ทรานซิสเตอร์ (อังกฤษ: transistor) เป็นอุปกรณ์สารกึงตัวนำที่สามารถควบคุมการไหลของอิเล็กตรอนได้ ใช้ทำหน้าที่ ขยายสัญญาณไฟฟ้า, เปิด/ปิดสัญญาณไฟฟ้า, ควบคุมแรงดันไฟฟ้าให้คงที่, หรือกล้ำสัญญาณไฟฟ้า (อังกฤษ: modulate) เป็นต้น การทำงานของทรานซิสเตอร์เปรียบได้กับวาล์วควบคุมที่ทำงานด้วยสัญญาณไฟฟ้าที่ตอนเข้า เพื่อปรับขนาดกระแสไฟฟ้าตอนออกที่จ่ายมาจากแหล่งจ่ายไฟ
ทรานซิสเตอร์ประกอบด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีอย่างน้อยสามขั้วไฟฟ้าเพื่อเชื่อมต่อกับวงจร ภายนอก แรงดันหรือกระแสไฟฟ้าที่ป้อนให้กับขั้วทรานซิสเตอร์หนึ่งคู่ จะมีผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในกระแสที่ไหลผ่านในขั้วทรานซิสเตอร์อีกคู่หนึ่ง เนื่องจากพลังงานที่ถูกควบคุม (เอาต์พุต)จะสูงกว่าพลังงานที่ใช้ในการควบคุม (อินพุท) ทรานซิสเตอร์จึงสามารถขยายสัญญาณได้ ปัจจุบัน บางทรานซิสเตอร์ถูกประกอบขึ้นมาต่างหากแต่ยังมีอีกมากที่พบฝังอยู่ใน แผงวงจรรวม
ทรานซิสเตอร์เป็นการสร้างบล็อกพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย และเป็นที่แพร่หลายในระบบอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่. หลังจากถูกพัฒนาขึ้นในช่วงต้นทศวรรษที่ 1950, transistor ได้ปฏิวัติสาขาอิเล็กทรอนิกส์และปูทางสำหรับวิทยุ, เครื่องคิดเลข และคอมพิวเตอร์ ให้มีขนาดเล็กลงและราคาที่ถูกกว่า
ทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบแบบแอคทีฟที่สำคัญในการใช้งานจริงของงานอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย หลายคนคิดว่ามันจะเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของศตวรรษที่ 20. ความสำคัญในสังคมปัจจุบันอยู่บนความสามารถที่จะถูกผลิตออกมาเป็นจำนวนมากๆโดยใช้กระบวนการอัตโนมัติอย่างสูง (ในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์) ทำให้ค่าใช้จ่ายต่อหน่วย ทรานซิสเตอร์ที่ต่ำอย่างน่าอัศจรรย์. การประดิษฐ์ของทรานซิสเตอร์ตัวแรกที่เบลล์แล็บ ถือว่า เป็น IEEE Milestone ในปี 2009.
แม้ว่าหลายๆบริษัทจะผลิตทรานซิสเตอร์ตัวเดี่ยวๆกว่าพันล้านตัวทุกปี ส่วนใหญ่ของ ทรานซิสเตอร์ในปัจจุบันถูกผลิตในรูปแผงวงจรรวม (มักจะเรียกสั้นๆว่า IC, ไมโครชิป หรือแค่ ชิป) พร้อมกับไดโอด ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ เพื่อผลิตเป็น วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่สมบูรณ์แบบ. ลอจิกเกตตัวหนึ่งอาจประกอบด้วยทรานซิสเตอร์มากถึง ประมาณยี่สิบตัว ในขณะที่ไมโครโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยในปี 2009 อาจใช้ ทรานซิสเตอร์(MOSFETs) มากถึง 3 พันล้านตัว.
