ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์คืออุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์หรือเครื่องขยายสัญญาณ โดยควบคุมการไหลของกระแสไฟผ่านวัสดุประเภทหนึ่ง (โดยทั่วไปคือซิลิกอน) ด้วยการจ่ายแรงดันไฟหรือกระแสไฟฟ้าให้กับอีกประเภทหนึ่ง โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ประกอบด้วยส่วนประกอบสามขั้ว โดยทั่วไปกำหนดค่าให้เป็นตัวปล่อย ฐาน และตัวรวบรวม (ใน BJT) หรือเป็นแหล่งที่มา เกต และเดรน (ใน FET) นับตั้งแต่มีการประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ขึ้นมา ทรานซิสเตอร์ก็กลายมาเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นวงจรลอจิกดิจิทัลหรือการประมวลผลสัญญาณอนาลอก
ไม่เหมือนกับหลอดสุญญากาศก่อนหน้านี้ ทรานซิสเตอร์มีขนาดกะทัดรัด เชื่อถือได้ และประหยัดพลังงาน ทำงานโดยการควบคุมการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนหรือโฮลผ่านทางรอยต่อ p-n หรือเกตที่หุ้มฉนวน การเข้าใจความแตกต่างระหว่างประเภททรานซิสเตอร์—BJT, MOSFET, IGBT, JFET และ PUT— สามารถช่วยให้คุณเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมที่สุดตามฟังก์ชัน ความต้องการพลังงาน และลักษณะของสัญญาณ

ชนิดของทรานซิสเตอร์

• ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์จังก์ชัน (BJT) ซึ่งรวมถึงการกำหนดค่า NPN และ PNP เป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมกระแส โดยที่กระแสเบสจะปรับกระแสจาก
  คอลเลกเตอร์ถึงตัวปล่อยที่ใหญ่ขึ้น BJT เป็นที่รู้จักในเรื่องค่าเกนกระแสสูงและคุณลักษณะการขยายเชิงเส้น จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งาน
  อนาลอก เช่น การขยายเสียงหรือการปรับสภาพสัญญาณความถี่ต่ำ อย่างไรก็ตาม ค่าอิมพีแดนซ์อินพุตที่ค่อนข้างต่ำส่งผลให้มีการใช้พลังงานมากกว่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์สนามผล


• ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม (FET) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) ได้รับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าโดยมี
  อิมพีแดนซ์อินพุตสูงมาก พวกมันควบคุมกระแสไฟฟ้าผ่านสนามไฟฟ้าที่แผ่ไปทั่วเกตฉนวน ซึ่งทำให้มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการใช้งานการสลับดิจิทัล โดยทั่วไปแล้ว MOSFET ช่อง N จะมีสภาพการนำไฟฟ้าและความเร็วในการสลับที่เหนือกว่าอุปกรณ์ช่อง P ซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังและวงจรลอจิก


• ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์เกตฉนวน (IGBT) ผสมผสานการควบคุมเกตของ MOSFET เข้ากับไดรฟ์เอาต์พุตของ BJT ส่งผลให้ได้อุปกรณ์ที่ยอดเยี่ยมในแอพพลิเคชั่นแรงดันไฟฟ้าสูงและกระแสไฟฟ้าสูง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้า ไดรฟ์มอเตอร์ และระบบแปลงพลังงานซึ่งประสิทธิภาพและความทนทานในการสลับเป็นสิ่งสำคัญ


• ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามไฟฟ้าแบบทางแยก (JFET) มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในวงจรอนาล็อกที่มีสัญญาณรบกวนต่ำและอิมพีแดนซ์สูง แม้ว่าจะถูกแทนที่โดย MOSFET เป็นส่วนใหญ่ในบทบาทต่างๆ มากมาย แต่ JFET ยังคงทำหน้าที่ในการขยาย RF และการปรับสภาพสัญญาณแม่นยำเนื่องจากความเรียบง่ายและคุณลักษณะที่เสถียร


• ทรานซิสเตอร์ยูนิจังก์ชั่นแบบตั้งโปรแกรมได้ (PUT) ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในวงจรจับเวลา การสร้างรูปคลื่น และการควบคุมทริกเกอร์ อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานโดยการกำหนดแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ที่สามารถสลับได้อย่างรวดเร็ว ทำให้มีประโยชน์ในออสซิลเลเตอร์และระบบควบคุม