รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์:
ก่อนหน้านี้ส่วนประกอบที่สำคัญและสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คือหลอดสุญญากาศซึ่งเป็นหลอดอิเล็กตรอนที่ใช้ในการ ควบคุมกระแสไฟฟ้า . หลอดสูญญากาศใช้งานได้ แต่มีขนาดใหญ่ต้องการแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่สูงขึ้นใช้พลังงานสูงให้ประสิทธิภาพต่ำลงและใช้วัสดุที่ปล่อยอิเล็กตรอนแบบแคโทดในการทำงาน ดังนั้นมันจึงกลายเป็นความร้อนที่ทำให้อายุการใช้งานของหลอดสั้นลง เพื่อเอาชนะปัญหาเหล่านี้ John Bardeen, Walter Brattain และ William Shockley ได้คิดค้นทรานซิสเตอร์ที่ Bell Labs ในปี 1947 อุปกรณ์ใหม่นี้เป็นวิธีแก้ปัญหาที่หรูหรากว่ามากในการเอาชนะข้อ จำกัด พื้นฐานหลายประการของหลอดสุญญากาศ
ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่สามารถเป็นตัวนำและเป็นฉนวนได้ ทรานซิสเตอร์สามารถทำหน้าที่เป็นสวิตช์และเครื่องขยายเสียง จะแปลงคลื่นเสียงเป็นคลื่นอิเล็กทรอนิกส์และตัวต้านทานควบคุมกระแสอิเล็กทรอนิกส์ ทรานซิสเตอร์มีอายุการใช้งานยาวนานมากมีขนาดเล็กลงสามารถทำงานกับอุปกรณ์จ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าเพื่อความปลอดภัยยิ่งขึ้นและไม่ต้องใช้กระแสไฟ ทรานซิสเตอร์ตัวแรกประดิษฐ์ด้วยเจอร์เมเนียม ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เช่นเดียวกับไตรโอดของหลอดสุญญากาศ แต่ใช้ทางแยกของเซมิคอนดักเตอร์แทนอิเล็กโทรดที่ให้ความร้อนในห้องสุญญากาศ เป็นโครงสร้างพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่และพบได้ทั่วไปในระบบอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่
ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์:
ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์สามขั้ว ได้แก่
- ฐาน: มีหน้าที่กระตุ้นทรานซิสเตอร์
- นักสะสม: นี่คือโอกาสในการขายที่เป็นบวก
- ผู้ส่ง: นี่คือโอกาสในการขายเชิงลบ
แนวคิดพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังทรานซิสเตอร์คือช่วยให้คุณสามารถควบคุมการไหลของกระแสผ่านช่องทางเดียวโดยเปลี่ยนความเข้มของกระแสที่เล็กกว่ามากที่ไหลผ่านช่องที่สอง
ประเภทของทรานซิสเตอร์:
มีทรานซิสเตอร์อยู่ 2 ประเภท ได้แก่ ทรานซิสเตอร์แบบขั้วต่อสองขั้ว (BJT) ทรานซิสเตอร์สนามผล (FET) กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กไหลระหว่างฐานและตัวปล่อยขั้วฐานสามารถควบคุมการไหลของกระแสที่ใหญ่กว่าระหว่างตัวเก็บรวบรวมและขั้วของตัวปล่อย สำหรับทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์นั้นยังมีขั้วทั้งสามคือเกตแหล่งที่มาและท่อระบายน้ำและแรงดันไฟฟ้าที่ประตูสามารถควบคุมกระแสระหว่างแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำได้ แผนภาพอย่างง่ายของ BJT และ FET แสดงในรูปด้านล่าง:
ไบโพลาร์จังก์ชั่นทรานซิสเตอร์ (BJT)
ทรานซิสเตอร์สนามผล (FET)
อย่างที่คุณเห็นทรานซิสเตอร์มีหลายขนาดและรูปร่างที่แตกต่างกัน สิ่งหนึ่งที่ทรานซิสเตอร์เหล่านี้มีเหมือนกันคือแต่ละตัวมีสามสายนำ
- Bipolar Junction ทรานซิสเตอร์:
Bipolar Junction Transistor (BJT) มีขั้วสามขั้วที่เชื่อมต่อกับบริเวณเซมิคอนดักเตอร์ที่เจือสาม มีสองประเภทคือ P-N-P และ N-P-N
ทรานซิสเตอร์ P-N-P ประกอบด้วยชั้นของเซมิคอนดักเตอร์ N-doped ระหว่างวัสดุ P-doped สองชั้น กระแสฐานที่เข้าสู่ตัวเก็บรวบรวมจะถูกขยายที่เอาต์พุต
