MOSFET adalah singkatan dari “Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor” atau dalam Bahasa Indonesia dikenal sebagai Transistor Efek Medan Metal-Oksida-Semikonduktor. Jenis transistor ini digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, termasuk dalam sirkuit digital, daya, dan radio frekuensi.
Alat ini tiga terminal yaitu Gerbang (Gate), Sumber (Source), dan Saluran (Drain). Prinsip kerja dasarnya melibatkan pengendalian aliran arus antara Sumber dan Saluran dengan mengubah medan listrik yang dihasilkan oleh tegangan yang diterapkan pada terminal Gerbang.
Alat ini memiliki banyak keunggulan. Seperti kecepatan respons yang baik, keandalan yang tinggi, ukuran yang kecil, dan konsumsi daya yang rendah. Ini membuat alat menjadi komponen penting dalam desain sirkuit elektronik modern. Terutama digunakan sebagai switch
Apa Itu MOSFET?
Secara prinsip, awalnya ide ini diusulkan oleh Julius Edgar Lilienfeld di tahun 1925 dengan menggunakan bahan silikon. Namun, MOSFET kemudian diciptakan pada tahun 1959 di Bell Labs oleh Mohamed M. Atalla and Dawon Kahng.
Alat ini kemudian menjadi alas dasar pengembangan elektronika modern. Semikonduktor ini dominan dalam sirkuit terpadu yang dikenal sebagai IC (Integrated Circuit). Apalagi IC bisa dibuat miniatur dan mudah diproduksi secara massal.
Sehingga teknologi semikonduktor berkembang pesat dan mampu menghasilkan IC yang densitasnya tinggi. Contohnya adalah mikroprosesor dan chip memori. Semua ini penting bagi perkembangan dunia digital dan informasi.
Baca Juga: Mengenal IC (Integrated Circuit) Serta Jenis dan Fungsinya
Jenis MOSFET Berdasarkan Saluran
Dari jenis saluran yang digunakan oleh transistor ini, maka didapatkan tiga tipe yaitu:
1. NMOS
Menggunakan semikonduktor Tipe-N (N-channel) yang bermuatan negatif. Nantinya akan membentuk saluran konduksi antara Sumber (source) dengan Saluran (drain) saat gerbang mengalami tegangan positif. Umumnya digunakan dalam logika digital sebagai pembuat gerbang logika.
NMOS memungkinkan terjadinya komputasi dan logika yang kompleks sebagai dasar pembuatan mikroprosesor, komputasi canggih, revolusi bidang komunikasi, mengolah sinyal dan banyak lainnya. Juga menjadi dasar berkembangnya teknologi layar sentuh (touchscreen).
2. PMOS
Berlawanan dengan NMOS, transistor PMOS menggunakan kanal Tipe-P (P-channel) untuk mengalirkan arus. Kontrol arus terjadi melalui tegangan di gate. PMOS sering digunakan bersama NMOS dalam teknologi CMOS (Complementary MOS) dan membentuk dasar dari sirkuit terpadu (IC) modern.
Peran PMOS dalam logika digital, penguatan sinyal, dan efisiensi daya sangat penting dalam revolusi teknologi dan perangkat elektronik saat ini. Contohnya adalah pemakaiannya pada “charger” yang berfungsi sebagai “switch” untuk mengatur tegangan saat pengisian daya.
3. CMOS
Merupakan kombinasi dari NMOS dan PMOS yang digunakan secara bersama-sama dalam sirkuit logika digital dan mikrokontroler. CMOS (Complementary MOS)sangat efisien dalam mengurangi konsumsi daya karena hanya ada konsumsi daya yang sangat kecil saat transistor dalam keadaan tidak aktif.
Sirkuit CMOS mengonsumsi daya hanya saat berubah, ideal untuk perangkat portabel dan digital modern. Kehadirannya dalam mikroprosesor, memori, dan sensor telah mendorong revolusi komputasi dan teknologi informasi.
Jenis MOSFET Berdasarkan Mode
Melihat cara kerjanya, terdapat dua jenis mode utama dalam semikonduktor ini, yaitu:
1. Mode Pengosongan (Depletion Mode)
Dalam mode ini, kanal semikonduktor antara sumber (source) dengan drain (saluran) sudah berada dalam keadaan tanpa tegangan gate (gerbang). Aliran arus dapat berlangsung tanpa perlu tegangan gate yang aktif, walaupun bisa dikendalikan dengan tegangan gate. Saluran yang digunakan adalah Tipe-N dan P.
2. Mode Peningkatan (Enhancement Mode)
Berbeda dari mode pengosongan, mode ini membutuhkan tegangan gate positif yang aktif. Untuk membentuk kanal antara sumber dengan drain agar arus bisa mengalir. Saluran yang digunakan juga Tipe-N dan Tipe-P.
Fungsi dan Penerapan MOSFET
Dengan fungsi kemampuannya dalam mengendalikan tegangan dan arus sebagai switch, banyak penerapan yang bisa memanfaatkan alat ini. Apalagi karena bisa melakukan efisiensi energi untuk berbagai perangkat elektronik.
Fleksibilitas serta kinerjanya yang tinggi membuat alat ini dapat diterapkan dalam berbagai industri yang berbeda. Semuanya berfungsi sebagai pengendali arus dan tegangan listrik. Seperti yang disebutkan di bawah ini:
- Perangkat elektronik: komputer, TV, penguat sinyal, pengendali daya, alat diagnosis penyakit, alat pencitraan medis dan peralatan monitoring. Juga audio video dalam menguatkan suara dan volume serta penguat sinyal
- Sistem komputasi dan kendali: mikroprosesor, mikrokontroler
- Komunikasi: smartphone, antena, penguat sinyal. Bahkan untuk di ruang angkasa sebagai alat komunikasi yang tahan radiasi.
- Kendaraan listrik: pengisian baterai, konverter daya, regulator tegangan, pengendalian relai
- Penyimpanan energi: sistem baterai dan pengisian ulang (charging) dengan mengendalikan daya yang masuk dan keluar
- Energi terbarukan: panel surya dan turbin angin. Digunakan sebagai pengendali sistem dan konverter daya
Cara Kerja MOSFET
Seperti yang sudah disebutkan di atas, penerapan alat ini adalah untuk mengendalikan tegangan dan arus yang melalui sumber dan saluran. Sehingga fungsinya adalah sebagai switch.
Dalam mode peningkatan, ketika tegangan positif diterapkan pada gate, medan listrik menginduksi kanal n (untuk NMOS) atau kanal p (untuk PMOS) di bawah gate di semikonduktor. Ini memungkinkan arus mengalir dari source ke drain.
Dalam mode depletion, kanal sudah ada tanpa tegangan gate. Pengendalian arus terjadi dengan memvariasikan tegangan gate. Alat ini berfungsi sebagai saklar tegangan gate yang sesuai membuatnya menghantarkan arus, sedangkan tegangan yang tidak sesuai memutus aliran arus.
Cara kerja inilah yang membentuk dasar logika digital, penguat, dan pengendali daya dalam berbagai aplikasi teknologi.
Kesimpulan
Meski tidak terlalu disadari, ternyata MOSFET memegang peranan penting dalam berbagai penerapan teknologi yang dinikmati orang banyak. Fleksibilitas dan kinerjanya yang tinggi bahkan bisa bermanfaat untuk sarana komunikasi di luar angkasa. Ternyata sebuah alat yang luar biasa.
Baca Juga: Apakah Mungkin Baterai Berbasis Gula Hasilkan Listrik?