ทรานซิสเตอร์ที่มีต้นทุนต่ำ, มีความยืดหยุ่น และมีความน่าเชื่อถือ ได้ทำให้มันเป็นอุปกรณ์ที่ แพร่หลาย วงจรเครื่องกลทรอนิกส์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์ได้เข้ามาแทนที่อุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้า ในการควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านและเครื่องจักรกล มันง่ายกว่าและถูกกว่าในการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์มาตรฐาน และเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ในการควบคุมฟังก์ชัน มากกว่าการที่จะออกแบบฟังก์ชันการควบคุมด้วยกลไกในฟังชั่นที่เทียบเท่ากัน
ประโยชน์ที่สำคัญของทรานซิสเตอร์มาจากความสามารถในการใช้สัญญาณขนาดเล็กที่ป้อนให้ ระหว่างขั้วไฟฟ้าคู่หนึ่ง เพื่อควบคุมสัญญาณที่มีขนาดใหญ่กว่ามากที่อีกคู่หนึ่งของขั้วไฟฟ้า คุณสมบัติแบบนี้เรียกว่า gain (สามารถคำนวณได้จากนำสัญญาณเอาต์พุต หารด้วยอินพุท ถ้าได้ผลลัพธ์มากกว่า 1 แสดงว่าวงจรนั้นเป็นวงจรขยาย) ทรานซิสเตอร์สามารถควบคุมสัญญาณเอาต์พุตให้เป็นสัดส่วนกับสัญญาณอินพุท นั่นคือมันสามารถทำหน้าที่เป็น amplifier หรืออีกแบบหนึ่ง ทรานซิสเตอร์สามารถใช้ในการเปิดหรือปิดกระแสในวงจร(สวิตช์)ควบคุมระบบไฟฟ้าที่ปริมาณ ของกระแสไฟฟ้าจะถูกกำหนดโดยองค์ประกอบวงจรอื่น ๆ
ทรานซิสเตอร์มีสองประเภท ซึ่งมีความแตกต่างกันเล็กน้อยในวิธีการที่ พวกมันจะถูกใช้ในวงจร แบบแรกเป็น ทรานซิสเตอร์สอง pole ที่มีขา Base, Collector และ Emitter กระแสขนาดเล็ก ที่ ขา base (ที่ไหลระหว่าง base กับ emitter) สามารถควบคุม หรือ สวิตช์ กระแสที่มีขนาดใหญ่มากที่ไหลระหว่าง collector กับ emitter. สำหรับทรานซิสเตอร์ field-effect ขาจะมีป้ายกำกับเป็น Gate, Source และ Drain แรงดันไฟฟ้าที่ gate สามารถควบคุมกระแส ระหว่าง source และ drain
ภาพทางขวาแทนทรานซิสเตอร์สอง pole โดยทั่วไปในวงจร. ประจุไฟฟ้าจะไหลระหว่าง emitter กับ collector ขึ้นอยู่กับ กระแสใน base. เนื่องจากการเชื่อมต่อระหว่าง base และ emitter ภายใน ทำตัวเหมือนไดโอด, แรงดันไฟฟ้าจะตกคร่อมระหว่าง base และ emitter เมื่อมีกระแส base ไหลผ่าน ปริมาณของแรงดันนี้จะขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ทำทรานซิสเตอร์นั้น และจะมีค่าที่เรียกว่า Vbe
ทรานซิสเตอร์ถูกใช้กันทั่วไปให้ทำหน้าที่เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์, ทั้งสำหรับการใช้งาน พลังงานสูง เช่น switched-mode power supplies และ สำหรับการใช้งานพลังงานต่ำ เช่น ลอจิกเกต
