ข้อมูลพื้นฐานของทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์เป็นหน่วยการสร้างของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยมีบทบาทสำคัญในเกือบทุกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เราใช้ในปัจจุบัน จากสมาร์ทโฟนและคอมพิวเตอร์ไปจนถึงเครื่องใช้ในครัวเรือนและระบบยานยนต์ทรานซิสเตอร์ช่วยให้การใช้งานและประสิทธิภาพที่กำหนดเทคโนโลยีร่วมสมัย ในโพสต์บล็อกนี้เราจะสำรวจพื้นฐานของทรานซิสเตอร์ประเภทของพวกเขาวิธีการทำงานและแอปพลิเคชันของพวกเขา

ทรานซิสเตอร์คืออะไร?

ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในการขยายหรือสลับสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์และพลังงานไฟฟ้า มันประกอบด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์มักจะมีอย่างน้อยสามขั้วสำหรับการเชื่อมต่อกับวงจรภายนอก ฟังก์ชั่นหลักสองประการของทรานซิสเตอร์คือการขยายและการสลับทำให้เป็นส่วนประกอบที่จำเป็นในวงจรอะนาล็อกและดิจิตอล

ประเภทของทรานซิสเตอร์

มีทรานซิสเตอร์หลายประเภท แต่สองประเภทที่พบบ่อยที่สุดคือทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJT) และทรานซิสเตอร์ผลกระทบภาคสนาม (FET)

ทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJTs)

BJTs ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์สามชั้นทำให้เกิดการแยก P-N สองทาง พวกเขามีสองประเภท:

• NPN ทรานซิสเตอร์: ประกอบด้วยชั้นของเซมิคอนดักเตอร์ P-type ระหว่างเซมิคอนดักเตอร์ N-type สองตัว
• ทรานซิสเตอร์ PNP: ประกอบด้วยชั้นของเซมิคอนดักเตอร์ N-type ระหว่างเซมิคอนดักเตอร์ P-type สองตัว

ทรานซิสเตอร์ผลกระทบภาคสนาม (FET)

FETs ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าโดยใช้สนามไฟฟ้า พวกเขามีสามขั้วและแบ่งออกเป็นหลายชนิดย่อยรวมถึง:

• Junction FET (JFET): ใช้ทางแยก P-N แบบย้อนกลับเพื่อควบคุมกระแสไฟฟ้า
• Metal-oxide-semiconductor fet (MOSFET): ใช้ประตูที่หุ้มฉนวนจากช่องทางโดยชั้นออกไซด์บาง ๆ ใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรดิจิตอล

ทรานซิสเตอร์ทำงานอย่างไร

ที่แกนกลางของพวกเขาทรานซิสเตอร์ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า ลองมาดูกันว่า BJT และ FETs บรรลุเป้าหมายนี้ได้อย่างไร

ทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJT)

BJT มีสามขั้ว: ตัวส่งฐานและนักสะสม กระแสที่ไหลระหว่างตัวส่งและตัวสะสมถูกควบคุมโดยกระแสไฟฟ้าที่ใช้กับฐาน นี่คือการเป็นตัวแทนที่เรียบง่ายของทรานซิสเตอร์ NPN ในวงจร:

     Vcc
      |
     [R]
      |
     Collector
      |
     NPN Transistor
      |
     Emitter
      |
     Ground

เมื่อกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กไหลเข้าสู่ฐานจะช่วยให้กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ไหลจากตัวสะสมไปยังตัวส่งสัญญาณจะขยายสัญญาณอินพุตได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ทรานซิสเตอร์ผลกระทบภาคสนาม (FET)

FET ยังมีเทอร์มินัลสามแห่ง ได้แก่ ประตูแหล่งที่มาและท่อระบายน้ำ ซึ่งแตกต่างจาก BJTs, FET เป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับประตูควบคุมกระแสที่ไหลจากท่อระบายน้ำไปยังแหล่งกำเนิด นี่คือตัวอย่างของ mosfet ในวงจร:

     Vdd
      |
     [R]
      |
     Drain
      |
     MOSFET
      |
     Source
      |
     Ground

ด้วยการปรับแรงดันไฟฟ้าเกต MOSFET สามารถควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าทำให้เหมาะสำหรับการสลับแอปพลิเคชัน

แอปพลิเคชันของทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์มีความหลากหลายอย่างไม่น่าเชื่อและใช้ในแอปพลิเคชันที่หลากหลาย:

• เครื่องขยายเสียง: ทรานซิสเตอร์ขยายสัญญาณเสียงและวิทยุในอุปกรณ์เช่นวิทยุโทรทัศน์และระบบเสียง
• สวิตช์: ในวงจรดิจิตอลทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ทำให้การดำเนินงานแบบไบนารีเป็นพื้นฐานของการคำนวณ
• การปรับสัญญาณ: ทรานซิสเตอร์ปรับเปลี่ยนสัญญาณในอุปกรณ์สื่อสารเพื่อให้มั่นใจว่าการส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ
• ระเบียบพลังงาน: พวกเขาจะใช้ในหน่วยจ่ายไฟเพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าและกระแสเพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มั่นคง
• วงจรรวม (ICS): ไมโครโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยและอุปกรณ์หน่วยความจำมีทรานซิสเตอร์หลายพันล้านชนิดที่รวมอยู่ในชิปเดียวขับเคลื่อนการทำงานของคอมพิวเตอร์และสมาร์ทโฟน

บทสรุป

การทำความเข้าใจพื้นฐานของทรานซิสเตอร์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทุกคนที่สนใจอิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีที่ทันสมัย อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กเหล่านี้ช่วยให้การขยายและการสลับสัญญาณไฟฟ้าเป็นรากฐานของระบบอิเล็กทรอนิกส์นับไม่ถ้วน ไม่ว่าคุณจะออกแบบวงจรที่เรียบง่ายหรือระบบรวมที่ซับซ้อนทรานซิสเตอร์มีบทบาทสำคัญในการทำให้เป็นไปได้ทั้งหมด ในขณะที่เทคโนโลยียังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องความสำคัญและการประยุกต์ใช้ทรานซิสเตอร์คาดว่าจะเติบโตเพียงขับเคลื่อนนวัตกรรมและความก้าวหน้าในหลายสาขา