Pengertian, Cara Kerja dan Fungsi MOSFET

A. Pengertian MOSFET

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) merupakan bagian dari transistor yang memiliki banyak fungsi pada perangkat elektronik.

Dengan demikian, MOSFET menjadi sebuah komponen yang sangat penting.

Terutama pada perangkat elektronik sekarang ini yang kebanyakan mempunyai ukuran kecil. Sama pentingnya dengan IC.

Selain itu, MOSFET juga dapat berguna sebagai saklar, pengendali kecepatan motor, penguat dan pembangkit sinyal.

MOSFET difabrikasi dan didesain sedemikian rupa dengan single chip karena memiliki ukuran yang sangat kecil.

Pada dasarnya, MOSFET memiliki empat gerbang terminal yang diantaranya:

• Source (S)
• Gate (G)
• Drain (D)
• Dan Body (B).

B. Alur Kerja MOSFET

Mulanya, muatan listrik akan masuk melalui saluran pada Source dan keluar melalui Drain.

Sehingga lebar salurannya akan dikendalikan oleh tegangan pada electrode yang biasa disebut dengan Gate. Terminal Gate ini umumnya terletak diantara Source dan Drain.

Contoh pengaplikasian MOSFET ialah sebagai penguat sinyal ataupun switch disebuah rangkaian elektronik karena mempunyai impedansi input yang tinggi.

C. Mode Kerja MOSFET

Berdasarkan cara kerjanya, MOSFET terbagi menjadi dua mode, yaitu Depletion Mode dan Enhancement Mode.

Supaya kita dapat mengetahui perbedaan dari kedua mode pada MOSFET, berikut ini pembahasannya:

1. Depletion Mode

Pada dasarnya MOSFET Depletion Mode (D-MOSFET) terdiri dari N-Channel dan P-Channel. D-MOSFET terbuat dari bahan dasar silikon tipe P atau dapat disebut dengan Substrat (SS).

Untuk rangkaiannya, terminal Drain, Source dan Gate dihubungkan ke bahan tipe N melalui kontak metal.

Selain itu, diantara terminal Gate dengan N-Channel umumnya mempunyai lapisan oksida silicon (SiO2) yang berfungsi sebagai isolasi.

Untuk proses kerjanya, ketika VGS dibuat negatif maka muatan yang terdapat diterminal Gate akan menolak elektron bebas pada N-Channel.

Sehingga elektron bebas tersebut akan menjauhinya dan bergerak menuju daerah Substrat-P.

Tentunya hal ini akan mengurangi elektron bebas pada N-Channel dan membuat arus ID-nya semakin kecil.

Selain itu arus ID tidak bisa ditingkatkan lagi, meskipun nilai negatif pada VGS ditambahkan sampai elektron bebas pada N-Channel kosong.

Sedangkan ketika VGS dibuat positif maka muatan pada terminal Gate akan menarik elektron bebas dari Substrat ke daerah N-Channel.

Sehingga elektron bebas akan semakin banyak dan membuat arus ID dapat mengalir lebih besar.

Jika nilai positif pada VGS ditambahkan maka akan semakin banyak muatan elektron bebasnya sehingga arus ID-nya pun menjadi lebih tinggi.

“Untuk pengaplikasiannya, D-MOSFET banyak dimanfaatkan sebagai penguat arus yang hampir ideal karena gerbangnya terisolasi.”

2. Enhancement Mode

Pada dasarnya MOSFET Enhancement Mode (E-MOSFET) terdiri dari N-Channel dan P-Channel.

Sama seperti D-MOSFET, E-MOSFET juga terbuat dari bahan dasar silikon tipe P atau dapat disebut dengan Substrat (SS).

Untuk rangkaianya, Substrat pada E-MOSFET terhubung langsung didalam komponennya, sehingga Drain, Gate dan Source berada diluarnya.

Terminal Source dan Drain dibuat dengan menambahkan doping dengan bahan N dari Substrat, sehingga dapat dihubungkan keluar melalui kontak metal.

Sedangkan terminal Gate dibuat melalui kontak metal yang terletak diantara Source dan Drain.

Perbedaanya, pada D-MOSFET terdapat kanal yang menghubungkan antara terminal Source dan Drain, sedangkan E-MOSFET tidak mempunyainya.

Sehingga pada E-MOSFET aliran elektron dari terminal Source yang akan menuju Drain harus melewati Substrat terlebih dahulu.

“Untuk pengaplikasiannya, E-MOSFET banyak digunakan pada rangkaian elektronik digital seperti memory, microprocessor dan sebagainya. Alasannya, karena E-MOSFET mempunyai kebutuhan daya yang rendah.”