นั่นคือเมื่อทรานซิสเตอร์ PNP เปิดอยู่เมื่อฐานของมันถูกดึงให้ต่ำเมื่อเทียบกับตัวปล่อย ลูกศรของทรานซิสเตอร์ PNP เป็นสัญลักษณ์ทิศทางของการไหลของกระแสเมื่ออุปกรณ์อยู่ในโหมดแอคทีฟกำลังส่งต่อ
ทรานซิสเตอร์ N-P-N ประกอบด้วยชั้นของสารกึ่งตัวนำ P-doped ระหว่างวัสดุ N-doped สองชั้น โดยการขยายฐานปัจจุบันเราจะได้ตัวสะสมและกระแสไฟฟ้าสูง
นั่นคือเมื่อทรานซิสเตอร์ NPN เปิดอยู่เมื่อฐานของมันถูกดึงให้ต่ำเมื่อเทียบกับตัวปล่อย เมื่อทรานซิสเตอร์อยู่ในสถานะ ON การไหลของกระแสจะอยู่ระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ ขึ้นอยู่กับผู้ให้บริการชนกลุ่มน้อยในพื้นที่ประเภท P อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่จากตัวปล่อยไปยังตัวเก็บรวบรวม ช่วยให้สามารถดำเนินการในปัจจุบันได้มากขึ้นและเร็วขึ้นด้วยเหตุนี้ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในปัจจุบันคือ NPN
- ทรานซิสเตอร์สนามผล (FET):
ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์คือทรานซิสเตอร์แบบ unipolar, N-channel FET หรือ P-channel FET ใช้สำหรับการนำไฟฟ้า ขั้วทั้งสามของ FET คือต้นทางประตูและท่อระบายน้ำ FET พื้นฐานของ n-channel และ p-channel แสดงไว้ด้านบน สำหรับ n-channel FET อุปกรณ์นี้สร้างจากวัสดุประเภท n ระหว่างแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำวัสดุประเภทนั้นจะทำหน้าที่เป็นตัวต้านทาน
ทรานซิสเตอร์นี้ควบคุมพาหะบวกและลบที่เกี่ยวข้องกับรูหรืออิเล็กตรอน ช่อง FET เกิดจากการเคลื่อนที่ของตัวพาประจุบวกและลบ ช่องของ FET ซึ่งทำจากซิลิกอน
FET’s, MOSFET, JFET และอื่น ๆ มีหลายประเภทแอปพลิเคชันของ FET อยู่ในเครื่องขยายเสียงรบกวนต่ำเครื่องขยายเสียงบัฟเฟอร์และสวิตช์อนาล็อก
Bipolar Junction ทรานซิสเตอร์การให้น้ำหนัก
ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้งานเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญที่สุดซึ่งจำเป็นสำหรับวงจรเกือบทั้งหมด ใช้เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องขยายเสียง ฯลฯ ในวงจร ทรานซิสเตอร์อาจเป็น NPN, PNP, FET, JFET ฯลฯ ซึ่งมีหน้าที่แตกต่างกันในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ สำหรับการทำงานที่เหมาะสมของวงจรจำเป็นต้องทำให้ทรานซิสเตอร์มีอคติโดยใช้เครือข่ายตัวต้านทาน จุดปฏิบัติการคือจุดบนลักษณะเอาต์พุตที่แสดงแรงดัน Collector-Emitter และกระแส Collector ที่ไม่มีสัญญาณอินพุต จุดปฏิบัติการเรียกอีกอย่างว่าจุดอคติหรือ Q-Point (จุดนิ่ง)
การให้น้ำหนักหมายถึงการให้ตัวต้านทานตัวเก็บประจุหรือแรงดันไฟฟ้า ฯลฯ เพื่อให้มีลักษณะการทำงานที่เหมาะสมของทรานซิสเตอร์ DC biasing ใช้เพื่อรับกระแส DC Collector ที่แรงดันไฟฟ้าสะสมเฉพาะ ค่าของแรงดันและกระแสนี้แสดงในรูปของ Q-Point ในการกำหนดค่าเครื่องขยายเสียงทรานซิสเตอร์ IC (สูงสุด) คือกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถไหลผ่านทรานซิสเตอร์และ VCE (สูงสุด) คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ใช้กับอุปกรณ์ ในการทำงานทรานซิสเตอร์เป็นเครื่องขยายเสียงต้องเชื่อมต่อตัวต้านทานโหลด RC กับตัวเก็บรวบรวม การให้น้ำหนักจะตั้งค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ถูกต้องเพื่อให้ทรานซิสเตอร์สามารถขยายสัญญาณอินพุต AC ได้อย่างเหมาะสม จุดให้น้ำหนักที่ถูกต้องอยู่ระหว่างสถานะเปิดหรือปิดเต็มที่ของทรานซิสเตอร์ จุดศูนย์กลางนี้คือ Q-Point และหากทรานซิสเตอร์มีความเอนเอียงอย่างเหมาะสมจุด Q จะเป็นจุดปฏิบัติการกลางของทรานซิสเตอร์ สิ่งนี้ช่วยให้กระแสไฟฟ้าขาออกเพิ่มขึ้นและลดลงเมื่อสัญญาณอินพุตหมุนวนตลอดวงจรที่สมบูรณ์
