir bebas dari kolektor ke emitor.
- Cut-off : Kondisi dimana transistor bertindak sebagai Open circuit, sehingga tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor.
- Active (Forward-Active) : Arus yang mengalir dari kolektor ke emitor sebanding dengan arus yang mengalir ke basis.
- Reverse-Active : Seperti mode aktif, arus yang mengalir sebanding dengan arus basis, tetapi mengalir secara terbalik sehingga arus mengalir dari emitor ke kolektor
Untuk menentukan transistor berada pada mode apa, kita perlu melihat tegangan pada masing-masing pin dimana saling berhubungan satu sama lain.
Tegangan dari basis ke emitor (VBE), dan dari basis ke kolektor (VBC) mengatur mode transistor, perhatikan gambar dari hubungan tegangan pada pin transistor berikut
Grafik kuadran yang disederhanakan di atas menunjukkan bagaimana tegangan positif dan negatif pada terminal-terminal tersebut memengaruhi mode transistor, meskipun pada kenyataannya mungkin kesulitan dalam mengingatnya.
Catatan: Halaman ini berfokus pada transistor NPN. Untuk memahami cara kerja transistor PNP, cukup balik polaritas dan tanda > dan <.
Transistor Mode Saturasi
Saturasi adalah mode aktif dari sebuah transistor sehingga transistor dalam mode saturasi bertindak seperti hubungan pendek (short circuit) antara kolektor dan emitor.
Dalam mode saturasi kedua "dioda" dalam transistor adalah bias maju. Itu berarti VBE harus lebih besar dari 0, dan begitu juga VBC. Dengan kata lain, VB harus lebih tinggi daripada VE dan VC.
VB > VC VB > VE
VBE harus lebih besar dari ambang tegangan untuk memasuki mode saturasi, ada banyak singkatan untuk jatuh tegangan ini contohnya seperti -Vth, Vγ, dan Vd dan variasi nilai aktual antara transistor (dan lebih jauh lagi berdasarkan suhu).
Pada transistor (dalam suhu kamar) kita dapat memperkirakan penurunan ini sekitar 0,6V.
Yang harus diperhatikan adalah tidak ada konduksi sempurna antara emitor dan kolektor, sehingga penurunan tegangan kecil akan terbentuk di antara simpul-simpul tersebut.
Lembar data transistor akan mendefinisikan tegangan ini sebagai tegangan saturasi CE VCE (sat) yaitu sebuah tegangan dari kolektor ke emitor yang diperlukan untuk saturasi.
Nilai ini biasanya sekitar 0,05-0,2V, nilai ini berarti VC harus sedikit lebih besar dari VE (tetapi keduanya masih kurang dari VB) agar didapatkan transistor dalam mode saturasi.
Transistor Mode Cutoff
Mode cutoff bisa dikatakan sebagai kebalikan dari mode saturasi, dimana transistor dalam mode cutoff mati artinya tidak ada arus kolektor sehingga juga tidak ada arus ke emitor. Transistor mode cuttoff ini hampir terlihat seperti sirkuit terbuka.
Untuk membuat transistor dalam keadaan mode cutoff, tegangan basis harus lebih kecil dari tegangan emitor dan kolektor diaman VBC dan VBE keduanya harus negatif.
VC > VB VE > VB
Pada aplikasinya, VBE dapat berada di mana saja antara 0V dan Vth (~ 0,6V) untuk mencapai mode cutoff.
Transistor Mode Active / Forward Active
Untuk beroperasi dalam mode aktif, VBE transistor harus lebih besar dari nol dan VBC harus negatif. Dengan demikian, tegangan pada basis harus lebih kecil daripada kolektor, tetapi lebih besar dari emitor, dengan kata lain kolektor harus lebih besar dari emitor.
VC > VB > VE
Pada aplikasinya, kita membutuhkan jatuh tegangan maju non-zero/bukan nol (disingkat Vth, Vγ, atau Vd) dari basis ke emitor (VBE) untuk "menghidupkan" transistor, biasanya tegangan ini sekitar 0,6V.
Penguatan Dalam Mode Aktif (Amplifying in Active Mode)
Mode aktif adalah mode transistor yang paling kuat karena dapat mengubah suatu perangkat menjadi amplifier, diaman arus yang masuk ke pin basis menguatkan arus yang mengalir masuk ke kolektor dan mengeluarkannya ke emitor.
Notasi singkatan untuk gain (faktor amplifikasi) dari transistor adalah β (Kamu mungkin juga akan menemukanya dalam simbol lain seperti βF, atau hFE). β secara linear menghubungkan arus kolektor (IC) ke arus basis (IB):
IC = β IB
Nilai aktual dari β bervariasi tergantung transistornya, biasanya sekitar 100, tetapi ada juga yang berkisar antara 50 hingga 200 atau bahkan sampai 2000, semuanya tergantung pada transistor yang digunakan serta berapa banyak arus yang melewatinya.
Misalnya jika transistor yang kamu miliki β 100, berarti arus input 1 mA ke basis dapat menghasilkan arus 100 mA melalui kolektor.
Berikut ini transitor mode aktif VBE = Vth, and IC = β IB.
Bagaimana dengan arus emitor IE? Dalam mode aktif, arus kolektor dan basis masuk ke perangkat, dan IE keluar.
Untuk menghubungkan arus emitor ke arus kolektor, terdapat nilai konstan lain yaitu α. α adalah gain arus basis umum, yang menghubungkan arus-arus tersebut seperti: 
α biasanya hampir mendekati tetapi kurang dari 1. Itu berarti IC sangat dekat tetapi kurang dari IE dalam mode aktif, kamu bisa menggunakan β untuk menghitung α, atau sebaliknya: 
Misalnya β adalah 100 maka α adalah 0,99. Jadi, misalnya jika IC 100 mA maka IE adalah 101mA.
Transistor Mode Reverse Acvite
Sama seperti mode saturasi yang merupakan kebalikan dari cutoff, mode reverse active adalah kebalikan dari mode active.
Transistor dalam mode reverse active mengalirkan bahkan menguatkan arus tetapi mengalir ke arah yang berlawanan yaitu arus mengalir dari emitor ke kolektor. Karena membalikkan mode aktif maka β (βR dalam hal ini) memiliki nilai jauh lebih kecil.
Untuk membuat transistor dalam keadaan mode reverse active, tegangan emitor harus lebih besar dari basis, dan harus lebih besar dari kolektor (VBE <0 dan VBC> 0).
VC < VB < VE
Pada transistor mode reverse active biasanya digunakan pada keadaan ketika kamu ingin menggerakkan transistor tetapi sangat jarang dirancang untuk digunakan pada sebuah peralatan.