ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ประเภทสารกึ่งตัวนำที่มีขั้วต่อออกมา 3 ขั้ว ซึ่งมีเรียกว่า เบส (Base) อิมิเตอร์ (Emitter) และคอลเล็คเตอร์ (Collector) ถูกนำมาใช้งานแทนหลอกสูญญากาศ ทั้งนี้เนื่องจากมีขนาดเล็ก แข็งแรง ทนทาน ใช้งานได้ง่ายกว่า
สำหรับการใช้งานทรานซิสเตอร์นั้นจะใช้ในวงจรขยายสัญญาณ วงจรรวมสัญญาณ วงจรออสซิลเลเตอร์ และวงจรสวิตชิ่ง เป็นต้น
ทรานซิสเตอร์ถูกออกแบบให้มีทั้งขนาด และลักษณะที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถแบ่งตามโครงสร้างได้ 2 ชนิด คือ NPN และ PNP แบ่งตามสารได้ 2 ชนิดเช่นกันคือ เยอรมันเนียมและ ซิลิคอน
โครงสร้างและลักษณะของทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์แบ่งตามโครงสร้างของสารกึ่งตัวนำได้ 2 ชนิดคือ
1. ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP
2. ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN
 |
| โครงสร้างและสัญลักษณ์ทรานซิสเตอร์ PNP และ NPN |
ขาของทรานซิสเตอร์ เนื่องจากทรานซิสเตอร์ผลิตจากสารกึ่งตัวนำชนิด P และ N นำมาต่อเรียงกันเป็น 3 ชิ้น มี 2 รอยต่อ โดยสารที่อยู่ตรงกลางจะเป็นสารคนละชนิดกับสารที่อยู่หัวและท้าย แล้วจึงต่อขาออกมาใช้งานทั้งหมด 3 ขา
ขาคอลเล็คเตอร์ (Collector) เรียกย่อๆว่า ขา C เป็นสารที่มีโครงสร้างในการโด๊ปสารผสมต่อสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์น้อยกว่าอิมิเตอร์ น้ให้มีพาหะน้อยกว่า
ขาอิมิเตอร์ (Emitter) เรียกย่อๆว่า ขา E เป็นสารที่มีโครงสร้างในการโด๊ปสารผสมต่อสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์มากกว่าขาคอลเล็กเตอร์ทำให้มีพาหะมากกว่า มีกระแสรั่วไหลมาก และจะอยู่คนละฝั่งกับขาคอลเล็กเตอร์
ขาเบส (Base) เรียกย่อๆว่า ขา B เป็นส่วนที่อยู่ตรงกลางระหว่างขา C และขา E มีพื้นที่ของโครงสร้างแคบที่สุดเมื่อเทียบกับอีกสองส่วน
การนำเอาสารกึ่งตัวนำบริสุทธ์ชนิด P และ N มาต่อกันเพื่อผลิตเป็นทรานซิสเตอร์ จะใช้วิธีการโด๊ป (Doping) หรือกระบวนการที่เรียกว่าออกซิเดชั่น (Oxidation)
การทำงานของทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ ชนิด NPN จากภาพขยายจะเห็นว่าทรานซิสเตอร์นั้นประกอบไปด้วยไดโอดจำนวน 2 ตัว ได้แก่ เบส-คอลเล็คเตอร์ไดโอด และเบส-อิมิตเตอร์ไดโอด โดยเมื่อทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ไดโอดทั้ง สอง จะต่อแบบหลังชนกัน แต่ถ้าทรานซิสเตอร์ชนิด PNP ไดโอดทั้งสองจะชี้เข้าไปทางขาเบส
ทรานซิสเตอร์จะทำงานอยู่ 3 สถานะคือ
1. สถานะอิ่มตัว (Saturation) หรือสถานะเป็นสวิตช์ปิดวงจร (ON)
2. สถานะคัตออฟ (Cut 0ff) หรือสถานะเป็นสวิตช์เปิดวงจร (OFF)
3. สถานะแอ็กตีป (Active) หรือสถานะขยายสัญญาณ
การให้ไบอัสทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด PNP และ NPN เมื่อนำไปใช้งานไม่ว่าจะเป็นวงจรขยายสัญญาณ หรือทำงานเป็นสวิตช์ จะต้องทำการจัดแรงดันให้เหมาะสม หรือเรีกว่าการให้ไบอัส (Bias) ให้ทรานซิสเตอร์ก่อน ทรานซิสเตอร์จะทำงานได้โดยการจัดไบอัสดังต่อไปนี้
1. ไบอัสตรง (Forward Bias) ให้กับรอยต่อระหว่างอิมิเตอร์กับเบส
2. ไบอัสกลับ (Reward Bias) ให้กับรอยต่อระหว่างคอลเล็คเตอร์กับเบส
 |
| การให้ไบอัสทรานซิสเตอร์ |
ไบอัสตรง (Forward Bias) หมายถึง การให้ศักย์ไฟบวกที่สาร P ศักย์ไฟลบที่สาร N
ไบอัสกลับ (Reward Bias) หมายถึง การให้ศักย์ไฟลบที่สาร P ศักย์ไฟบวกที่สาร N
รูปแบบการต่อใช้งานทรานซิสเตอร์
เนื่องจากทรานซิสเตอร์มีขาใช้งาน 3ขา ดังนั้นจึงสามารถนำทรานซิสเตอร์มาจัดเป็นวงจรขยายสัญญาณพื้นฐานได้ 3แบบ
1. คอมมอนเบส (Common Base) อักษรย่อ C-B คือสัญญาณอินพุตจะถูกป้อนเข้ามาระหว่างขาอิมิเตอร์ และขาเบส โดยสัญญาณเอาท์พุตจะปรากฎคร่อมระหว่างขาคอลเล็กเตอร์ และขาเบส และขาเบสของวงจรนี้จะเป็นขาร่วม (Common) ให้กับอินพุตและเอาท์พุตแสดงดังรูป
2. คอมมอนอิมิตเตอร์ ( Common Emitter ) อักษรย่อ C-E คือสัญญาณอินพุตจะถูกป้อนเข้ามาระหว่างขาเบส และขาอิมิเตอร์ ในขณะที่สัญญาณเอาท์พุตจะต่อระหว่างขาคอลเล็กเตอร์ และขาอิมิเตอร์ จากการจัดวงจรรูปแบบนี้ จะเห็นว่าสัญญาณอินพุตจะเป็นตัวควบคุมกระแสเบสของทรานซิสเตอร์ซึ่งก็จะเป็นการควบคุมกระแสคอลเล็คเตอร์ซึ่งเป็นเอาท์พุตของวงจรด้วย ส่วนขาอิมิเตอร์ของวงจรนี้จะเป็นขาร่วม (Common) ให้กับอินพุตและเอาท์พุตแสดงดังรูป
3. คอมมอนคอลเลกเตอร์ ( Common Collector ) อักษรย่อ C-C คือสัญญาณอินพุตจะถูกป้อนเข้ามาระหว่างขาเบส และขาคอลเล็กเตอร์ โดยสัญญาณเอาท์พุตจะปรากฎคร่อมระหว่างขาอิมิเตอร์ และขาคอลเล็กเตอร์ และขาคอลเล็กเตอร์ของวงจรนี้จะเป็นขาร่วม (Common) ให้กับอินพุตและเอาท์พุตแสดงดังรูป
อ้างอิงแหล่งที่มาจาก:
**หนังสือเรียนวิชางานไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ รหัส 3100-0003 มงคล พรหมเทศ, ณรงค์ชัย กล่มสมุทร
**หนังสือเรียนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวงจร รหัส 2104-2205, 2104-2112, 0105-0003 อดุลย์ กัลยาแก้ว
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น