Hikayat Transistor dan Kemajuan Industri Elektronika



Transistor adalah sebuah alat elektronika berterminal tiga. Pada kemajuan ilmu manusia dalam bidang fisika zat padatlah kita berutang budi atas kehadiran transistor ini. Dengan tiga terminal yang dimilikinya seseorang dapat mengontrol arus listrik atau tegangan listrik dengan menggunakan arus atau tegangan listrik pada terminalnya yang ketiga. Ciri transistor yang memiliki tiga terminal inilah yang memungkinkan kita menghasilkan sebuah penguat (amplifier) untuk memperkuat sinyal-sinyal listrik, seperti pada radio yang kita miliki. Kita juga dapat membuat sakelar listrik yang dikontrol oleh sakelar listrik lain. Dengan menyusun sakelar-sakelar ini dalam konfigurasi susunan yang bertahap-tahap, (sebuah sakelar mengontrol sakelar lainnya, sakelar lainnya ini mengontrol sakelar yang lainnya lagi dan seterusnya) kita dapat menghasilkan rangkaian logika yang rumit.

Rangkaian logika ini dapat dibuat dengan sangat ringkas pada sebuah chip silikon yang mengandung satu juta transistor tiap cm persegi luasnya. Kita dapat mematikan atau mengaktifkan transistor-transistor ini dengan sangat cepat. Hanya dalam waktu 1 nanosekon. Chip logika inilah yang menjadi jantung komputer dan sejumlah gadget yang kita gunakan sekarang ini.

Bohlam Lampu dan Tabung Vakum


Transistor sebenarnya bukanlah alat pertama yang memiliki tiga terminal atau kutub. Lima puluh tahun sebelumnya, tabung vakum triode telah lebih dahulu dibuat. Tabung vakum ini berperan penting dalam kebangkitan industri elektronika rumah tangga serta berperan dalam penemuan ilmiah dan inovasi teknik yang merupakan fondasi teknologi elektronika modern sekarang ini.

Ads by Google

Bohlam lampu Thomas Edison merupakan alat yang pertama kali menggunakan tabung vakum untuk penerapan elektronik. Segera setelah penemuan bohlam lampu tersebut, elektrode ketiga ditambahkan dalam tabung vakum tersebut untuk mempelajari efek “sinar katode” yang kemungkinan juga dimiliki oleh tabung vakum, yang teramati di sekitar filamen bohlam lampu.

Joseph John Thompson mengembangkan sebuah tabung vakum yang dia perlukan untuk mempelajari secara akurat sifat-sifat sinar katode tersebut. Thompson sukses melakukannya dan memublikasikan hasilnya pada tahun 1897. Berdasarkan hasil penelitian Thompson, diketahui bahwa sinar katode tersebut merupakan aliran berkas partikel-partikel yang oleh Thompson disebut korpuskul yang terdapat dalam semua material. Di sini Thompson telah berhasil menemukan elektron, sehingga atas penemuan ini, Thompson menerima nobel fisika pada tahun 1906.

Lee De Forest dan Radio


Pada saat yang bersamaan, sementara fisikawan sedang mencoba memahami apa itu sinar katode, para insinyur sedang mencoba memanfaatkan sinar katode ini dalam alat elektronik. Pada tahun 1906, seorang penemu dan fisikawan Amerika, Lee De Forest, membuat tabung vakum tiga kutub (triode), atau audion sebagaimana ia menyebutnya. Triode merupakan alat berterminal tiga yang memungkinkannya membuat amplifier untuk sinyal audio, sehingga memungkinkan pembuatan radio AM. Radio yang merevolusi cara penyebaran informasi dan hiburan kepada khalayak dalam jumlah besar.

Tabung vakum terminal tiga juga membantu mendorong perkembangan komputer ke arah yang lebih maju. Tabung elektronik digunakan dalam beberapa desain komputer yang berbeda-beda di akhir tahun 1940-an hingga awal tahun 1950-an. Namun demikian, batasan penggunaan tabung vakum ini akhirnya tercapai. Akibat semakin kompleksnya rangkaian listrik, makin hari makin dibutuhkan banyak triode. Para insinyur kemudian menyatukan beberapa triode ke dalam satu tabung vakum (itulah sebabnya tabung vakum seperti ini memiliki banyak kaki) untuk mengefisienkan rangkaian tabung.

Komputer Awal


Tabung vakum, seiring dengan lama pemakaiannya, cenderung melemah, dan logam yang memancarkan elektron dalam tabung vakum akhirnya meleleh. Tabung vakum juga membutuhkan daya yang sangat besar, rangkaian rumit yang besar, dan butuh energi yang sangat besar pula agar dapat bekerja. Di akhir tahun 1940-an, komputer-komputer besar yang dibuat orang mengandung lebih dari 10.000 tabung vakum dan menempati ruang seluas 93 meter per segi.

Masalah tabung vakum inilah yang mendorong ilmuwan dan insinyur untuk memikirkan cara lain dalam membuat alat berterminal tiga. Ketimbang menggunakan elektron dalam vakum, ilmuwan mulai mencoba mempertimbangkan bagaimana jika kita dapat mengontrol elektron dalam zat pada, seperti logam dan semikonduktor.

Pada tahun 1920-an, ilmuwan memahami bagaimana membuat sebuah alat berterminal dua dengan menggunakan sebuah titik persambungan antara sebuah ujung logam yang tajam dan sekeping kristal semikonduktor. Alat dua kutub persambungan titik ini selanjutnya disebut diode persambungan titik. Alat ini digunakan untuk menyearahkan sinyal (mengubah sinyal bolak-balik menjadi sinyal yang tetap/arus bolak-balik menjadi arus searah), dan menyederhanakan alat penerima radio AM (radio kristal). Namun demikian, dibutuhkan waktu bertahun-tahun lamanya sebelum akhirnya alat berterminal tiga dari bahan zat padat, yaitu transistor, ditemukan.