D. Cara Kerja MOSFET

MOSFET mempunyai impedansi input lebih tinggi dibandingkan JFET (Junction Field Effect Transistor). Impedansi input pada MOSFET bisa mencapai triliunan OHM.

Hal tersebut karena MOSFET mempunyai cara kerja yang lebih efektif. Umumnya MOSFET terdiri dari dua jenis berdasarkan cara kerjanya, yaitu:

1. N-Channel MOSFET

Pada Enhancement Mode (E-MOSFET), N-Channel MOSFET akan memutus terminal source dan drain ketika nilai tegangan pada VGS-nya sama dengan nol.

Namun, jika ditambahkan nilai positif pada VGS maka akan membuat kanal yang menghubungkan terminal source dan drain.

Pada Depletion Mode (D-MOSFET), N-Channel MOSFET akan menghubungkan terminal source dan drain jika ketika nilai tegangan pada VGS-nya sama dengan nol.

Namun, jika ditambahkan nilai negatif pada VGS maka akan membuat konduktivitas pada N-Channel menurun hingga terputus.

2. P-Channel MOSFET

Pada Enchancement Mode (E-MOSFET), P-Channel MOSFET akan memutus terminal Source dan Drain ketika nilai tegangan pada VGS-nya sama dengan nol.

Namun, jika ditambahkan nilai negatif pada VGS maka akan membuat terminal Source dan Drain terhubung. Jadi semakin besar tegangan negatif pada terminal Gate maka arus Drain akan meningkat.

Pada Depletion Mode (D-MOSFET), P-Channel MOSFET akan menghubungkan terminal Source dan Drain ketika nilai tegangan pada VGS-nya sama dengan nol.

Namun, jika ditambahkan nilai positif pada VGS maka akan membuat kanal tersebut terputus atau OFF.

E. Fungsi MOSFET Dalam Dunia Elektronika

Setelah melihat pembahasan mengenai cara kerjanya, tentunya membuat kita berfikir dapat digunakan untuk apa saja si MOSFET itu?

Supaya kita dapat mengetahuinya, langsung saja kita bahas kegunaan MOSFET seperti berikut ini:

1. Sebagai Penguat

MOSFET banyak digunakan sebagai penguat karena mempunyai impedansi input yang sangat tinggi.

Sehingga risiko terjadinya hilang sinyal pun akan dapat teratasi dengan sangat baik. Dengan demikian, menggunakan MOSFET sebagai penguat adalah pilihan yang sangat tepat.

2. Sebagai Pembangkit

MOSFET juga sering digunakan sebagai pembangkit sinyal. Biasanya MOSFET banyak diaplikasikan pada pemancar radio.

3. Sebagai Saklar

Dengan menggunakan MOSFET sebagai saklar, maka rangkaian elektronik tersebut akan terhubung dengan semua jenis gerbang logika (Logic Gate).

Selain itu, MOSFET mampu mengendalikan beban arus yang tinggi dan biayanya lebih murah dibandingkan transistor bipolar.

Jika ingin membuat MOSFET sebagai saklar, maka kita hanya harus mengkonfigurasinya dalam kondisi saturasi (ON) dan cut-off (OFF).

4. Sebagai Pencampur

MOSFET juga biasa digunakan sebagai pencampur dua macam tegangan bolak-balik (AC) atau lebih yang mempunyai frekuensi berbeda.

Contoh pengaplikasiannya ialah pada rangkaian mixer radio.

F. Contoh Aplikasi Rangkaian MOSFET

Setelah memahami kegunaan MOSFET, tentunya kita sedikit mendapat gambaran untuk pengaplikasian komponen tersebut.

Berikut ini adalah contoh aplikasi rangkaian MOSFET:

1. Rangkaian MOSFET pengendali Kecepatan MOTOR

MOSFET dapat di gunakan sebagai pengendali kecepatan motor.

Prosesnya melalui input PWM (Pulse Wide Modulation) pada terminal Gate, maka akan mengontrol tegangan yang lewat melalui Source ke Drain.

Besar kecilnya tegangan yang di lalui terminal Source dan Drain ini ditentukan dengan nilai PWM yang ada pada Gate.

Supaya kita dapat lebih mudah memahaminya, berikut ini adalah contoh rangkaiannya:

2. Rangkaian MOSFET Sebagai Switch

Karena MOSFET merupakan bagian dari transistor, maka komponen ini dapat juga digunakan sebagai switch.

Pada MOSFET N-Channel, ketika ada tegangan pada Gate maka akan segera menuju terminal Source dan mengalir ke Drain.

Namun, tetika tidak ada tegangan pada Gate maka terminal Source tidak dapat mengalirkannya ke Drain.

Supaya kita dapat lebih mudah memahaminya, berikut ini adalah contoh rangkaiannya: