Ada cukup banyak komponen kelistrikan yang mungkin sangat membingungkan. Dari load cell sampai power supply punya fungsinya sendiri. Tapi apa kamu pernah mendengar mosfet? Belum? Jangan khawatir, dalam artikel ini, kita akan membahas dasar-dasar, prinsip cara kerja MOSFET, dan bagaimana kamu dapat menggunakannya dalam kehidupan sehari-hari!
Daftar Isi
Cara Kerja Mosfet
MOSFET adalah singkatan dari Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Pada MOSFET, bagian MOS berkaitan dengan struktur transistor, sedangkan bagian FET berkaitan dengan cara kerjanya. Komponen ini juga dikenal sebagai IGFET (Transistor Efek Medan Gerbang Terisolasi). Namun di dunia digital, ukuran MOSFET terlalu kecil sehingga miliaran di antaranya dapat tergabung dalam satu chip.
Untuk saat ini hanya ada dua tipe dasar mosfet:
- Enhancement-MOSFET
- Depletion-MOSFET
Khusus untuk artikel ini, kami akan menjelaskan tipe yang paling populer, Enhancement-MOSFET atau E-MOSFET.
Struktur Dasar MOSFET
Terlepas dari jenisnya, layaknya relay dan transistor konvensional lainnya, MOSFET juga terbuat dari bahan semikonduktor seperti silikon. Dalam bentuknya yang murni, semikonduktor ini memiliki konduktivitas listrik yang sangat rendah yang membuat cara kerja MOSFET biasanya diragukan.
Namun, ketika dimasukkan sejumlah komponen lain yang terkontrol ke dalam bahan semikonduktor, konduktivitasnya akan meningkat tajam. Prosedur penambahan ini disebut doping dan komponen yang ditambahkan ini biasa disebut dopan.
Silikon murni tidak akan memiliki elektron bebas, dan karena itu konduktivitasnya sangat rendah; namun, ketika telah ditambahkan komponen lain maka silikon murni akan memiliki elektron ekstra yang pada akhirnya berdampakan pada meningkatnya konduktivitas bahan tersebut secara dramatis.
Proses ini dikenal sebagai doping tipe-N dan sangat umum untuk diaplikasikan pada alat-alat kelistrikan level tinggi seperti mobil listrik dan panel surya. Terkadang, silikon murni ini juga mendapatkan treatment pengotor dengan elektron yang lebih sedikit, dan proses ini dikenal sebagai doping tipe-P.
Ketika konsentrasi komponen tambahan lebih rendah maka tingkat doping biasanya dikatakan rendah atau ringan. Sebaliknya, jika tambahan ini lebih tinggi maka doping disebut tinggi atau berat. Nah lantas apa hubungannya dengan cara kerja MOSFET?
Jawabannya adalah kalau kamu mengolesi silikon dengan dua wilayah n yang sangat terdoping maka kamu akan akan mendapatkan struktur dasar MOSFET. Perlu juga untuk dicatat bahwa, bahkan di daerah P, ada sangat sedikit elektron bebas yang mampu menghantarkan listrik. Ini semua karena tiap sampungan antara area P dan N di dalam MOSFET akan memiliki simpang bebas.
Setiap kali sambungan P-N terbentuk di MOSFET, kelebihan elektron di daerah N akan memiliki kecenderungan untuk menempati lubang di daerah P. Artinya batas sambungan P-N akan secara alami menjadi area bebas elektron atau disebut daerah deplesi. Konfigurasi inilah yang membuat MOSFET menjadi sangat ideal untuk digabungkan dengan chip serta komponen lainnya.
Prinsip Cara Kerja MOSFET via Power Supply
Setelah paham benar tentang struktur MOSFET, sekarang saatnya menjelaskan prinsip sel daya yang melintasi MOSFET. Di persimpangan P-N sisi kanan, elektron akan tertarik ke sisi positif sel dan arus akan dipindahkan. Singkatnya, lebar daerah di sisi kanan akan meningkat karena sumber daya ini berarti bahwa tidak akan ada aliran elektron melalui MOSFET.
Dalam setup ini, MOSFET tidak akan berfungsi yang pada akhirnya akan melanjutkan arus ke komponen selanjutnya. Aliran elektron di MOSFET sebenarnya menggunakan teknik sederhana yang sama persi dengan kerja kapasitor.
Di dalam kapasitor, kamu akan mendapatkan dua pelat logam paralel yang dipisahkan oleh isolator. Ketika kamu menerapkan sumber daya DC di area ini, terminal positif akan menarik elektron di pelat logam dan elektron akan terakumulasi di pelat logam lainnya. Akumulasi muatan ini akan menciptakan medan listrik di antara pelat. Nah, prinsip yang sama juga berlaku untuk cara kerja MOSFET.
Aplikasi MOSFET di Dunia Modern
Pada tahap ini kamu pasti sudah tahu kalau MOSFET digunakan untuk mengganti atau memperkuat tegangan di dalam sirkuit, namun, apa saja aplikasinya di kehidupan nyata?
- Kontrol lampu jalan dengan intensitas otomatis
- Komponen radio jarak jauh seperti kapal, helikopter, dan drone
- Torsi motor dan kontrol kecepatan kendaraan
- Lingkungan kontrol industri dan robotika
Pada dasarnya, aplikasi MOSFET dapat ditemukan di berbagai proyek listrik dan elektronik yang dapat dengan mudah dibangun saat ini dengan mikrokontroler. Jadi jelas bahwa perkembangan MOSFET akan sangat relevan dengan kecepatan pembangunan teknologi di dunia saat ini.
Perkembangan MOSFET mungkin akan sangat kecil dampaknya di dalam kehidupan kita sehari-hari. Namun ketika komponen kecil ini bertemu dengan sirkuit yang tepat, aplikasinya akan sangat penting dalam mengontrol kecepatan sirkulasi data yang pada saat ini masih sangat tergantung dengan komponen kelistrikan.
