Tuesday, November 13, 2018

Transistor, Sejarah Transistor dan Perkembangannya

Transistor, Sejarah Transistor dan Perkembangannya - Jika sel adalah blok pembangun kehidupan, transistor adalah blok pembangun revolusi digital. Tanpa transistor, keajaiban teknologi yang Anda gunakan setiap hari seperti  ponsel, komputer, mobil mungkin akan sangat berbeda,

Sejarah perkembangan transistor


Transistor Dan Perkembangannya
Sejarah Transistor

Sebelum adanya transistor, para insinyur produk menggunakan tabung vakum dan saklar elektromekanik untuk menyelesaikan rangkaian listrik. Tabung yang jauh dari ideal. Mereka harus melakukan pemanasan sebelum mereka bekerja namun terkadang menyebabkan panas berlebihan atau over heat, dengan demikian tabung vakum ini tidak dapat diandalkan karena selain menghasilkan panas berlebihan juga serta menggunakan terlalu banyak energi. Semua peralatan elektronik seperti televisi, sistem telepon, hingga komputer awal menggunakan komponen ini, tetapi pada tahun-tahun setelah Perang Dunia II, para ilmuwan mencari alternatif untuk tabung vakum.

Pada akhir 1920-an, fisikawan Amerika Polandia, Julius Lilienfeld mengajukan paten untuk perangkat tiga elektroda yang terbuat dari tembaga sulfida. Tidak ada bukti bahwa ia benar-benar menciptakan komponen, tetapi penelitiannya membantu mengembangkan transistor efek medan, blok bangunan chip silikon.

Dua puluh tahun setelah Lilienfeld mengajukan patennya, para ilmuwan mencoba untuk menempatkan ide-idenya ke dalam penggunaan praktis. Bell Telephone System, khususnya, membutuhkan sesuatu yang lebih baik dari pada tabung hampa untuk menjaga sistem komunikasinya tetap berfungsi. Perusahaan ini mengumpulkan apa yang dianggap sebagai tim pemikiran ilmiah all-star, termasuk John Bardeen, Walter Brattain dan William Shockley, dan menempatkan mereka untuk bekerja meneliti pengganti tabung vakum.

Pada tahun 1947, Shockley adalah direktur penelitian transistor di Bell Telephone Labs. Brattain adalah otoritas pada fisika solid-state serta ahli tentang sifat struktur atom zat padat dan Bardeen adalah seorang insinyur listrik dan fisikawan. Dalam setahun, Bardeen dan Brittain menggunakan elemen germanium untuk membuat sirkuit penguat, juga disebut transistor titik-kontak. Segera sesudahnya, Shockley meningkatkan ide mereka dengan mengembangkan transistor persimpangan.

Tahun berikutnya, Bell Labs mengumumkan kepada dunia bahwa mereka telah menciptakan transistor kerja. Nama paten asli untuk transistor pertama dengan deskripsi ini: Semiconductor amplifier; elemen rangkaian tiga elektroda memanfaatkan bahan semi konduktif. Itu adalah frase yang terdengar tidak berbahaya. Tetapi penemuan ini menjaringkan tim Bell Hadiah Nobel Fisika 1956, dan memungkinkan para ilmuwan dan insinyur produk jauh lebih mengontrol aliran listrik.

Tidak berlebihan bahwa transistor telah memungkinkan beberapa lompatan terbesar manusia dalam teknologi. Teruslah membaca untuk melihat bagaimana cara kerja transistor, bagaimana mereka mengubah arah teknologi, dan dalam prosesnya, sejarah manusia juga.


Apa yang dimaskud dengan Transistor, dan Bagaimana cara kerja Transistor


Transistor adalah perangkat yang mengontrol pergerakan elektron, dan akibatnya, listrik. Mereka bekerja seperti keran air - tidak hanya memulai dan menghentikan aliran arus, tetapi juga mengontrol jumlah arus. Dengan listrik, transistor dapat beralih atau memperkuat sinyal elektronik, memungkinkan Anda mengontrol arus yang bergerak melalui papan sirkuit dengan presisi.

