องค์ปรกอบ หลักการทำงานของ ทรานซิสเตอร์ (Transister)

การทำงานเบื้องต้นของทรานซิสเตอร์

        ทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด NPN และ PNP เมื่อนำไปใช้งานไม่ว่าจะใช้ในวงจรขยายสัญญาณ (Amplifier) หรือทำงานเป็นสวิตช์ จะต้องทำการไบอัสให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้ โดยใช้หลักการไบอัสดังนี้
1. ไบอัสตรงให้กับรอยต่อระหว่างอิมิตเตอร์กับเบส
2. ไบอัสกลับให้กับรอยต่อระหว่างคอลเลกเตอร์กับเบสดังแสดงในรูป 4

รูปที่ 1 แสดงการไบอัสทรานซิสเตอร์

      ท่านสามารถ พิจารณาการไบอัสทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ดังรูปที่ 2(a) จะเห็นว่าทำการไบอัสตรงให้กับรอยต่ออิมิตเตอร์-เบส โดยให้ศักดาบวกกับเบส (เพราะเบสเป็น P) และให้ศักดาลบกับอิมิตเตอร์ (เพราะอิมิตเตอร์เป็น N) เช่นเดียวกันต้องให้ไบอัสกลับกับรอยต่อคอลเลกเตอร์-เบส โดยให้ศักดาบวกกับคอลเลกเตอร์ (เพราะคอลเลกเตอร์เป็น N ) และให้ศักดาลบกับเบส (เพราะเบสเป็น P) นี่คือการไบอัสทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ที่ถูกต้องตามเงื่อนไข 2 ข้อที่กำหนดไว้
       การไบอ้สทรานซิสเตอร์ชนิด PNP ก็กระทำเช่นเดียวกันดังรูปที่ 2(b) ทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด NPN และ PNP เมื่อได้รับไบอัสที่ถูกต้องแล้วจะเกิดกระเสเบส (IB) กระแสคอลเลกเตอร์ (IC) และกระแสอิมิตเตอร์ (IE) ไหลผ่านรอยต่อดัง  รูปที่ 2

รูปที่ 2 แสดงทิศทางกระแสที่เกิดจากการไบอัสที่ถูกต้อง 



       ทรานซิสเตอร์ (TRANSISTOR) คือ สิ่งประดิษฐ์ทำจากสารกึ่งตัวนำมีสามขา (TRREE LEADS) กระแสหรือแรงเคลื่อน เพียงเล็กน้อยที่ขาหนึ่งจะควบคุมกระแสที่มีปริมาณมากที่ไหลผ่านขาทั้งสองข้างได้ หมายความว่าทรานซิสเตอร์เป็นทั้งเครื่องขยาย (AMPLIFIER) และสวิทซ์ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์ชนิดสองรอยต่อเรียกด้ายตัวย่อว่า BJT (BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR) ทรานซิสเตอร์ (BJT) ถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลาย เช่น วงจรขยายในเครื่องรับวิทยุและเครี่องรับโทรทัศน์หรือนำไปใช้ในวงจร อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่เป็นสวิทซ์ (Switching) เช่น เปิด-ปิด รีเลย์ (Relay) เพื่อควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ เป็นต้น

รูปที่ 3 ทรานซิสเตอร์



โครงสร้างของทรานซิสเตอร์        ทรานซิสเตอร์ชนิดสองรอยต่อหรือ BJT นี้ ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิดพีและเอ็นต่อกัน โดยการเติมสารเจือปน (Doping) จำนวน 3 ชั้นทำให้เกิดรอยต่อ (Junction) ขึ้นจำนวน 2 รอยต่อ การสร้างทรานซิสเตอร์จึงสร้างได้ 2 ชนิด คือ ชนิดที่มีสารชนิด N 2 ชั้น เรียกว่าชนิด NPN และชนิดที่มีสารชนิด P 2 ชั้น เรียกว่าชนิด PNP โครงสร้างของทรานซิสชนิด NPN และชนิด PNP แสดงดังรูปที่  4

รูปที่ 4 โครงสร้างของทรานซิสเตอร์



       เมื่อพิจารณาจากรูปจะเห็นว่าโครงสร้างของทรานซิสเตอร์จะมีสารกึ่งตัวนำ 3 ชั้น แต่ละชั้นจะต่อลวดตัวนำจากเนื้อสารกึ่งตัวนำไปใช้งาน ชั้นที่เล็กที่สุด (บางที่สุด) เรียกว่า เบส (Base) ตัวอักษรย่อ B สำหรับสารกึ่งตัวนำชั้นที่เหลือคือ คอลเลกเตอร์ (Collector หรือ c) และอิมิตเตอร์ (Emitter หรือ E) นั่นคือทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด NPN จะมี 3 ขา คือ ขาเบส ขาคอลเลกเตอร์ ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์นิยมเขียนทรานซิสเตอร์แทนด้วยสัญลักษณ์ดังรูปที่ 5

รูปที่ 5 สัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์