สารกึ่งตัวนํา Bipolar Junction Transistor (ไบโพลา จักชัน ทรานซิสเตอร์)
Transistor (ทรานซิสเตอร์) คือ สิ่งประดิษฐ์ทำจากสารกึ่งตัวนำมี 3 ขา กระแสหรือแรงดัน เคลื่อนเพียงเล็กน้อยที่ขาหนึ่งจะควบคุมกระแสที่มีปริมาณมาก ที่ไหลผ่านขาทั้งสองข้างได้ หมายความว่า ทรานซิสเตอร์เป็นทั้งเครื่องขยายและสวิทซ์ทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ชนิดสองรอยต่อหรือ BJT (บีเจที) นี้ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิด P และ N ต่อกัน โดยการเติมสารเจือปน Doping (ดูปิง) จำนวน 3 ชั้น ทำให้เกิดรอยต่อ Junction (จังชัน) ขึ้นจำนวน 2 รอยต่อ การสร้างทรานซิสเตอร์จึงสร้างได้ 2 ชนิดคือ ชนิดที่มีสาราชนิด N 2 ชั้นเรียกว่าชนิด NPN (เอ็นพีเอ็น) และ ชนิดที่มีสาร P 2 ชั้นเรียกว่าชนิด PNP (พีเอ็นพี) ซึ่งมีโครงสร้าง ดังรูปตัวอย่าง
โครงสร้างชนิด NPN (เอ็นพีเอ็น)
โครงสร้างชนิด PNP (พีเอ็นพี)
สัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN (เอ็นพีเอ็น) ลูกศรจะชี้ออก
ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP (พีเอ็นพี) ลูกศรจะชี้เข้า
ขาทั้ง 3 ที่ต่อใช้งานของทรานซิสเตอร์ มีชื่อเรียกดังนี้
1. ขาคอลเล็คเตอร์ Collector (คอลเล็คเตอร์) เรียกย่อ ๆ ว่า ขาซี (C) เป็นโครงสร้างที่มีชิ้นสารขนาดใหญ่ที่สุด
2. ขาอิมิตเตอร์ Emitter (อิมิตเตอร์) เรียกย่อ ๆ ว่า ขาอี (E) เป็นโครงสร้างที่มีชิ้นสารขนาดรองลงมา และอยู่คนละด้านกับคอลเล็กเตอร์
3. ขาเบส Base (เบส) เรียกย่อ ๆ ว่า ขาบี (B) เป็นโครงสร้างที่มีชิ้นสารขนาดแคบสุด เมื่อเทียบกับอีกสองส่วน และอยู่ระหว่างกลางของสารทั้งสอง
หลักการทํางาน
ทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด NPN (เอ็นพีเอ็น) และชนิด PNP (พีเอ็นพี) เมื่อนําไปใช้งานไม่ว่าจะใช้ในวงจรขยายสัญญาณ Amplifier (แอมพิฟาย) หรือ ทํางานเป็นสวิตซ์ จะต้องทําการไบอัสให้ทรานซิสเตอร์ทํางานได้ โดยใช้หลักการไบอัส ดังนี้
- ไบอัสตรง (Forward Bias) ให้กับรอยต่อระหว่างอิมิตเตอรกับเบส
- ไบอัสกลับ (Reverse Bias) ให้กับรอยต่อระหว่างคอลเลคเตอร์กับเบส
การทำงานของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN (เอ็นพีเอ็น)
การป้อนแรงดันไฟฟ้าให้กับทรานซิสเตอร์ชนิด NPN (เอ็นพีเอ็น) คือ การจ่ายไฟลบให้ขา E เมื่อเทียบกับ ที่จ่ายให้ขา B และจ่ายไฟบวกให้ขา C เมื่อเทียบกับไฟลบที่จ่ายให้ขา B มีทั้งไฟบวกและไฟลบ แต่การ เทียบศักย์ Forward (ฟอเวิด) นั้นจะเทียบระหว่างขา B กับขา E เท่านั้นทำให้ขา B ซึ่งเป็นสาร P ได้รับแรงไฟ Forward (ฟอเวิด) คือเป็นไฟบวกเมื่อเทียบกับขา E
การทำงานของทรานซิสเตอร์ชนิด PNP (พีเอ็นพี่)
การป้อนแรงดันไฟฟ้าให้กับทรานซิสเตอร์ชนิด PNP (พีเอ็นพี) โดยการจ่ายไฟบวกให้ขา E เมื่อเทียบ กับไฟลบที่จ่ายให้ขา B และจ่ายไฟลบเข้าขา C เมื่อเทียบกับไฟบวกที่จ่ายให้ขา B ทำให้ขา B มีทั้ง ไฟลบและไฟบวก ทำให้ขา B ซึ่งเป็นสาร N ได้รับ Forward Bias (ฟอเวิด ใบอัส) คือ เป็นลบเมื่อเทียบกับขา E เท่านั้น
อ้างอิง
rmutphysics.com