Transistor yang dibuat di Bell Labs awalnya terbuat dari unsur germanium. Para ilmuwan di sana tahu germanium murni adalah isolator yang baik. Tetapi menambahkan kotoran (proses yang disebut doping) mengubah germanium menjadi konduktor yang lemah, atau semikonduktor. Semikonduktor adalah bahan yang memiliki sifat di antara insulator dan konduktor, memungkinkan konduktivitas listrik dalam berbagai derajat.

Waktu penemuan transistor bukanlah kebetulan. Agar berfungsi dengan baik, transistor membutuhkan bahan semikonduktor murni. Itu terjadi tepat setelah Perang Dunia II, perbaikan dalam penyempurnaan germanium, serta kemajuan dalam doping, membuat germanium cocok untuk aplikasi semikonduktor.

Cara kerja Transistor

Cara kerja Transistor
Transistor


Tergantung pada elemen yang digunakan untuk doping, lapisan germanium yang dihasilkan adalah tipe negatif (tipe-N), atau tipe positif (tipe-P). Dalam lapisan tipe-N, elemen doping menambahkan elektron ke germanium, sehingga lebih mudah bagi elektron untuk melonjak keluar. Sebaliknya, pada lapisan tipe-P, elemen doping spesifik menyebabkan germanium kehilangan elektron, sehingga elektron dari bahan yang berdekatan mengalir ke arahnya.

Tempatkan tipe-N dan tipe-P berdekatan satu sama lain dan Anda membuat dioda P-N. Dioda ini memungkinkan arus listrik mengalir, tetapi hanya satu arah, properti yang berguna dalam pembangunan sirkuit elektronik.

Transistor penuh (Full-fledged transistors) adalah langkah berikutnya. Untuk membuat transistor, para insinyur meletakkan doped germanium untuk membuat dua lapisan kembali ke belakang, dalam konfigurasi P-N-P atau N-P-N. Titik kontak disebut (junction) persimpangan, sehingga disebut dengan  junction transistor.

Dengan arus listrik diterapkan ke lapisan tengah (disebut base), elektron akan bergerak dari sisi tipe-N ke sisi tipe-P. Tetesan kecil awal bertindak sebagai saklar yang memungkinkan arus lebih besar mengalir. Dalam rangkaian listrik, ini berarti bahwa transistor bertindak sebagai saklar dan penguat.

Transistor bekerja terutama sebagai switch dan amplifier. Mengingat fungsi-fungsi itu, tidak mengherankan bahwa perangkat yang berhubungan dengan suara adalah produk komersial pertama yang menggunakan transistor. Pada 1952, alat bantu dengar yang distimulasi menghantam pasar. Ini adalah produk niche, meskipun, dibandingkan dengan radio transistor yang muncul pada tahun 1954. Produsen radio dan konsumen sama-sama terpapar dengan potensi revolusi yang revolusioner.

Fungsi transistor di radio sangat mudah. Suara direkam melalui mikrofon dan berubah menjadi sinyal listrik. Sinyal-sinyal itu berjalan melalui rangkaian, dan transistor menguatkan sinyal, yang kemudian lebih keras ketika mencapai pembicara.

Meyakinkan produsen bahwa konsep dasar ini akan bekerja pada produk yang diproduksi massal, bagaimanapun, bukanlah tugas yang sederhana. Pada tahun 1954, transistor terbukti tetapi komponen elektronik baru. Produsen perangkat telah menggunakan tabung hampa yang menguntungkan selama bertahun-tahun, sehingga mereka dipahami curiga tentang beralih ke transistor.

Tetapi Pat Haggerty, wakil presiden di sebuah perusahaan bernama Texas Instruments, yakin bahwa para transistor akan merevolusi industri elektronik. Texas Instruments menggunakan terobosan Bell Labs dalam transistor germanium untuk mengembangkan radio transistor kecil berukuran saku, dengan bantuan sebuah perusahaan Indiana kecil bernama IDEA. Bersama-sama, kedua perusahaan menciptakan sebuah radio yang disebut Regency TR-1, yang diumumkan pada 18 Oktober 1954.

Dari awal sampai akhir, perlombaan untuk menciptakan TR-1 membutuhkan bagian-bagian baru yang inovatif yang muat di dalam kantong berukuran saku, yang akan cukup kecil untuk benar-benar menarik perhatian dunia. Speaker, kapasitor, dan komponen lainnya diciptakan hanya untuk proyek ini. Transistor, adalah apa yang membuat proyek itu mungkin.

Texas Instruments merancang proses untuk memproduksi transistor secara massal untuk radio mereka, dan dalam prosesnya, membuktikan bahwa transistor dan produk berikutnya dapat terjangkau, lebih portabel dan lebih efektif daripada tabung vakum. Dalam setahun, perusahaan lain, seperti Emerson, General Electric dan Raytheon, semuanya mulai menjual produk berbasis transistor. Ledakan elektronik modern telah dimulai.


Transistor dan Era Komputer


Setelah alat bantu dengar dan radioaktif yang diproduksi secara massal menjadi kenyataan, para insinyur menyadari bahwa transistor akan menggantikan tabung hampa di komputer juga. Salah satu komputer pra-transistor pertama, ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) yang terkenal beratnya 30 ton, sebagian berkat lebih dari 17.000 tabung vakum. Jelas bahwa transistor benar-benar akan mengubah teknik komputer dan menghasilkan mesin yang lebih kecil.

Transistor Germanium tentu membantu memulai era komputer, tetapi transistor silikon merevolusi desain komputer dan menelurkan seluruh industri di California yang bernama Lembah Silikon.

Pada tahun 1954, George Teal, seorang ilmuwan di Texas Instruments, menciptakan transistor silikon pertama. Segera setelah itu, produsen mengembangkan metode untuk memproduksi transistor silikon secara massal, yang lebih murah dan lebih handal daripada transistor berbasis germanium.

Transistor silikon bekerja luar biasa untuk produksi komputer. Dengan teknik cerdas, transistor membantu daya komputer melalui sejumlah besar perhitungan dalam waktu singkat. Operasi saklar sederhana dari transistor adalah apa yang memungkinkan komputer Anda menyelesaikan tugas-tugas yang sangat kompleks. Dalam chip komputer, switch transistor antara dua negara biner - 0 dan 1. Ini adalah bahasa komputer. Satu chip komputer dapat memiliki jutaan transistor yang terus-menerus beralih, membantu menyelesaikan perhitungan yang rumit.

Dalam chip komputer, transistor tidak terisolasi, komponen individu. Mereka bagian dari apa yang disebut sirkuit terpadu (juga dikenal sebagai microchip), di mana banyak transistor bekerja bersama untuk membantu perhitungan lengkap komputer. Sirkuit terpadu adalah salah satu bagian dari bahan semikonduktor yang sarat dengan transistor dan komponen elektronik lainnya.

Komputer menggunakan arus tersebut bersamaan dengan aljabar Boolean untuk membuat keputusan sederhana. Dengan banyak transistor, komputer dapat membuat banyak keputusan sederhana dengan sangat cepat, dan dengan demikian melakukan perhitungan yang rumit dengan sangat cepat juga.

Komputer membutuhkan jutaan atau bahkan miliaran transistor untuk menyelesaikan tugas. Berkat keandalan dan ukuran transistor individual yang sangat kecil, yang jauh lebih kecil daripada diameter satu rambut manusia, para insinyur dapat mengemas sejumlah transistor yang tak dapat diduga ke dalam beragam komputer dan produk yang berhubungan dengan komputer.