Transistor Pertama


Pada tahun 1947, John Bardeen dan Walter Brattain, yang bekerja di Bell Telephone Laboratories, sedang mencoba memahami perilaku elektron di antarmuka antara logam dan semikonduktor. Keduanya menyadari bahwa dengan membuat dua titik kontak sangat berdekatan satu sama lain, mereka dapat menghasilkan sebuah alat berterminal tiga yang merupakan transistor titik kontak pertama.

Keduanya segera membuat beberapa dari transistor ini dan menghubungkannya dengan beberapa komponen lain untuk membuat sebuah penguat suara (audio amplifier). Amplifier ini kemudian ditunjukkan kepada kepala eksekutif di perusahan Bell Telephone, dimana mereka sangat terkesan terhadap kinerja amplifier tersebut karena tidak membutuhkan waktu untuk dipanasi terlebih dahulu (seperti yang terjadi pada pemantas yang diperlukan dalam rangkaian tabung vakum). Para eksekutif tersebut segera menyadari kekuatan dari teknologi baru yang dihasilkan oleh kedua ilmuwan fisika tersebut.

Penemuan ini memercikkan semangat untuk melakukan sebuah penelitian besar dalam bidang elektronika zat padat. Bardeen dan Brattain menerima nobel fisika tahun 1956 bersama dengan William Shockley berkat penelitian mereka tentang semikonduktor dan penemuan transistor efek medan. Shockley mengembangkan sebuah transistor yang disebut dengan transistor persambungan, yang dibuat pada selempengan tipis material semikonduktor yang berbeda jenis yang disatukan. Transistor persambungan ini lebih mudah dipahami secara teoritis, dan dapat diproduksi secara lebih reliabel.

Keterbatasan Transistor tunggal



Selama beberapa tahun, transistor dibuat sebagai komponen elektronika tunggal dan disambungkan dengan komponen-komponen elektronika lainnya (resistor, kapasitor, induktor, diode, dan sebagainya) di atas sebuah papan rangkaian sehingga diperoleh sebuah rangkaian elektronika. Rangkaian elektronika ini lebih kecil dibandingkan dengan tabung-tabung vakum dan mengonsumsi daya yang lebih rendah. Rangkaian elektronik dapat dibuat menjadi lebih kompleks dengan menggunakan lebih banyak transistor dengan waktu switching yang lebih cepat dibandingkan dengan tabung vakum.

Namun demikian, tidak dibutuhkan waktu yang lama hingga akhirnya keterbatasan teknik pembuatan rangkaian dengan menggunakan transistor tercapai. Rangkaian elektronika yang dibuat dengan mengandalkan transistor-transistor tunggal menjadi terlalu besar dan semakin sulit untuk digabungkan. Terlalu banyak rangkaian-rangkaian sederhana yang harus digabungkan untuk menghasilkan rangkaian yang lebih kompleks. Rangkaian transistor lebih cepat dibandingkan dengan rangkaian tabung vakum, dan terdapat masalah yang disebabkan oleh waktu tunda sinyal listrik untuk merambat pada jarak yang panjang dalam rangkaian yang besar ini. untuk membuat rangkaian ini lebih cepat, kita perlu mengepak transistor-transistor agar dapat lebih berdekatan satu sama lain.

Rangkaian terintegrasi (IC)


Pada tahun 1958 dan 1959, Jack Kilby di Texas Instrumen dan Robert Noyce di Fairchild Camera, datang dengan sebuah solusi untuk masalah besarnya jumlah komponen-komponen pada sebuah rangkaian elektronika. Solusinya adalah membuat rangkaian terintegrasi (integrated circuit, IC). Ketimbang membuat transistor satu demi satu, beberapa transistor dapat dibuat secara bersamaan, pada keping semikonduktor yang sama. Bukan hanya transistor, tetapi termasuk komponen-komponen listrik lainnya, seperti resistor, kapasitor, dan diode dapat dibuat dengan proses yang sama pada material yang sama.

Selama lebih dari 30 tahun, sejak tahun 1960-an, jumlah transistor per satuan luas telah berlipat ganda dalam kurun waktu tiap 1,5 tahun. Kemajuan rangkaian yang luar biasa ini dikenal dengan nama hukum Moore, diambil dari nama Gordon Moore satu dari pelopor pembuatan rangkaian terintegrasi pada masa-masa awal dan pendiri Intel Corporation. Pada tahun 2000, Jack Kilby dianugerahi hadiah nobel fisika 2000 atau penemuan tentang rangkaian terintegrasi.

Berangkat dari keterbatasan yang dimiliki oleh tabung vakum tiga kutub, penemuan transistor dan pengembangan rangkaian terintegrasi, abad ke-20 tentu saja telah menjadi abad elektronika.

Sekarang kita telah berada di abad ke-21. Teknologi sudah sangat jauh berkembang. Gadget-gadget yang kita miliki multifungsional, tetapi dengan ukuran yang semakin kecil.

Hikayat Transistor dan Kemajuan Industri Elektronika Hikayat Transistor dan Kemajuan Industri Elektronika Reviewed by Astri on 1/17/2015 10:05:00 AM Rating: 5

Tidak ada komentar:

Diberdayakan oleh Blogger.