ในวงจรทรานซิสเตอร์แบบ emitter ลงกราวด์ ตามรูป เป็นวงจรสวิตช์ไฟแสงสว่างที่ในสถานะปกติจะ OFF หลอดไฟก็จะปิด เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ base สูงขึ้น, กระแส emitter และ collector (Ice) เพิ่มขึ้นแบบ exponential จนอิ่มตัว (อังกฤษ: saturate) แรงดันที่ collector จะลดลงเข้าใกล้ emitter (หรือใกล้ศูนย์) กระแส Ice จะไหลผ่านโหลดเต็มที่ ซึ่งในวงจรนี้คือหลอดไฟ ทำให้หลอดไฟ"เปิด" เราจึงเรียกสถานะของสวิตช์ในขณะนี้ว่า ON
การให้กระแสที่ base (Ibe) อย่างเพียงพอเป็นปัญหาที่สำคัญในการใช้ทรานซิสเตอร์ให้ทำงานเป็นสวิตช์. ทรานซิสเตอร์ให้ gain เป็นกระแส จึงได้กระแสค่อนข้างมากที่ collector ที่จะถูกสลับ โดยกระแสที่มีขนาดเล็กใน base อัตราส่วนของกระแสเหล่านี้แตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับชนิด ของทรานซิสเตอร์และแม้กระทั่งทรานซิสเตอร์ประเภทเดียวกันก็แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับกระแสใน collector ในตัวอย่างวงจรสวิทช์ไฟฟ้าแสงสว่างที่แสดง จะมีตัวต้านทานที่ต้องเลือก(สมมติว่าเป็น 1K)ให้มีขนาดที่ให้กระแสที่ base มีเพียงพอ เพื่อให้แน่ใจว่าทรานซิสเตอร์จะทำงานอิ่มตัว
ในวงจรสวิตช์ใดๆ ค่าของแรงดันไฟฟ้า อินพุต จะถูกจ่ายให้มีขนาดที่จะทำให้ได้ เอาต์พุต เป็น OFF หรือ ON โดยสมบูรณ์ ทรานซิสเตอร์จึงจะทำหน้าที่เป็นสวิตช์ที่ดีและการทำงานแบบนี้ เป็นเรื่องธรรมดาใน วงจรดิจิตอลที่ต้องการเพียง "OFF" และ "ON" เท่านั้น
เครื่องขยายแบบอีมิตเตอร์ร่วม (อังกฤษ: common-emitter) ได้รับการออกแบบเพื่อที่ว่า การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ ใน แรงดันไฟฟ้า (Vin) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กๆในกระแส base ของ ทรานซิสเตอร์; การขยายกระแสของทรานซิสเตอร์รวมกับคุณสมบัติของวงจรทำให้การเปลี่ยนแปลงขนาดเล็กของ Vin ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ของ Vout
วงจรขยายด้วยทรานซิสเตอร์ตัวเดียวมีรูปแบบหลายอย่าง มีทั้งแบบขยายกระแส หรือแบบขยาย แรงดันไฟฟ้า หรือทั้งสองแบบ
ตั้งแต่โทรศัพท์มือถือไปยังโทรทัศน์ ผลิตภัณฑ์จำนวนมากรวมทั้งเครื่องขยายเสียง เครื่องส่งวิทยุและเครื่องประมวลสัญญาณ เครื่องขยายสัญญาณเสียงด้วยทรานซิสเตอร์เครื่องแรกให้กำลังไม่กี่ร้อยมิลลิวัตต์ แต่กำลังและความชัดเจนของเสียงค่อยๆเพิ่มขึ้น เมื่อทรานซิสเตอร์ที่ดีกว่าถูกผลิตขึ้น และสถาปัตยกรรมเครื่องขยายได้รับการพัฒนาขึ้น
เครื่องขยายเสียงทรานซิสเตอร์ที่ทันสมัยที่มีกำลังเป็นร้อยวัตต์ขึ้นไป เป็นเรื่องธรรมดาและราคาก็ไม่แพงนัก
หน้าที่เข้าชม | 186,435 ครั้ง |
ผู้ชมทั้งหมด | 109,842 ครั้ง |
เปิดร้าน | 30 ม.ค. 2560 |
ร้านค้าอัพเดท | 5 ก.ย. 2568 |