สำหรับการตั้งค่า Q-Point ของทรานซิสเตอร์ที่ถูกต้องจะใช้ตัวต้านทานแบบสะสมเพื่อตั้งค่ากระแสสะสมเป็นค่าคงที่และคงที่โดยไม่มีสัญญาณใด ๆ ในฐาน จุดปฏิบัติการ DC คงที่นี้ถูกกำหนดโดยค่าของแรงดันไฟฟ้าและค่าของตัวต้านทานการให้น้ำหนักฐาน ตัวต้านทานไบแอสพื้นฐานถูกใช้ในการกำหนดค่าทรานซิสเตอร์ทั้งสามแบบเช่นฐานทั่วไปตัวสะสมทั่วไปและการกำหนดค่าอีซีแอลทั่วไป
โหมดการให้น้ำหนัก:
ต่อไปนี้เป็นโหมดต่างๆของการให้น้ำหนักฐานทรานซิสเตอร์:
1. การให้น้ำหนักปัจจุบัน:
ดังแสดงในรูปที่ 1 ตัวต้านทานสองตัว RC และ RB ใช้เพื่อตั้งค่าอคติพื้นฐาน ตัวต้านทานเหล่านี้สร้างพื้นที่ปฏิบัติการเริ่มต้นของทรานซิสเตอร์โดยมีอคติกระแสคงที่
ทรานซิสเตอร์ไปข้างหน้าไบอัสด้วยแรงดันไบแอสฐานบวกผ่าน RB แรงดันไฟฟ้าฐานส่งไปข้างหน้าลดลง 0.7 โวลต์ ดังนั้นกระแสผ่าน RB คือ Iข= (Vกระแสตรง- Vพ.ศ.) / ผมข
2. การให้น้ำหนักข้อเสนอแนะ:
รูปที่ 2 แสดงการให้น้ำหนักทรานซิสเตอร์โดยใช้ตัวต้านทานแบบป้อนกลับ อคติฐานได้มาจากแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสม ข้อเสนอแนะของตัวรวบรวมช่วยให้แน่ใจว่าทรานซิสเตอร์มีความเอนเอียงเสมอในพื้นที่ที่ใช้งานอยู่ เมื่อกระแสตัวสะสมเพิ่มขึ้นแรงดันไฟฟ้าที่ตัวสะสมจะลดลง สิ่งนี้จะลดไดรฟ์ฐานซึ่งจะช่วยลดกระแสของตัวเก็บรวบรวม การกำหนดค่าป้อนกลับนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบเครื่องขยายเสียงทรานซิสเตอร์
3. การให้น้ำหนักข้อเสนอแนะสองครั้ง:
รูปที่ 3 แสดงวิธีการให้น้ำหนักโดยใช้ตัวต้านทานแบบป้อนกลับสองครั้ง
การใช้ตัวต้านทานสองตัว RB1 และ RB2 ช่วยเพิ่มเสถียรภาพที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในเบต้าโดยการเพิ่มการไหลของกระแสผ่านตัวต้านทานไบอัสพื้นฐาน ในการกำหนดค่านี้กระแสใน RB1 เท่ากับ 10% ของกระแสสะสม
4. การให้น้ำหนักหารแรงดันไฟฟ้า:
รูปที่ 4 แสดงการให้น้ำหนักตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ตัวต้านทานสองตัว RB1 และ RB2 เชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์ที่สร้างเครือข่ายตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า ทรานซิสเตอร์ได้รับอคติโดยแรงดันตกคร่อม RB2 การกำหนดค่าการให้น้ำหนักประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรเครื่องขยายเสียง
5. การให้น้ำหนักฐานสองเท่า:
รูปที่ 5 แสดงข้อเสนอแนะสองครั้งสำหรับการรักษาเสถียรภาพ ใช้ทั้ง Emitter และ Collector base feedback เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพโดยการควบคุมกระแสของตัวรวบรวม ควรเลือกค่าตัวต้านทานเพื่อตั้งค่าแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานอิมิตเตอร์ 10% ของแรงดันไฟฟ้าและกระแสผ่าน RB1, 10% ของกระแสสะสม
ข้อดีของทรานซิสเตอร์:
- ความไวเชิงกลที่น้อยลง
- ต้นทุนต่ำกว่าและมีขนาดเล็กลงโดยเฉพาะในวงจรสัญญาณขนาดเล็ก
- แรงดันไฟฟ้าในการทำงานต่ำเพื่อความปลอดภัยที่มากขึ้นลดต้นทุนและระยะห่างที่เข้มงวดมากขึ้น
- อายุการใช้งานยาวนานมาก
- ไม่มีการใช้พลังงานจากเครื่องทำความร้อนแคโทด
- การสลับอย่างรวดเร็ว
สามารถรองรับการออกแบบวงจรเสริมสมมาตรซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ด้วยหลอดสุญญากาศ หากคุณมีข้อสงสัยเกี่ยวกับหัวข้อนี้หรือเกี่ยวกับไฟฟ้าและ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ แสดงความคิดเห็นด้านล่าง