Transistor Kemarin Dan Hari Ini


Pada 1960-an dan 1970-an, produk transistor sebagian besar menggunakan desain transistor persimpangan mendasar yang dikembangkan oleh Bell Labs. Kemajuan dalam perkembangan silikon pada tahun 1970 menyebabkan oksida logam semikonduktor transistor efek medan (MOSFET). MOSFET menggunakan prinsip yang sama dengan transistor lain, tetapi jenis N dan P silikon lebih murah, disusun secara berbeda dan diolah dengan jenis logam dan oksida lainnya, tergantung pada penggunaan yang dimaksudkan.

Ada banyak tipe transistor lain juga. Insinyur mengkategorikan transistor dengan bahan semikonduktor, aplikasi, struktur, peringkat daya, frekuensi operasi, dan variabel lainnya. Sebagai teknologi maju, para insinyur belajar bahwa mereka dapat memproduksi banyak transistor secara bersamaan, pada bagian yang sama dari bahan semikonduktor, bersama dengan komponen lain seperti kapasitor dan resistor.

Hasilnya adalah apa yang disebut sirkuit terintegrasi. Sirkuit ini, biasanya disebut hanya "chip," mengandung miliaran transistor yang sangat kecil. Sejak 1960-an, jumlah transistor per satuan luas telah berlipat ganda setiap 1,5 tahun, yang berarti insinyur dapat menjejalkan lebih banyak lagi ke dalam produk yang lebih kecil dan lebih kecil.

Transistor komersial silikon modern mungkin berukuran lebih kecil dari 45 nanometer. Mereka sangat kecil sehingga kartu grafis baru NVDIA (dengan nama kode GF100) memiliki lebih dari 3 miliar transistor, yang paling macet menjadi satu chip. Transistor ini raksasa dibandingkan dengan apa yang akan terjadi di masa depan.

Para ilmuwan dari Yale dan Korea Selatan baru-baru ini menciptakan transistor molekul pertama di dunia, yang terbuat dari satu molekul benzena tunggal. Meskipun ukurannya yang kecil luar biasa, para insinyur menekankan bahwa mereka tidak terlalu peduli dengan jumlah besar karena efisiensi. Keripik kontemporer menciptakan banyak panas yang terbuang karena transistor mereka tidak melewatkan energi seefisien yang diinginkan para pembuat produk; transistor molekuler dapat memegang kunci untuk meningkatkan efisiensi dengan cara-cara besar.

Bahan transistor juga berubah, berkat kemajuan terbaru dalam material yang disebut graphene. Graphene mentransfer elektron jauh lebih cepat daripada silikon, dan dapat menyebabkan prosesor komputer 1.000 kali lebih cepat daripada produk berbasis silikon.

Ke mana pun perkembangan berlangsung, sudah pasti bahwa transistor akan terus mendorong riset produk dan kemajuan teknologi yang belum bisa kita bayangkan. Komputer akan menjadi lebih cepat, lebih murah, dan lebih dapat diandalkan. Ponsel dan pemutar musik akan menyusut menjadi dimensi super mungil, dan tetap lebih murah daripada model sebelumnya.



Itulah kekuatan transistor dalam mengubah lanskap teknologi, dan akhirnya, masyarakat kita secara keseluruhan. Bukan lari yang buruk untuk perangkat sederhana yang ditemukan lebih dari 60 tahun yang lalu.

Referensi: https://electronics.howstuffworks.com/transistor.htm

Artikel Terkait

Tata tertib berkomentar
1. Komentar harus relevan dengan konten yang dibaca
2. Mengunakan bahasa yang sopan
3. Tidak mengandung unsur SARA or Bullying.
4. Dilarang SPAM
5. Dilarang menyisipkan link pada isi komentar. Aktif ataupun tidak.

Terimakasih.
EmoticonEmoticon