Transistor

Transistor adalah komponen elektronik yang dibuat dari bahan semikonduktor bernama silikon. Bahan ini memiliki sifat yang unik karena dapat berperan sebagai penghantar maupun penghambat aliran listrik, tergantung pada kondisi tertentu. Berkat sifat tersebut, transistor dapat digunakan sebagai sakelar elektronik yang mengatur apakah arus listrik boleh mengalir atau harus dihentikan.

Cara kerja transistor sebenarnya sangat sederhana. Ketika transistor berada pada kondisi ON, jalur listrik terbuka sehingga arus dapat mengalir. Sebaliknya, ketika transistor berada pada kondisi OFF, jalur listrik tertutup sehingga arus tidak dapat mengalir. Karena hanya memiliki dua keadaan, yaitu ON (1) dan OFF (0), transistor menjadi dasar dari sistem digital yang digunakan oleh komputer.

MOSFET

Di dalam prosesor modern, jenis transistor yang paling banyak digunakan adalah MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). MOSFET dipilih karena memiliki ukuran yang sangat kecil, bekerja dengan cepat, dan membutuhkan daya yang rendah sehingga jutaan hingga miliaran transistor dapat ditempatkan di dalam satu chip prosesor.

Sebuah MOSFET memiliki tiga terminal utama, yaitu Gate, Source, dan Drain. Gate berfungsi sebagai pengendali yang menentukan apakah jalur listrik dibuka atau ditutup. Source merupakan tempat arus listrik masuk, sedangkan Drain merupakan tempat arus listrik keluar.

Agar lebih mudah dipahami, bayangkan MOSFET seperti sebuah keran air. Gate adalah tuas keran yang mengatur buka atau tutupnya aliran. Source adalah sumber air, sedangkan Drain adalah saluran tempat air keluar. Ketika tuas dibuka, air dapat mengalir. Sebaliknya, ketika tuas ditutup, aliran air berhenti. Cara kerja arus listrik pada MOSFET dapat dibayangkan dengan cara yang sama.

NMOS

MOSFET terdiri dari dua jenis utama, yaitu NMOS dan PMOS. Meskipun memiliki bentuk yang hampir sama, keduanya bekerja dengan cara yang saling berlawanan.

Bayangkan NMOS sebagai keran yang dipasang di bagian bawah saluran dan terhubung ke pembuangan (Ground). Keran ini hanya akan terbuka jika Gate menerima sinyal TINGGI (1). Ketika terbuka, arus listrik akan mengalir menuju Ground sehingga keluaran menjadi RENDAH (0). Sebaliknya, jika Gate menerima sinyal RENDAH (0), keran akan tetap tertutup sehingga tidak ada arus yang mengalir ke Ground.

PMOS

Berbeda dengan NMOS, PMOS dapat dibayangkan sebagai keran yang dipasang di bagian atas saluran dan terhubung ke sumber tegangan (VDD). PMOS memiliki cara kerja yang berkebalikan dengan NMOS. Keran ini hanya akan terbuka jika Gate menerima sinyal RENDAH (0).

Ketika PMOS terbuka, arus listrik dari VDD mengalir menuju keluaran sehingga keluaran menjadi TINGGI (1). Sebaliknya, jika Gate menerima sinyal TINGGI (1), PMOS akan menutup sehingga jalur dari VDD ke keluaran terputus.

CMOS

Satu buah NMOS dan satu buah PMOS yang dirangkai bersama disebut CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Kata Complementary berarti saling melengkapi, karena kedua transistor ini selalu bekerja secara bergantian.

Saat NMOS terbuka, PMOS tertutup sehingga keluaran hanya terhubung ke Ground. Sebaliknya, saat PMOS terbuka, NMOS tertutup sehingga keluaran hanya terhubung ke VDD. Dengan cara ini, hanya satu jalur yang aktif pada satu waktu sehingga konsumsi daya menjadi jauh lebih rendah. Inilah alasan CMOS menjadi teknologi yang hampir selalu digunakan pada prosesor modern.

Inverter

Rangkaian CMOS yang paling sederhana adalah Inverter, atau disebut juga gerbang NOT. Rangkaian ini terdiri dari satu PMOS di bagian atas dan satu NMOS di bagian bawah. Kedua Gate disatukan sehingga menerima Input yang sama, sedangkan kedua Drain juga disatukan menjadi satu titik Output.

Ketika Input bernilai TINGGI (1), NMOS akan terbuka dan PMOS akan tertutup. Akibatnya, Output terhubung ke Ground sehingga menghasilkan RENDAH (0).

Sebaliknya, ketika Input bernilai RENDAH (0), NMOS akan tertutup dan PMOS akan terbuka. Akibatnya, Output terhubung ke VDD sehingga menghasilkan TINGGI (1).

Dari cara kerja tersebut dapat disimpulkan bahwa Inverter selalu menghasilkan nilai yang berkebalikan dengan masukannya. Jika Input = 1, maka Output = 0. Sebaliknya, jika Input = 0, maka Output = 1. Karena itulah rangkaian ini disebut Inverter atau gerbang NOT, yaitu gerbang logika yang berfungsi membalik nilai masukan.